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摘要：本文首先论述了夯扩桩的特点，进而论述了夯扩桩的设计，最后详细阐述了夯扩桩的施工工艺和成桩质量检查，以供参考。
关键词：夯扩沉管灌注桩；桩基工程；施工
夯扩沉管灌注桩（以下简称夯扩桩）利用内击锤或内夯管与沉管的共同作用， 在沉管达到设计持力层深度之后，在管内灌入混凝土进行夯击，在夯击能量的作用下迫使灌入管内的混凝土向下部及周围的土体挤动，这样既使灌入管内的混凝土形成了扩大端部分，又使端部所处的持力层在某种程度上得到了夯实，进而提高了桩端的承载力。具有工效高、造价低、端桩承载力大等特点，目前在国内工程界已得到广泛运用。
1 夯扩桩的特点
1.1 在施工过程中，不断的填料和夯实，使夯扩头部形成了从内到外由夯实干硬性混凝土、夯实填充料、挤密土体和影响土体构成的复合载体，实际承载力比较高，也有利于减小沉降。
1.2 夯扩桩与仅依靠桩身摩擦力作为抗拔力的等截面桩型相比，抗拔力可以成倍的提高。可以广泛应用于独立的地下室结构；
1.3 环境污染少。噪音小、震动小，可以在城市中心地带施工，同时可以就地消耗建筑硬垃圾，减少外运，保护环境；
1.4 采用夯扩桩不用清除地下的障碍，可以直接施工；
1.5施工工艺简单，施工质量容易控制，施工速度快；
1.6 成桩率高、布桩灵活、地质适应面广。
2 夯扩桩的设计
2.1 扩大端直径的计算
根据成桩工艺，目前普遍采用武汉市推荐的下列二次夯扩公式来计算夯扩直径，即：
式中：D——夯扩直径；
d——外管直径；
H1、H2——分别为第一、第二次灌入外管的混凝土高度；
h1、h2——分别为第一、第二次外管拔起高度；
c1、c2——分别为第一、第二次夯扩后混凝土高度；
a——形状系数，一般取0.8～0.9。
2.2桩的承载力计算
一般，夯扩桩的承载力也由桩身侧阻承载力和扩大后的端部承载力所构成。夯扩桩单桩竖向极限承载力按下式计算：
Ruk＝ d2 qsikLi＋D3βqpk
式中，Ruk——单桩竖向极限承载力标准值（kN）；
d2——桩身直径，按外管外径确定（m）；
qsik——桩周第i层土的极限摩阻力标准值（kPa），对扩大头变截面以下不计侧阻力；
Li——桩周第i层土的厚度（m）；
qpk——桩端极限阻力标准值（kPa）；
β——桩端土夯实综合修正系数，取1.05～1.40，黏性土取小值，砂性土取大值。
3 夯扩桩的施工
3.1 施工顺序
3.1.1在地表桩位上按要求放置干混凝土或埋置预制桩尖；
3.1.2 在外管内放入内夯管，对准桩位；
3.1.3 通过柴油锤锤击内夯管，沉管至设计深度；
3.1.4 拔出内夯管，向外管内灌入高度的混凝土；
3.1.5 内夯管放入外管内，压在混凝土面，并将外管上拔高度h；
3.1.6 通过柴油锤和内夯管把外管下部的混凝土夯出管外；
3.1.7继续锤击使双管同步下沉到规定深度（h—c），迫使扩底混凝土向下部和四周基土挤压，形成夯扩头的雏形；
重复3.1.4～3.1.7 的步骤，进行第二次夯扩，形成夯扩头。
3.1.8 拔出内夯管，在外管内放入钢筋笼，灌入形成桩身所需的混凝土；
3.1.9 内夯管压在外管上端混凝土顶面，边拔外管内夯管边自动加压；
3.1.10外管上拔出地面，桩架移位至另一根桩。
3.2 施工要点
3.2.1施工机械的锤击能、桩架整体刚度、内外管刚度长度、外管直径、拔管力等必须满足施工要求；
3.2.2 桩机就位时，桩管在垂直状态下应对准并垂直套入已定位预埋的桩尖，桩架底座应呈水平状态及稳固定位，不得发生倾斜、位移，桩架垂直度允许偏差不大于 0.5%；
3.2.3 初始填料应放置干硬性混凝土，其填料量及配合比应满足设计要求，其分析填料量、夯击次数上提护筒高度应经试成桩确定，终锤下端击出护筒150-200mm；
3.2.4 在埋置预制桩尖时应重新复核桩位轴线；桩尖顶面应清扫干净，桩管与桩尖肩部的接触处应加垫草绳或麻袋；
3.2.5施打开始时应低锤慢击，施打过程中若发现桩管有偏斜时，应采取措施纠正；
3.2.6 钢筋笼制作和安装
1.制作工艺流程：钢筋下料（加劲筋制作、箍筋制作）——主筋焊接检查——钢筋笼成形——绑扎箍筋——制作质量验收；
2.钢筋笼制作允许偏差见表1。
表1
项目 允许偏差（mm） 检查方法
钢
筋
笼 主筋间距 ±10 尺
量
检
查
主筋保护层 ±10
箍筋间距 ±20
直径 ±10
长度 ±50
主筋弯曲度 小于1% 观感
钢筋笼弯曲度 小于1% 观感
3.钢筋焊接时，双面焊其搭接长度为5D，单面焊其搭接长度为10D（D为钢筋直径）。钢筋笼成形时，应将焊接头相互错开，保证同一界面上焊头数量不超过钢筋总根数的50%，且相邻钢筋不得在同一界面上接头；
4.加强筋与主筋应点焊在一起，钢筋绑扎、焊接应牢固；
5.钢筋笼制作完成后，须检查其制作的焊接和尺寸是否符合设计要求；待完成夯扩工序，灌注到钢筋笼底高度时，即可把钢筋笼缓慢放入桩管内，并将钢筋笼固定在桩的上部，桩身混凝土超灌约0.5m管内高度，使内夯管与钢筋笼上端相距0.5m以上，以确保钢筋笼不被压弯。
3.2.7 混凝土的搅拌和现场运输
混凝土的搅拌是保证桩身质量的重要环节。
1.搅拌时应严格计量原材料，一般水泥允许偏差为±2，精细骨料允许偏差为±5，水允许偏差为±2；
2.混凝土的搅拌时间一般1.5min-2min为宜；
3 须严格控制混凝土的配合比、水灰比、坍落度等，并按规定制作混凝土试块，同一配合比混凝土试块每台班不得少于1组，每组3件。
3.2.8 桩身混凝土的灌注
1.经试验确定，混凝土的坍落度可取140-160mm；
2.配制混凝土的粗估聊可選用卵石或碎石，其最大粒径不宜大于40mm，并不大于钢盘最小净距的1/3；
3. 先在管内灌注混凝土，然后拔管，拔管时柱锤应施加于混凝土顶面上边加压边拔管；拔管时采用倒打拔管的方式，用自由落锤小落距轻击不少于40次/min，拔管速度控制在lm/min以内，在软弱土层或软硬土层交界处速度应控制在0.6m/min-0.8 m/min以内，外管拔以后用插入式振捣器将混凝土振实；
4.桩身混凝土灌注充盈系数不得小于1，成桩后桩身混凝土顶面标高应不低于设计高300-500mm；
5. 根据充盈系数检查单桩的混凝土灌注量，当实际灌注量小于理论灌注量时，必须采用单桩全程复打，并在第一次灌注的桩身混凝土初凝之前进行。
4 成桩质量检查
4.1 施工完毕后，施工单位应提供经确认的施工过程中的桩身质量有关材料，包括原材料的力学性能检验报告、试件留置数量及制作养护方法、混凝土抗压强度试验报告及钢筋笼制作质量检查报告；
4.2 单桩完整性及承载力检测
4.2.1 采用低应变动测法检测桩身质量，抽检桩数应为总桩数的10%-20%，且不少于10根；
4.2.2 采用静载荷试验来检测竖向承载力，检验桩数不得少于同条件下总桩数的1%，且不得少于3根；
4.2.3 在桩身混凝土强度达到设计要求的前提下，从成桩到开始试验的间歇时间，对于砂类土不应少于10d，对于粉土和粘性土不应少于15d。
5结束语
综上所述，夯扩沉管灌注桩是集合了锤击桩和振动沉管灌注桩优点的一种新型沉管灌注桩。在具体的施工过程中，应严格做好施工的每一环节，以期能大大提高端桩承载力，并可减少桩的沉降量，最终确保整个桩基工程的施工质量。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：夯扩沉管灌注桩；桩基工程；施工
夯扩沉管灌注桩（以下简称夯扩桩）利用内击锤或内夯管与沉管的共同作用， 在沉管达到设计持力层深度之后，在管内灌入混凝土进行夯击，在夯击能量的作用下迫使灌入管内的混凝土向下部及周围的土体挤动，这样既使灌入管内的混凝土形成了扩大端部分，又使端部所处的持力层在某种程度上得到了夯实，进而提高了桩端的承载力。具有工效高、造价低、端桩承载力大等特点，目前在国内工程界已得到广泛运用。
1 夯扩桩的特点
1.1 在施工过程中，不断的填料和夯实，使夯扩头部形成了从内到外由夯实干硬性混凝土、夯实填充料、挤密土体和影响土体构成的复合载体，实际承载力比较高，也有利于减小沉降。
1.2 夯扩桩与仅依靠桩身摩擦力作为抗拔力的等截面桩型相比，抗拔力可以成倍的提高。可以广泛应用于独立的地下室结构；
1.3 环境污染少。噪音小、震动小，可以在城市中心地带施工，同时可以就地消耗建筑硬垃圾，减少外运，保护环境；
1.4 采用夯扩桩不用清除地下的障碍，可以直接施工；
1.5施工工艺简单，施工质量容易控制，施工速度快；
1.6 成桩率高、布桩灵活、地质适应面广。
2 夯扩桩的设计
2.1 扩大端直径的计算
根据成桩工艺，目前普遍采用武汉市推荐的下列二次夯扩公式来计算夯扩直径，即：
式中：D——夯扩直径；
d——外管直径；
H1、H2——分别为第一、第二次灌入外管的混凝土高度；
h1、h2——分别为第一、第二次外管拔起高度；
c1、c2——分别为第一、第二次夯扩后混凝土高度；
a——形状系数，一般取0.8～0.9。
2.2桩的承载力计算
一般，夯扩桩的承载力也由桩身侧阻承载力和扩大后的端部承载力所构成。夯扩桩单桩竖向极限承载力按下式计算：
Ruk＝ d2 qsikLi＋D3βqpk
式中，Ruk——单桩竖向极限承载力标准值（kN）；
d2——桩身直径，按外管外径确定（m）；
qsik——桩周第i层土的极限摩阻力标准值（kPa），对扩大头变截面以下不计侧阻力；
Li——桩周第i层土的厚度（m）；
qpk——桩端极限阻力标准值（kPa）；
β——桩端土夯实综合修正系数，取1.05～1.40，黏性土取小值，砂性土取大值。
3 夯扩桩的施工
3.1 施工顺序
3.1.1在地表桩位上按要求放置干混凝土或埋置预制桩尖；
3.1.2 在外管内放入内夯管，对准桩位；
3.1.3 通过柴油锤锤击内夯管，沉管至设计深度；
3.1.4 拔出内夯管，向外管内灌入高度的混凝土；
3.1.5 内夯管放入外管内，压在混凝土面，并将外管上拔高度h；
3.1.6 通过柴油锤和内夯管把外管下部的混凝土夯出管外；
3.1.7继续锤击使双管同步下沉到规定深度（h—c），迫使扩底混凝土向下部和四周基土挤压，形成夯扩头的雏形；
重复3.1.4～3.1.7 的步骤，进行第二次夯扩，形成夯扩头。
3.1.8 拔出内夯管，在外管内放入钢筋笼，灌入形成桩身所需的混凝土；
3.1.9 内夯管压在外管上端混凝土顶面，边拔外管内夯管边自动加压；
3.1.10外管上拔出地面，桩架移位至另一根桩。
3.2 施工要点
3.2.1施工机械的锤击能、桩架整体刚度、内外管刚度长度、外管直径、拔管力等必须满足施工要求；
3.2.2 桩机就位时，桩管在垂直状态下应对准并垂直套入已定位预埋的桩尖，桩架底座应呈水平状态及稳固定位，不得发生倾斜、位移，桩架垂直度允许偏差不大于 0.5%；
3.2.3 初始填料应放置干硬性混凝土，其填料量及配合比应满足设计要求，其分析填料量、夯击次数上提护筒高度应经试成桩确定，终锤下端击出护筒150-200mm；
3.2.4 在埋置预制桩尖时应重新复核桩位轴线；桩尖顶面应清扫干净，桩管与桩尖肩部的接触处应加垫草绳或麻袋；
3.2.5施打开始时应低锤慢击，施打过程中若发现桩管有偏斜时，应采取措施纠正；
3.2.6 钢筋笼制作和安装
1.制作工艺流程：钢筋下料（加劲筋制作、箍筋制作）——主筋焊接检查——钢筋笼成形——绑扎箍筋——制作质量验收；
2.钢筋笼制作允许偏差见表1。
表1
项目 允许偏差（mm） 检查方法
钢
筋
笼 主筋间距 ±10 尺
量
检
查
主筋保护层 ±10
箍筋间距 ±20
直径 ±10
长度 ±50
主筋弯曲度 小于1% 观感
钢筋笼弯曲度 小于1% 观感
3.钢筋焊接时，双面焊其搭接长度为5D，单面焊其搭接长度为10D（D为钢筋直径）。钢筋笼成形时，应将焊接头相互错开，保证同一界面上焊头数量不超过钢筋总根数的50%，且相邻钢筋不得在同一界面上接头；
4.加强筋与主筋应点焊在一起，钢筋绑扎、焊接应牢固；
5.钢筋笼制作完成后，须检查其制作的焊接和尺寸是否符合设计要求；待完成夯扩工序，灌注到钢筋笼底高度时，即可把钢筋笼缓慢放入桩管内，并将钢筋笼固定在桩的上部，桩身混凝土超灌约0.5m管内高度，使内夯管与钢筋笼上端相距0.5m以上，以确保钢筋笼不被压弯。
3.2.7 混凝土的搅拌和现场运输
混凝土的搅拌是保证桩身质量的重要环节。
1.搅拌时应严格计量原材料，一般水泥允许偏差为±2，精细骨料允许偏差为±5，水允许偏差为±2；
2.混凝土的搅拌时间一般1.5min-2min为宜；
3 须严格控制混凝土的配合比、水灰比、坍落度等，并按规定制作混凝土试块，同一配合比混凝土试块每台班不得少于1组，每组3件。
3.2.8 桩身混凝土的灌注
1.经试验确定，混凝土的坍落度可取140-160mm；
2.配制混凝土的粗估聊可選用卵石或碎石，其最大粒径不宜大于40mm，并不大于钢盘最小净距的1/3；
3. 先在管内灌注混凝土，然后拔管，拔管时柱锤应施加于混凝土顶面上边加压边拔管；拔管时采用倒打拔管的方式，用自由落锤小落距轻击不少于40次/min，拔管速度控制在lm/min以内，在软弱土层或软硬土层交界处速度应控制在0.6m/min-0.8 m/min以内，外管拔以后用插入式振捣器将混凝土振实；
4.桩身混凝土灌注充盈系数不得小于1，成桩后桩身混凝土顶面标高应不低于设计高300-500mm；
5. 根据充盈系数检查单桩的混凝土灌注量，当实际灌注量小于理论灌注量时，必须采用单桩全程复打，并在第一次灌注的桩身混凝土初凝之前进行。
4 成桩质量检查
4.1 施工完毕后，施工单位应提供经确认的施工过程中的桩身质量有关材料，包括原材料的力学性能检验报告、试件留置数量及制作养护方法、混凝土抗压强度试验报告及钢筋笼制作质量检查报告；
4.2 单桩完整性及承载力检测
4.2.1 采用低应变动测法检测桩身质量，抽检桩数应为总桩数的10%-20%，且不少于10根；
4.2.2 采用静载荷试验来检测竖向承载力，检验桩数不得少于同条件下总桩数的1%，且不得少于3根；
4.2.3 在桩身混凝土强度达到设计要求的前提下，从成桩到开始试验的间歇时间，对于砂类土不应少于10d，对于粉土和粘性土不应少于15d。
5结束语
综上所述，夯扩沉管灌注桩是集合了锤击桩和振动沉管灌注桩优点的一种新型沉管灌注桩。在具体的施工过程中，应严格做好施工的每一环节，以期能大大提高端桩承载力，并可减少桩的沉降量，最终确保整个桩基工程的施工质量。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看