夯實樁是指將水泥和土按設計的比例攪拌均勻，在孔內夯實至設計要求的密實度而形成的加固體，並與樁間土組成複合地基的一種地基處理方法。
基本介紹
- 中文名：夯實樁
- 外文名：compacting pile
- 學科：土木工程
- 提出時間：1991年
- 特點：簡便多樣、成本低
- 適用範圍：粉土、素填土、雜填土
套用與發展,技術特點,夯實樁與攪拌樁區別,適用範圍,受力特性,加固機理,設計標準,施工準備及制樁,施工工藝,質量檢查與驗收,安全措施,環保措施,
套用與發展
夯實樁複合地基技術由1991年中國建築科學研究院地基基礎研究所開發研究，其後與河北省建築科學研究院一起，對該樁的力學特性、適用範圍、施工工藝及其特點進行了詳細研究。
夯實樁主要材料為土，輔助材料為水泥，水泥使用量為土的1/8~1/4，成本低廉。承載力可提高50%~100%，沉降量減少。
1998年，該項成果列為國家及科技成果重點推廣計畫，2000年列為建設部科技成果專業化指南項目。
技術特點
1、夯實樁成孔樁機具簡便多樣。其成孔可採用人工掏土或機械成孔。機械成孔可採用螺旋鑽孔機鑽孔、機械洛陽鏟成孔、夯擴機或擠土機具成孔，機具簡單。夯實機機具具有簡便、輕巧、靈活特點，且多採用人工夯錘、夾板式夯實機，吊錘式夯實機，採用機械進行夯實，施工質量便於控制，施工速度快。
2、成樁材料來源廣、成本低。夯實樁不使用鋼筋、碎石、砂等材料，其主要材料為土，輔助材料為水泥。基礎開鑿土和成孔鑽出來的土即可使用。水泥使用量為土的1/8-1/4.故該項工藝成本低廉，且形成的中等粘結強度的剛性樁體，其單方成本為混凝土樁的1/5-1/2，具有很高的性價比。
3、有利於環保、無污染。該項工藝避免了常規樁基礎施工的噪音，以及污染排放對環境的污染。施工中無噪音、無污染排放，施工完畢後不產生廢棄物和建築垃圾。
4、水泥土樁具有較好抗凍性，成樁後凍結對樁體不產生較大的強度降低。
5、適用土層廣泛。該項工藝可套用於多種鬆散、軟弱地基的工程處理，套用該技術對地基進行加固和改良，可大幅度提高地基承載力並且減少地基變形，被廣泛套用於工業與民用建築、公路交通工程的地基處理。
6、質量容易控制。現場成孔成樁多採用機械操作，易於掌握和控制，此外，拌和料現場拌和，可按設計要求監理和監督。
7、承載力高、變形量小。經夯實樁處理的工程，承載力均有大幅度提高，一般可提高50%-100%；變形量有明顯的減少，地基的不均勻沉降很小。
夯實樁與攪拌樁區別
（1）由於夯實樁的樁體材料是將水泥和土在孔外充分拌和，因此，樁體在樁長範圍內是基本均勻的，而且樁體強度不受場地土岩性變化的影響。
（2）由於夯實水泥土成樁是將孔外拌和均勻的水泥土混合料回填樁孔並強力夯實樁體，其強度與天然體強度相比有一個很大的增量，這一增量既有水泥的膠結強度，又有水泥土密度增加產生的密實強度。而攪拌樁的樁體密度在拌和後強度增加很少，樁體強度主要取決於水泥的膠結作用。
（3）由於夯實水泥土中選用的土料是工程性質較好的土，而形成的水泥土攪拌樁的原位土體通常是含水量高、強度低的不良工程性質的軟土，所以，即使採用相同的水泥摻量，夯實樁的樁體強度也要比水泥土攪拌樁的樁體強度高出很多。
適用範圍
夯實樁法適用於處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。處理深度不宜超過10m。當採用洛陽鏟成孔工藝時，深度不宜超過6m。
當有地下水時，適用於滲透係數小於10-5cm/s的粘性土以及樁端以上0.5~1.0m範圍內有水的地質條件。對含水量特別高的地基土，不宜採用夯實樁處理。
夯實樁施工可選擇人工成孔和機械成孔，機械成孔可採用機械洛陽鏟成孔、長螺旋鑽機成孔、夯擴機或擠土機成孔。
受力特性
夯實樁形成中等粘結強度樁，屬於半剛性樁複合地基。應設定褥墊層，通過褥墊層調整作用，保證複合地基中樁土共同承擔荷載。
夯實樁複合地基主要是通過樁體置換作用來提高地基承載力。當天然地基承載力小於60kPa時，可考慮夯填施工對柱間土擠密作用。
（1）夯實樁受力特點
夯實樁具有一定的強度，在垂直荷載作用下，樁身不會因側向約束不足發生膨脹破壞，樁頂荷載可以傳入較深的土層中，從而充分發揮樁側阻力作用。但由於樁身強度不大，樁身仍可發生較大的壓縮變形。
由於樁身的可壓縮性，樁的承載力發揮要經歷樁身逐段壓密，側阻力逐漸發揮，最後才是樁端承載力開始發揮的過程。
（2）樁土應力比
隨著荷載的增加，樁土應力比增加，曲線呈上凸形，至樁身屈服破壞時，樁土應力比達到峰值，可以認為樁體達到極限荷載。在樁身屈服後，樁土應力比隨著荷載的增加而降低，並漸趨於較穩定的數值。說明在水泥土樁複合地基中，水泥土樁體的破壞將引起整個複合地基的破壞。
加固機理
1、夯實樁化學作用機理
（1）水泥的水化水解反應；
（2）水泥土的離子交換和團粒化作用；
（3）水泥土的硬凝反應。
2、夯實樁物理作用機理
水泥土樁混合料攪拌均勻、填料後，經外力機械分層夯實，樁體進一步密實和均勻。隨著夯擊次數及夯擊能的增加，使混合料乾密度逐漸增大，強度明顯提高。
設計標準
部分樁基礎兩側、箱形基礎下部及兩側和少量路基段採用夯實樁的處理方法，夯實樁按正三角形布置，樁徑0.4米，樁間距1. 2～1.5米，樁間距由密到疏進行漸變；水泥與土的實方比為1：6；樁體28天無側限抗壓強度不低於3.0MPa，90天單樁承載力不小於160kN，單位複合地基承載力不小於150kPa。
施工準備及制樁
1）施工準備
①現場取土，確定原位土土質與含水量是否適宜做水泥土樁混合料。
②現場成孔試驗，確定成孔可行性。試樁數量不得少於2根。
2）樁材製備
①宜採用32.5或42.5級礦渣水泥或普通矽酸鹽水泥。使用前做強度及安定性試驗。嚴禁使用受潮、結塊、變質水泥。
②夯實樁的土料宜採用粘性土、粉土、粉細砂或渣土，選用原位土作為混合料時，土料中有機質含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，使用時應過10~20mm篩。
③混合料按設計配合比配置，一般可採用水泥：混合料=1：5～7（體積比）的比例試配。
④混合料含水量應滿足土料的最優含水量wop（室內擊實試驗確定），其允許偏差不得大於±2%。土料與水泥應拌和均勻，水泥用量不得少於按配比試驗確定的重量。
⑤混合料採用強制式混凝土攪拌機或人工進行拌合，攪拌後混合料應在2h內用於成樁。
施工工藝
1、測放軸線和樁位
軸線測放由建築施工單位負責。樁位測放由我院負責。樁位布置與設計位置誤差不大於5cm，經甲方或監理驗收符合要求後方能施工。
2、成孔
採用長螺旋鑽機成孔。樁孔深度不應小於設計深度，並保證孔徑的尺寸符合要求。樁孔直徑允許偏差為-2cm，樁孔中心差為10cm，樁孔垂直度允許偏差為1.5%。
1）非擠土法成孔
多用於原土已經固結、沒有濕陷性和振陷性的土。常用的成孔機具有人工洛陽鏟、長螺旋鑽孔機。
2）擠土法成孔
常用的成孔方法有錘擊成孔、振動沉管和乾法振法器成孔。
3）成孔施工注意事項
①樁孔按設計圖紙定位鑽孔，樁孔中心偏差不應超過樁徑設計值的1/4，對條形基礎不得超過樁徑設計值的1/6。
②樁孔垂直度偏差不應大於1.5%。
③樁孔直徑不得小於設計樁徑，樁孔深度不得小於設計深度。
3、篩土
灰土樁用土原則上使用成孔取出的好土。當土的含水量不滿足生產要求時，應採取換土。當土料不夠時應選用其它的粘性或粉土。其土料應過20—25mm篩或粉碎，防止大顆粒土塊和雜物與灰拌合。
4、拌合與回填
過篩土與水泥拌合按1：6配製，含水量與最優含水量允許偏差±2%。一般人工拌合時，拌合次數不少於3遍。拌好的水泥土料需在兩小時內填入孔內，以確保樁體強度。
5、夯實
為了保證樁體密實度和強度，採用機械夯機夯實，夯機就位時要嚴格控制使夯錘中心與孔中心對準。採用3填料3夯擊的施工方法，每次投料厚度約50mm。填料前先夯實孔底，然後分層回填拌合料並夯實。
樁孔夯填可用機械夯實，也可用人工夯實。常用夯填工藝有：夾板自落夯實機成樁、夾管自落夯實機成樁、人工夯錘夯實成樁、卷揚吊錘夯實機成樁等。
1）夯填樁孔
①夯填樁孔時，用機械夯實，分段夯填。向孔內填料前孔底必須夯實。
②填料厚度≤50cm，夯錘質量≥150kg，提升高度≥70 cm。
③做現場制樁試驗，混合料壓實係數λc≥0.93。
④樁頂夯填高度大於設計樁頂標高200~300mm，墊層施工時將其鑿除。
⑤施工過程中，應有專人檢測成孔及回填夯實質量，並做好施工記錄。如發現地基土質與勘察資料不符時，應查明情況，採取有效處理措施。
⑥雨期或冬期施工時，應採取防雨、防凍措施，防止土料和水泥受雨水淋濕或凍結。
2）墊層施工
墊層材料應級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質。為了減少施工期地基的變形量，墊層鋪設時應分層夯壓密實，夯填度不得大於0.9，墊層施工時應嚴禁擾動基底土層。
6、水泥土樁自檢
在施工過程中，採用輕便觸探檢測樁體夯實質量，隨機抽樣量為總樁數的2% 。30cm擊數大於40擊。檢查壓實係數是否滿足要求。
質量檢查與驗收
1、樁體夯實質量的檢測
採用輕便觸探檢測樁體夯實質量，抽檢的樁位在成樁過程中進行隨機抽取，抽檢的數量應為已成樁數量的2%以上，要求自樁頂向下作三步，每步300mm，每步的平均擊數不應低於40擊，當出現不合格品時，及時通知技術負責人，採取相應措施加以解決。
夯實樁樁體夯實質量檢查應在成樁過程中隨時隨機抽取。抽樣檢查數量不應少於總樁數的2%。
對一般工程，可檢查樁的乾密度和施工記錄。乾密度檢驗方法可在24h內採用取土樣測定或採用輕型動力觸探捶擊數N10與現場試驗確定的乾密度進行對比，以判斷樁身質量。
2、複合地基承載力檢驗
從成樁到開始試驗的間歇時間原則上應為28天，當工期較緊時不應少於15天，根據甲方、監理、設計共同研究本棟樓載荷試驗的點位。
夯實樁複合地基竣工驗收時，承載力檢驗可採用單樁複合地基載荷試驗，對重要或大型工程尚應進行多樁複合地基載荷試驗。
單樁複合地基載荷試驗宜在成樁15d後進行。靜載荷試驗點為總樁數的0.5%-1.0%，且每個單體工程檢驗數量不應小於3個試驗點。
夯實樁複合地基載荷試驗完成後，當以相對變形確定夯實樁複合地基承載力特徵值時，對以粘性土、粉土為主的地基，可取載荷試驗沉降比s/b（或s/d）等於0.01時所對應的壓力值；對以卵石圓粒、密實粗中砂為主的地基，可取載荷試驗沉降比s/b（或s/d）等於0.008時所對應的壓力值。
3、工程驗收
工程驗收應提交資料主要包括下列內容：
（1）地基處理竣工報告
（2）夯實樁施工及竣工平面圖
（3）水泥材料檢驗報告
（4）水泥土樁載荷試驗報告
（5）設計變更通知書、事故處理記錄
安全措施
（1）施工前對參加施工人員進行安全教育、增強安全意識、提高管理及操作人員的安全素質。
（2）施工期間、兼職安全員負責隨時進行安全檢查與監督工作，發現不安全因素或可能存在的隱患及時排除，並採取相應的預防措施。
（3）生產、生活用電，由電工專人負責，並應安置漏電保護器，並應符合安全用電的有關管理規定。
（4）各種設備的操作由指定上崗人員擔任，對所用的設備、儀器及時進行安全檢查，發現問題及進處理。
（5）進場人員嚴格遵守甲方廠規、廠紀和衛生與安全管理辦法。
環保措施
遵守國家有關環境保護的法律、法規，有效控制現場各種粉塵、廢水、固體廢棄物以及噪聲、振動對環境的污染和危害。
1、經常進行環境保護教育，提高現場施工人員環境保護意識，做到人人講環保、事事重環保。
2、防治施工噪聲污染
（1）合理安排施工工序，將容易產生噪音的工序安排在對周邊民眾生活影響最小的時段進行。
（2）對產生噪聲和振動的施工機械、機具，應採取消聲、吸聲、隔聲等有效控制和降低噪聲。
（3）夜間運輸車輛進入施工現場，嚴禁鳴笛，裝卸材料應做到輕拿輕放。
（4）對因生產工藝要求或其他特殊需要，確需在當日22時至次日6時期間進行有噪聲工作的，施工前應會同建設單位到有關部門提出申請，經批准後方可進行夜間施工，並公告周邊居民。
3、防止大氣污染
（1）對施工現場裸露的地面應當經常灑水，對水泥、土方、消解的白灰等粉塵源進行覆蓋、遮擋。
（2）從事土方、渣土和施工垃圾運輸應採取密閉式運輸車輛或採取覆蓋措施。
（3）嚴禁在施工現場焚燒含有有毒、有害化學成分的廢料、油氈、油漆、垃圾等各類廢棄物。
4、防治固體廢棄物污染。施工車輛運輸砂石、土方、渣土和建築垃圾時，必須採取密封、覆蓋措施，避免泄露、遺撒，並按指定地點傾卸，防止固體廢物污染環境。
5、防止廢水污染。施工現場應設定排水溝及沉澱池，現場廢水不得直接排入市政污水管網和河流。
6、防止市容污染。施工現場出入口處應採取保證車輛清潔的措施，避免輪胎帶泥污染街道。
7、建立與周圍社區定期聯繫制度，聽取意見，對合理的意見應採納處理，並做好相關記錄。
