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摘　要：本文從全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁的發(fā)展背景、技術(shù)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)理念、施工工序、適用條件等方面作了闡述，有利于進(jìn)一步對(duì)該樁型的研究模型的建立及工程上的推廣運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁；導(dǎo)軌后置法

　　1.前言
　　普通沉管灌注樁、夯擴(kuò)樁施工中易發(fā)生吊腳、縮頸、斷樁、氣孔、蜂窩、離析、鋼筋籠屈曲變形等質(zhì)量通病，同時(shí)單樁承載力較低，在上部柱傳遞下來(lái)的荷載較大時(shí)，往往不能滿足設(shè)計(jì)要求。
　　全夯式擴(kuò)底灌注樁（國(guó)家專(zhuān)利號(hào)ZL991014324，國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)：E020 5/38，以下簡(jiǎn)稱(chēng)全夯樁）在成樁的施工工藝方面進(jìn)行重大改進(jìn)，成樁質(zhì)量及單樁承載力的提高方面取得較大成績(jī)，但在以下情況時(shí)，全夯樁仍顯得無(wú)能為力：1)基樁樁端持力層端阻力或樁周巖土層側(cè)摩阻力較低而單樁設(shè)計(jì)承載力又較高時(shí)，基樁承載力仍不能滿足設(shè)計(jì)要求；2)特殊條件下樁基如抗拔樁等，在采用全夯式擴(kuò)底樁仍不能滿足設(shè)計(jì)抗拔要求；3)鋼筋籠安放不能滿足設(shè)計(jì)通長(zhǎng)配置要求和易發(fā)生撞籠變形的質(zhì)量通??；4)當(dāng)相對(duì)較硬的持力層埋置較深，采用單頭全夯樁不能充分發(fā)揮短樁擴(kuò)底效應(yīng)；5)受樁管口徑的影響，全夯樁單樁承載力還無(wú)法與鉆孔灌注樁等型樁的單樁承載力相比，從而限制了全夯樁的工程使用范圍。
　　針對(duì)以上所述全夯樁的各種性狀，根據(jù)工程樁受場(chǎng)地巖土層條件限制、上部建筑物荷載性能及基樁受力特性等諸多因素影響的基本規(guī)律，江西中恒集團(tuán)特種軟基公司對(duì)施工機(jī)具和施工工藝改進(jìn)和基樁受力性能的研究，研發(fā)出一種新型樁基施工工藝——全夯式多頭擴(kuò)底樁技術(shù)。
　　2. 全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁技術(shù)內(nèi)容
　　影響全夯樁單樁承載力及成樁質(zhì)量的主要制約因素?zé)o非如下：場(chǎng)地巖土層埋藏條件的限制及鋼筋籠放置施工的順序。全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁則從這兩方面著眼將問(wèn)題予以解決。
　　2.1全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁單樁承載力的提高
　　根據(jù)勘察資料，當(dāng)擬作樁端持力層的巖土層端阻力或樁周巖土層側(cè)摩阻力較低，可改用在樁底及樁身某個(gè)部位設(shè)置若干個(gè)擴(kuò)大頭，結(jié)合樁身全程夯擴(kuò)施工，形成全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁。
　　采取樁身夯擴(kuò)形成多個(gè)擴(kuò)大頭的新工藝，可以發(fā)揮樁體的比表面積、長(zhǎng)徑比等幾何特征，在不增加或少增加設(shè)備、材料用量和工程造價(jià)情況下，增加樁的總側(cè)阻力和總端阻力，達(dá)到大幅度提高單樁豎向承載力的效果。
　　“多擴(kuò)大頭”工藝技術(shù)可以形成樁身多個(gè)擴(kuò)大頭后的“糖葫蘆”樁體，從而較大程度的提高單樁抗拔力，其抗拔力比其它同類(lèi)型樁提高1-2倍。
　　由于成樁全過(guò)程夯擊，使樁身混凝土密實(shí)度及混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft提高，從而使單樁水平承載力特征值Ra得到較大提高。樁身擴(kuò)大頭的設(shè)置可以按照設(shè)計(jì)要求和樁長(zhǎng)范圍內(nèi)土層力學(xué)性質(zhì)綜合確定。對(duì)擴(kuò)大頭間距、樁頂擴(kuò)大頭距地面距離、擴(kuò)大頭構(gòu)造要求、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和坍落度等技術(shù)要求和參數(shù)可按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全夯式擴(kuò)底灌注樁技術(shù)規(guī)程》確定。
　　2.2“導(dǎo)軌后置法鋼筋籠安裝”施工工藝
　　鋼筋籠放置一直是困擾沉管類(lèi)灌注樁、夯擴(kuò)類(lèi)灌注樁和全夯式擴(kuò)底灌注樁發(fā)展的技術(shù)難題。沉管類(lèi)、夯擴(kuò)類(lèi)灌注樁和全夯樁的鋼筋籠均是在澆筑樁身混凝土前放置，無(wú)法做到樁身夯灌或徹底解決夯灌時(shí)易發(fā)生的鋼筋籠扭曲現(xiàn)象。“導(dǎo)軌后置法鋼筋籠安裝”施工工藝新技術(shù)成功的解決了這一難題，其在樁身混凝土灌注后再進(jìn)行夯擴(kuò)：①該技術(shù)解決了安裝鋼筋籠時(shí)撞籠、扭籠和墩籠而造成鋼筋籠屈曲變形損壞的施工問(wèn)題；②消除鋼筋籠安裝標(biāo)高及保護(hù)層失控，鋼筋籠傾斜和鋼筋籠拔起、卡塞混凝土下落成樁等質(zhì)量通??；③該工藝對(duì)成樁樁體混凝土進(jìn)行初凝前的二次振搗密實(shí)，使混凝土密實(shí)度和強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高；④鋼筋籠通長(zhǎng)配筋可提高工程樁的單樁豎向承載力、抗拔和水平承載力；⑤鋼筋籠后置技術(shù)為“多擴(kuò)大頭”施工工藝技術(shù)提供技術(shù)依據(jù)和前提條件；⑥該技術(shù)可使全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁施工工藝變得流暢、高效和合理。
　　3．“全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁”的理論研究與設(shè)計(jì)新理念
　　全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁技術(shù)在受力性能、工作原理、樁土相互作用、樁的荷載傳遞機(jī)理、承載力計(jì)算等方面均有很大的改進(jìn)和發(fā)展。
　　3.1充分利用地基土綜合承載的性能
　　全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁在（成孔、樁端擴(kuò)大頭、樁身擴(kuò)大頭和樁身夯擴(kuò)、振插鋼筋籠）成樁過(guò)程中，多次擠土和振密作用，夯實(shí)樁端土和擠（振）密樁周土明顯效應(yīng)，使樁土接觸面的混凝土中粗骨料嵌入周邊土體形成的毛糙面，增強(qiáng)了樁端土的端阻力和樁周土側(cè)摩阻力，從而達(dá)到了充分利用樁端土、樁周土、樁身擴(kuò)大頭下的地基土的綜合承載性能，最終達(dá)到大幅度提高單樁承載力的效果。
　　根據(jù)樁長(zhǎng)范圍內(nèi)不同土層特性設(shè)置1個(gè)或多個(gè)擴(kuò)大頭，將承臺(tái)以下各層土的強(qiáng)度充分利用。其特別適合樁端承載力不高，而承臺(tái)以下存在一強(qiáng)度較好的土層時(shí)，則可充分利用該較好土層作為樁身擴(kuò)大頭的持力土層，將摩擦樁改為變截面的多支點(diǎn)摩擦端承樁，從而改變了樁的受力機(jī)理。
　　根據(jù)各種土層性能特征，利用不同的混凝土充盈系數(shù)、夯擴(kuò)擊數(shù)及拔管速度等協(xié)調(diào)土層的收縮應(yīng)力變化，確保達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)算的樁身直徑。
　　3.2全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁破壞模式
　　對(duì)于軟弱土層中的摩擦樁或一般土層中的小直徑普通夯擴(kuò)樁或全夯樁，以樁端刺入破壞模式為主；大直徑樁由于樁端有較大的支承端面積，故以基底土的壓密變形為主，伴有少量的側(cè)向擠出。
　　全夯式多頭擴(kuò)底樁的破壞模式與大直徑擴(kuò)底樁類(lèi)似，當(dāng)樁頂受荷較小時(shí)，樁底擴(kuò)大頭的土體被擠密，當(dāng)荷載繼續(xù)加大時(shí)，樁身擴(kuò)大頭底下的土層被擠密，但由于其在多頭設(shè)置時(shí)，對(duì)樁身擴(kuò)大頭下的土層夯實(shí)擠密，故樁身擴(kuò)大頭底下的土體承載力高于原狀土，極限承載力會(huì)明顯大于大直徑擴(kuò)底樁。 　　3.3樁身擴(kuò)大頭間距的確定
　　如上圖所示，當(dāng)兩相鄰樁身擴(kuò)大頭間距大于最小臨界間距時(shí)，擴(kuò)大頭周邊土體在成樁時(shí)被擠密加固，擴(kuò)大頭能提供較大的支承力。當(dāng)兩擴(kuò)大頭間距太小時(shí)，擴(kuò)大頭之間的土體在上部荷載的作用下被剪裂，甚至塌落在下面擴(kuò)大頭的上表面，從而浪費(fèi)了這一段土體的側(cè)摩阻力。多頭擴(kuò)底樁中樁身多頭的臨界間距H 值需根據(jù)試驗(yàn)確定，無(wú)資料時(shí)，可根據(jù)下表并結(jié)合土層強(qiáng)度綜合確定：

粘土、粉土	砂土	碎石、礫石	其它土
H=1.2h	H=(1.5-1.8)h	H=1.8h	H=(1.1-1.2)h

　　注：h為樁身擴(kuò)大頭的高度，一般為0.8～1.6m。
　　3.4理論上的拓展
　　按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008理論：?jiǎn)螛敦Q向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為總極限側(cè)阻力和總極限端阻力之和，全夯實(shí)多頭擴(kuò)底灌注樁單樁極限端阻力不但可以由樁端持力層提供，還可有樁身某處（樁身擴(kuò)大頭處）較硬的地基土提供。
　　按照“樁的總側(cè)阻力與其表面積成正比”的理論和“樁的長(zhǎng)度、直徑和長(zhǎng)徑比L/D是影響總側(cè)阻和總端阻的比值，樁端阻力發(fā)揮程度和單樁承載力的主要因素之一”的理論，全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁采用比表面積大（表面積與樁身體積之比）的樁身幾何外形，如多擴(kuò)大頭“葫蘆狀”夯擴(kuò)擴(kuò)大頭，相同土層下采用樁的不同長(zhǎng)徑比，相同材料采用不同的樁徑（如樁身的多頭擴(kuò)大頭）、樁長(zhǎng)，可獲得明顯提高單樁承載力的實(shí)際效果。
　　通過(guò)設(shè)置多個(gè)擴(kuò)大頭，使樁端面積、樁身周長(zhǎng)、樁身多頭部位的巖土層端阻力、樁的側(cè)阻力和樁底端阻力增加，對(duì)單樁的承載力特征值計(jì)算公式進(jìn)行補(bǔ)充。同時(shí)，對(duì)單樁的極限抗拔承載力計(jì)算公式也進(jìn)行補(bǔ)充。
　?、賳螛稑O限承載力特征值公式修改補(bǔ)充如下：
　　將計(jì)算公式Q_uk＝Q_sk+Q_pk=β（u_pΣq_sikl_i＋q_pkA_p）經(jīng)眾多試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，作如下修改Q_uk＝Q_sk+Q_pk=β（u_pΣq_sikl_i＋q_pkA_p1+ Σq_pjkA’_pj）
　　式中：q_sik——樁周第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（Kpa），如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)，可按JGJ94－2008表5.3.5－1取值
　　q_pk——極限端阻力特征值（KPa），如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)，可按JGJ94—2008表5.3.5-2取值
　　q_pjk——樁身多節(jié)部位巖土層端阻力特征值（KPa），如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)，可按JGJ94—2008表5.3.5—2取值
　　β——全夯式多頭擴(kuò)底樁夯實(shí)擠擴(kuò)綜合提高系數(shù)。
　　l_i——樁穿越i層土的厚度，多頭位置處土層厚度需扣除
　　u——樁身周長(zhǎng)
　　A_p——樁端面積
　　A’_pj——樁身多節(jié)部位擴(kuò)出的端頭面積，=л×（D_i²-d_i²）/4
　　②抗拔極限承載力公式修改補(bǔ)充如下：
　　多頭擴(kuò)底樁由于樁身設(shè)置多個(gè)擴(kuò)大頭，通過(guò)后置式設(shè)置鋼筋籠，將鋼筋籠通長(zhǎng)配置，使得基樁的抗拔承載力特征值得到較大提高。
　　基樁呈非整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力計(jì)算公式修改補(bǔ)充如下：
　　基樁呈整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力計(jì)算公式修改補(bǔ)充如下：
　　Tgk=u_l/n*∑λ_iq_siku_il_i+G_gp
　　G_p—基樁及多頭擴(kuò)底以上支承的樁側(cè)土體自重及基樁自重
　　G_gp—群樁及多頭擴(kuò)底以上支承的樁側(cè)土體自重及基樁自重除以總樁數(shù)
　　上式其余符號(hào)同JGJ94-2008中5.4.5公式規(guī)定。
　　4．全夯式多頭擴(kuò)底樁的適用條件
　　適用于地下水位以上或以下的地層、軟硬夾層的土層，尤其適應(yīng)較理想的樁端持力層埋置較深而樁長(zhǎng)范圍內(nèi)有較好巖土層的場(chǎng)地，對(duì)有堅(jiān)硬夾層時(shí)需先進(jìn)行試驗(yàn)性施工或引孔施工。
　　5. 結(jié)論
　　全夯式多頭擴(kuò)底灌注樁成樁過(guò)程中，通過(guò)多次擠土和振密作用，形成了擠（振）密樁周土和樁端土效應(yīng)，增強(qiáng)了樁周土側(cè)摩阻力和樁端土的端阻力，從而達(dá)到了充分利用樁端土、樁周土、樁身擴(kuò)大頭下的地基土，最終達(dá)到大幅度提高單樁承載力的效果。
　　其單位體積混凝土承載力約為普通灌注樁的2倍以上，在同樣承載力要求下，比普通灌注樁節(jié)約材料一倍以上，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
　　由于單樁承載力高，在相同上部荷載的條件下，可比普通直徑樁縮短樁長(zhǎng)，減小樁徑或樁數(shù)，同時(shí)亦可減少承臺(tái)混凝土方量，不僅節(jié)省投資，而且施工方便、工期短、造價(jià)低、質(zhì)量?jī)?yōu)且有利于環(huán)保節(jié)能。

　　參考文獻(xiàn)：徐至均 張曉玲 張國(guó)棟編著《新型樁擠擴(kuò)支盤(pán)灌注樁設(shè)計(jì)施工與工程應(yīng)用》第2版《全夯式擴(kuò)底灌注樁技術(shù)規(guī)程》ZH-701-2005企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)