桩基础与强夯在工程中应用

桩基础与强夯在工程中的应用文章来源：重庆强夯工程设备有限责任公司发布时间：2014-03-11 电力设备往往都对基础稳定性要求较高，对沉降较为敏感，若变电站的地基承载力较差，为了保障设备的安全运行，必须对地基进行处理。

管桩对单体较沉重的设备效果很好，稳定性高且施工速度快，但工程造价较贵；强夯法对大面积的地基处理较为经济，且能满足大部分小设备的要求。

当建筑地基的承载力不足或压缩性过大，不能满足设计要求时，可以针对不同地基，进行处理。

以增加地基土的强度、刚度和稳定性；减少地基变形，提高地基承载力。

进行地基处理必须首先明确处理的目的，选择合适的地基处理方法，并作好处理前的准备工作和处理后的勘察鉴定工作。

一、地基处理的目的及前后工作（一）、地基处理的目的针对性质不同的地基上，如软土、湿陷性黄土、膨胀土、岩溶、滑移、液化等特殊地质情况，采用不同的地基处理方法，以达到地基处理的目的。

如：提高地基承载力；提高地基抗剪强度、防止地基产生过大的剪切变形，避免大面积土体滑动；改善土的压缩性、减少地基变形；改善土的动力特性、减轻或消除地震效应、防止砂土液化；消除湿陷性黄土的湿陷性；防止膨胀土遇水膨胀，干旱收缩的性能；解决岩溶地区的溶沟、溶洞等危害。

（二）、地基处理前后工作（）处理前的准备工作：收集和研究分析已有的岩土勘察报告；调查当地地基基础现状和地基常用的有效方法；对地下水位要进行深入调查了解；注意地基处理对邻近建筑、地下设施、地下管道等的影响。

（）处理后的勘察鉴定工作：所有经过处理的的地基，必须进行岩土工程勘察、重新提供设计所需的技术参数；根据新的岩土工程勘察成果，鉴定地基处理的目的是否达到；然后在处理后的地基上进行地基基础设计。

下面，结合笔者工作遇到的问题，分析几个常用的地基处理办法。

二、工程案例及原因分析案例一：在某地区新建一变电站，具体地质情况为：上层为2m3m厚度不等的人工填筑土层，地基承载力基本值，主变容量，变压器总重20000kg，主变基础采用长米，宽米，厚米的独立基础，内配Ф双层双向钢筋，基础埋深米，下设厚混凝土垫层。

经沉降计算，最大沉降量超出设备技术要求，明显不利于设备安全运行，基础只得重新处理。

经过几种地基处理方案对比后，业主决定基础采用米Ф(壁厚)预制管桩，单桩设计承载力。

安装结束观测至今发现沉降很小。

案例二：某在建变电站，变电场内由于多为回填土，地基承载力过低，特别是不均匀沉降为设备的安全运行带来了隐患。

为了提高地基承载力，解决不均匀沉降，业主决定以强夯法进行地基处理。

具体地质情况为：上层为4.5m5.7m厚度不等的人工填筑土层，地基承载力基本值，有较大的浸水附加沉陷量，以下为淤泥质粘性粉土和细砂，厚度为0.8m2.0m,采用履带起重机，锤重，落距为18m，经过夯击后，地基承载力基本值。

经过分析研究，案例一工程由于地下水位的影响，软土在含水量高时极易压缩变形，从而引起主变基础过大沉降，使用管桩能迅速有效地提高地基承载力,满足设备的特殊要求；案例二工程是回填土地基，由于其成份复杂、成层有厚有薄、性质也不相同，且无规律性，在大多数情况下，回填土地基需要经过处理后才能作为结构物地基。

三、处理措施及设计对策（一）、管桩基础案例一采用的是管桩基础。

管桩是专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心圆简体的等截面构件，运往施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建(构)筑物的基础。

管桩有卓绝的贯入性能，能穿透密实的砂层，能适应复杂的环境与地理条件。

、桩的优越性（）桩的单桩承载力高，单位承载力价格便宜。

桩身混凝土强度等级为，具有高强性能，φ的桩的单桩允许承载力达到～。

可作为高层、超高层建筑的基础。

其单位承载力的造价比预制混凝土方桩和钻孔灌注桩低。

（）抗弯性能好。

桩选用高强度、低松驰的阴螺纹钢筋作为预应力主筋，使桩身具有较高的预压应力，其抗弯性能良好。

（）质量稳定可靠。

由于采用工厂预制的生产方式，能利用先进的工艺和设备，质量容易控制，产品质量容易保证。

（）应用范围广。

工厂生产、商品供应，可以有不同的规格，长度供选择，使设计选用范围广，容易布桩，对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。

（）施工速度快，工期短。

桩在工厂商品化生产，能按施工要求及时供桩，施工前期准备时间短，一般能缩短工期一～二月。

（）施工现场文明。

施工现场无砂石、水泥，无泥浆污染，对施工现场狭窄的工程特别有利。

、施工要点（）静力压桩单桩竖向承载力，可通过桩的终止压力值大致判断，但因土质的不同而异。

桩的终止压力不等于单桩的极限承载力，要通过静载对比试验来确定一个系数，然后再利用系数和终止压力，求出单桩竖向承载力的标准值。

如判断的终止压力值不能满足设计要求，应立即采取送压加深处理或补桩，以保证桩基的施工质量。

压桩应控制好终止条件。

压桩到设计桩长时，压力表的压力达到单桩承载力．倍时，即可停止压桩，否则应增加桩长，并会同设计单位另行处理。

（）压桩应连续进行，采用硫磺胶泥接桩间歇不宜过长(正常气温下为～)接桩面应保持干净，浇注时间不应超过；上下校中心线应对齐，偏差不大于10mm；节点矢高不得大于％桩长。

（）垂直度控制，调校桩的垂直度是沉桩质量的关键，须高度重视。

插桩在一般情况下人土～㎝为宜，然后进行调校。

桩机驾驶人员在施工长的组织、指挥下，掌握好双方角度尺两个方向上都归零点，使桩机纵横方向保持水平，调校垂直在规范允许值以内才能沉桩。

在沉桩过程中施工员随时观察桩的进尺变化，如遇地质层有障碍物、桩杆偏移时，应分一二个行程逐渐调直。

、沉桩线路的选定预应力桩基施工时随着人桩段数的增多，各层地质构造土体密度随之增高。

土体与桩身表面间的摩擦阻力也相应增大，压桩所需的压入力也在增大。

为使压桩中各桩的压力阻力基本接近，入桩线路应选择单向行进，不能从两侧往中间进行(即所谓打关门桩)，这样地基土在人桩挤密过程中，土体可自由向外扩张，即可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土的挤压而造成部分桩身倾斜，保证了群桩的工作基本均匀并符合设计值。

、管桩的设计及施工中应注意的事项（）管桩的造价较高，桩基础设计时须根据上部荷载、工程地质条件等综合考虑，多方案比较后方可采用。

同一工程中桩的规格、型号不应太多，以免造成施工困难，特别是注意避免造成施工错误。

（）综合考虑地质情况和桩身强度，确定单桩承载力。

管桩为开口桩，根据现场压桩观察分析，在入土过程中，会较快地在桩尖处形成一土楔，使其入土时的挤土情况与闭口桩无异，故在确定单桩承载力时将开口桩按闭口桩考虑。

（）适当限制压桩速度，沉桩速度一般控制在／左右为宜，使各层土体能正确反映其抗剪能力。

当地基表层中存在大块石头等障碍物时，要避免压偏。

（）压桩机应根据土质情况配足额重量或选用相应的液压桩机。

（）若采用焊接法接桩时，须分层均匀地将套箍对焊的焊缝填满，为加快施工速度，减少接桩时间，可设～名焊工同时施焊，焊毕停约即可进行沉桩。

（）管桩身不受损坏；桩帽、桩身和送桩的中心线应重合；压同一根桩应缩短停息时间。

（）压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度，如桩机的垂直行程为．5m，即每入桩．5m即松开抱桩器。

开动油泵使之上移，再抱桩固定压入，循环作业。

在开始的第一二个行程，要特别注意控制桩身的垂直度。

（）记录入桩行程深度及相应压力值，以判别入桩情况正常与否及桩的承载能力。

（）为减少静力压桩的挤土效应，应采取如下措施：．设置袋装砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象。

袋装砂井直径一般为～，间距～．5m，深度～。

塑料排水板的深度、间距与袋装砂井相同。

．设置隔离板桩．压桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线的观测、监护。

(二)、强夯法案例二采用强夯法处理地基。

强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。

对高饱和度的粉土与黏性土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。

、设计及施工要点（）强夯的单位夯击能量，应根据地基土类别、结构类型荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。

在一般情况下，对于粗颗粒土可取～·；细颗粒土可取～·。

（）夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：.最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时不大于100mm。

. 夯坑周围地面不应发生过大的隆起。

. 不因夯坑过深而发生起锤困难。

（）夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用～遍，最后再以低能量夯击一遍。

对于渗透性弱的细粒土，必要时夯击遍数可适当增加。

（）两遍夯击之间应有一定的时间间隔。

间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。

当缺少实测资料时，可根据低级土的渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间，应不少于～周；对于渗透性好的地基土可连续夯击。

（）夯击点位置可根据建筑结构类型，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。

第一遍夯击点间距可取～9m，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。

对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。

（）强夯处理范围应大于建筑物基础范围。

每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的至。

并不宜小于3m。

（）根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。

应根据不同土质条件待试夯结束一置数周后，对试夯场地进行测试，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。

、施工中应注意的事项（）一般情况下夯锤重可取～。

其底面形式宜采用圆形。

锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取～，对于细颗粒土锤底静压力宜取小值。

锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取～300mm。

（）强夯施工宜采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其它专用设备。

采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其它安全措施，防止落锤时机架倾覆。

（）当地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料。

夯坑内或场地积水应及时排除。

（）强夯施工前，应查明场地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。

（）当强夯施工所产生的振动，对邻近建筑物或设备产生产生有害的影响时，应采取防振或隔振措施。

、质量检验（）检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯和采取其它有效措施。

（）强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。

对于碎石土和砂土地基，其间隔可取～周；低饱和度的粉土和黏性土地基可取～周。

（）质量检验的方法，宜根据土性选用原位测试和室内土工试验。