无桩靴夯扩灌注桩特点和适用条件

无桩靴夯扩桩是一种以端承为主，桩侧摩擦力为辅的桩型。主要依靠其下端的扩大头大幅度提高单桩承载力，因此其扩大头必须置于承载力较高的土层中，如卵石、砂砾、砂类土，粉沙、轻亚粘土以及可塑、硬塑粘土中，最适用于桩端空隙水压力易消散的地基中。桩端持力层一般应大于4m，并满足桩身锚固要求。由于施工机械能力的限制，无桩靴夯扩桩的桩长不宜太长，一般小于20m。适用于地表下4～10m为软弱土层，其下即是承载力较高的桩端持力层的地区。若持力层下有软弱土层，采用这种桩型，须按实体深基础验算持力层及下卧层的强度和变形。当场地下部无较理想的桩端持力层时，不宜采用。

无桩靴夯扩灌注桩施工时的拔管力较大，易产生钢丝绳拉断及机械故障，施工设备尚待改进；另外为保证夯扩头成形，其施工工艺相对复杂。为保证成桩质量，须加强技术监督和施工管理。目前合肥市首批采用无桩靴夯扩灌注桩基础的5万余m²商业楼已经竣工交付使用，效果良好。

无桩靴夯扩桩极限承载力Ru的理论计算值：

式中D——为桩端直径(m)；

q_p——为桩端土承载力(kPa)；

β——为夯实系数(由于夯击作用，桩端土承载力提高系数，与土质有关)；

u——为桩身周长(m)；

q_si——为第i层桩周土摩阻力(kPa)；

L_i——为第i层土层厚度(m)；

β取1.35，则R_u=1220.83 372.5=1593.3(kN)；相应Rk=Ru/2=796.65(kN)。

2根试桩采用“慢速维持荷载法”进行静载试验，并随机抽出8根工程桩作应力波反射法无损动态检测，抽检率3.8%。试验结果表明2号试桩在桩顶荷载加到1700kN时，维持390min后桩身平稳而迅速下沉，达到破坏状态。此时反力锚桩上拔量仍在控制范围内而试桩破坏，主要破坏模式是桩端土层在压缩过程中的剪切破坏。同样，1号试桩的静载试验结果破坏荷载达1400kN。

根据GBJ7-89规范的规定，对试验结果分析计算，单桩垂直允许承载力取Rk=700kN。如图《1号、2号试桩Q-S曲线比较》所示。

R_k理论值(796.65kPa)比静载试验值(700kPa)大13.8%，误差主要与夯实系数β的取值有关，尚需积累工程资料，最终形成规范取值。不难算出，同样条件下，530mm普通沉管灌注桩Rk=369.9kPa，即无桩靴夯扩桩比普通沉管灌注桩的承载力提高89.2%，效果明显。为检查工程桩的成桩质量，随机抽取8根工程桩和2根静试桩一起作应力波反射法无损动态检测，结果全部合格。其中A类(桩身结构完整，混凝土波速正常)占60%，B类(桩身结构完整，混凝土波速略低或有轻度缺陷)占40%。2号静试桩在静载实验后桩本身没有大的破坏，1号静试桩桩身局部破坏。工程桩扩大头均已形成，扩大头高度都在1m以上，夯扩成桩质量可靠。

无桩靴夯扩灌注桩需用双管施工，除采用一般沉管灌注桩用的外管外，另增加1根与外管等长的配套内夯管(心轴)，其外径小于外管的内径。内夯管上端固定在柴油锤下部，下端用钢板封底。为止淤封底还需设一与外管同径高约13cm的加颈圈。打桩机采用普通的沉管灌注桩施工设备，如《施工工序图》所示。无桩靴夯扩灌注桩成桩的关键为其下端干混凝土止淤封底是否可靠。在外夯管上端放加颈圈的目的，就是要加长外管，从而在外管底部形成一个13cm的空腔，填充与桩身同标号的干混凝土，作为“软桩靴”。在锤击沉管过程中，下端干混凝土在高压下逐渐吸入微量地下水，形成极致密的混凝土隔水层，止淤封底。粉砂土层的止淤试验证明，沉管到位后，抽出内夯管15min，外管内无积水和回泥。而从沉管到位至取出内夯管只需2min，有充分的时间灌入混凝土夯扩成型，干混凝土止淤封底效果较好。

无桩靴夯扩灌注桩是一种新桩型，它的承载力较高，费用相对较低，已在国内广泛采用。无桩靴夯扩桩采用独特的止淤封底新工艺，省去了特制厚钢板或钢筋混凝土预制桩靴，施工较简便，成桩速度较快，可利用普通的中、小型柴油锤打桩机施工。由于不需要特制桩靴，降低了工程造价，也避免了桩靴击碎造成的废桩。与常用的沉管灌注桩相比，单桩承载力可提高60%～100%。经测算，对一般的6～7层民用建筑，基础工程直接费降低7元/m²左右，有较显著的技术经济效益。

合肥市飞骑桥市场，共建5栋6层商业楼，总建筑面积5万余m2。工程场地土层杂乱，10m以上均为软弱土层，特别是7.5m以上为古河道及漫滩相淤泥夹杂填土，工程地质条件极差。其中的明月阁商场，建筑面积10890.4m²，地上6层，地下1层，框架结构，柱网分为6.3m×7.2m，7.2m×7.2m，7.2m×5.2m三种。

选择粉土为桩基持力层。该层以下为硬质砂岩，下卧层可靠。而且上部土层多为软弱的填土，摩阻力不大，是无桩靴夯扩桩适用的典型地质条件。设计桩径530mm，设计扩大头直径800mm，桩长9～12m不等。 2100433B

夯扩灌注桩是在锤击沉管灌注桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进，增加一根内夯管，按照一定的施工工艺，采用夯扩的方式将桩端现浇混凝土扩大成大头形的一种桩型。

通过扩大桩端截面积和挤密地基土，使桩端土的承载力有较大幅度的提高，同时桩身混凝土在柴油锤和内夯管的压力作用下成型，避免了“缩颈”现象，使桩身质量得以保证。 2100433B

沉管夯扩灌注桩，简称夯扩桩。它是利用打桩锤将内外桩管同步沉入土层中，通过锤击内桩管夯扩端部混凝土，使桩端形成扩大头，再灌注桩身混凝土，拔外桩管时，用内桩管和桩锤压顶在管内混凝土面上，使桩身密实成行。夯扩桩桩身直径一般为400～600mm，扩大头直径在500～900mm，桩长不宜超过20M。适用于中低压缩性粘土、粉土、砂土、碎石土、强风化岩等。2100433B

静压沉管夯扩灌注桩施工工法适用范围

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》适用于：软土地区、多层住宅和中小型工业厂房的扩头桩施工，扩头桩适用于桩端持力层为中低压缩性黏土、粉土、砂土、碎石类土的砂土与粉土、粉质黏性土等。桩埋深不大于20米。

静压沉管夯扩灌注桩施工工法工艺原理

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》是在传统的沉管桩基础上发展而来的新型施工技术，该工法的工艺原理如下：

1、静压沉管夯扩灌注桩是一种现场灌注的混凝土桩，它通过静压系统将套管下沉至设计标高，先用内夯锤将管内混凝土击出管外，形成扩头。然后安置钢筋笼、灌入混凝土，最后将套管拔出，留在土中混凝土则形成扩头桩。由于在持力层中夯扩挤密形成扩大头，既增加了桩端截面积，又增加了地基土密度，从而使桩的竖向承载力有较大的提高。

2、静压沉管夯扩灌注桩的荷载传递机理（与非扩头桩相比）为桩端扩头增加受力面积，减少了桩尖的刺入位移，提高土对桩的抗力，从而使桩身混凝土得到充分发挥，其摩阻力沿桩身均匀分布受力时，扩大锥面上土体成拱形与锥面有脱离趋势，承载时桩端应力收敛较一般桩快2~3D（D为扩大头直径） 。

静压沉管夯扩灌注桩施工工法工艺流程

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》施工工艺流程如下：

施工准备——桩尖定位及埋设——桩机就位——试桩——打桩——扩大头施工——吊放钢筋笼——浇筑混凝土——拔除桩管——桩机移机。

静压沉管夯扩灌注桩施工工法操作要点

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》操作要点有以下各项：

1、施工准备

1.1、组织项目部成员学习图纸、地质资料，并进行图纸会审和试成孔，从而熟悉该工程场地内地层情况特征及各项物理性能，水文地质情况，熟悉图纸设计意图及有关规范；

1.2、对各种建材进行见证取样送检；

1.3、桩基轴线、标高确定并引测完毕，经过监理、甲方复核办理签署手续；

1.4、“三通一平”施工用电、用水进行合理布设，场地上可能存在一些地下障碍物未破除，待施工中边施工，边破除。

2、桩尖定位及埋设

根据建设单位提供的规划控制点，按设计施工图的桩位布置图用经纬仪和钢卷尺测放各主要轴线位置并填写测量定位放线记录，报有关部门审核无误后根据桩位布置图测放各工程桩桩位的中心位置，并在各桩位的中心位置埋入预制混凝土桩尖。

3、桩机就位

根据建设、设计等单位确定的试桩号，桩机就位。施工沉管前先调整机械与桩位间距，让沉管自由垂直套住桩尖，沉管过程中随时校正垂直度，确保桩管垂直度误差小于1%。

4、试桩

以抬架为终孔标准，其抬架值（压桩力）由工程桩施工前试成孔确定。应综合考虑地层情况和单桩设计承载力。工程桩施工前必须进行试成桩试验，详细记录抬架值（压桩力）数据，混凝土的分次灌入量，外管上拔高度等。并通过净载试验确定单桩设计承载力。

5、打桩

5.1、安放桩尖置桩套管头上，并校正桩管垂直度；

5.2、进行施打，沉桩进入设计要求的持力层深度，静压沉管桩机抬架并达到持荷稳定要求，一般持荷稳定为3分钟。

6、扩大头施工

6.1、达到设计压桩力（抬架值）后，倒入2/3扩头混凝土量，桩管拔高0.5米，用内夯锤将混凝土击出管外形成第一次扩头（注意管内留20厘米高的混凝土）；

6.2、倒入1/3扩头混凝土量，桩管拔高0.5米，用内夯锤将混凝土击出管外，形成第2次扩头（注意管内留20厘米高的混凝土）；

6.3、拔管成桩扩大头直径可按下式计算：

式中:

d₀——桩管内径；

H——拔管高度；

h——夯扩时桩管中混凝土灌注高度；

D——扩头有效直径；

C——管内残留混凝土高度，一般取C=0.2米。

7、吊放钢筋笼

扩头结束后，进行吊放钢筋笼作业；

7.1、钢筋笼采用卷扬机吊入桩管内，并应保证钢筋笼的位置、标高正确；

7.2、钢筋笼应按相关规范的要求制作。

8、浇筑混凝土

8.1、根据需要和现场条件桩身混凝土可采用预拌商品混凝土或现场搅拌混凝土，混凝土灌注可釆用泵送或专用料斗；

8.2、混凝土配合比事先按试验确定，混凝土拌合物应具有良好和易性；

8.3、桩端2~3米长度范围内混凝土坍落度宜为150~180毫米，其余部分宜为80~100毫米；

8.4、长桩管打短桩时，混凝土可以一次连续灌足。

9、拔除桩管

9.1、桩身混凝土灌注到规定高度后，进行振动拔管；

9.2、拔管速度应均匀，拔管全过程应保证管内混凝土始终高出自然地面，拔管速度约1.2米/分钟；软弱土层应控制在0.6~0.8米/分钟；

9.3、桩身混凝土顶面标高应与自然地面平，且不低于设计标高50厘米；

9.4、拔管过程要有专人观测管内混凝土面，以控制混凝土扩散后桩形成的直径和拔管速度；

9.5、当桩较长或拔管有困难时，宜釆用分次灌注混凝土办法。

10、桩机移机

桩机移机应在成桩过程完毕后进行。移机要专人统一指挥，协调作业，注意安全。

11、做好施工记录

收集各种资料，保证资料的完整便于竣工验收 。

12、劳动组织

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》操作中的施工班组包括测量工、桩机司机、测量工、打桩工等总计22人。详见下表：