[发明专利]一种带有监测装置的夯扩桩施工方法

说明书

本发明是建筑工程的桩基础。它是把现行夯扩原理由单纯的制桩技术变成制造桩身与加固地基同时并举的一种综合技术，并且是在肯定对天然地基加固处理效果的基础上来解决制造桩身的问题，它是一种以开发利用天然地基潜在承载能力为主要内容的夯扩桩。本发明就是关于这种夯扩桩的带有工程质量自动监测装置的施工方法及其高脚夯的发明。主要用来改造没有经过变质作用的第四纪沉积土层的工程性质和丰富建筑基础的结构形式。它特别适宜于处理地下水位以上的软弱地基，湿陷性地基，膨胀土地基，以及杂填土地基等多种不良地质条件，也可以解决地下水位线以下的软弱地基问题。它是我国基础改革一个产物。

在建筑工程中，桩基的种类很多，功能也不一样，而影响其承载能力的因素更为复杂。它不仅涉及了土的种类和状态，桩的形状和尺寸，并且与它的施工方法和过程也密切相关。但是现行桩基础的设计有一个共同的特点就是把天然地基的承载能力当作一个固定不变的常数。弗兰克(FRANKI)桩，夯扩灌注桩虽然采用了夯扩法的造桩技术，也提出了加密桩周基土的问题，但是它们在评价天然地基承载能力问题上却没有一个确切的结论，有关资料仅仅报道弗兰克桩可以提高单桩的垂直承载力，夯扩灌注桩可以把单桩的承载力提高50—200％，发明人认为这些成绩应该肯定，它的合理成分也需要继承，但是在千差万别的地基现象中它们还没有引出一个明确的规律，同时采用套管护壁也限制了这种夯扩桩的使用范围和工程技术效能。

本发明的目的是要在天然地基中建造一种不要护壁套管，又能监测施工质量的夯扩桩，为了解决这种夯扩桩的施工本发明又设计了一种能够下到桩孔内打夯的高脚夯和能够测出地基加固效果的震感记录器，以及对特软地基和地下水位线以下软弱地基进行“泥结石”护壁的施工方法。核心问题是把天然地基中的潜在承载力能力转化为有效承载力并开发利用起来，籍以提高工程质量，降低基础造价，节约处理地基开支。

天然地基是一个三维体系，地基土壤又是一种有着特殊本质和性能的物质，发明人在充分考虑了夯扩工艺在施工过程中与天然地基之间存在着矛盾对立关系的基础上，并吸收了土质学、土壤学、土力学方面的研究成果，发现了夯扩施工与深层捣实之间在量的方面存在着严格的对应关系，它可以成为自检式夯扩桩存在的基础。

同时，现场施工是一个过程，在这个过程中人们还可以利用气候的、环境的、工程的等各种因素去对土的状况、荷载历史和它的受力边界条件施以影响，以改变它的工程技术性能，提高它的承载能力。例如K，太沙基在研究土体塑性平衡理论时曾经列举过一个图式，就是在半无限体的一个空心柱体单元内，通过外力使其侧壁土体在水平方向上产生伸展或压缩，当作用力的强度大到超过基土自身平衡条件时，其侧壁土体就要产生塑流破坏，前者叫主动破坏，后者叫被动破坏，这是一项重要的技术理论成果，是解决一切土压力问题的基础。但是太沙基又说：这种“伸展和压缩仅在我们的想象中才能实现。”半个多世纪以来，这个问题一直来获进展。

根据发明人的研究，基土的被动破坏与主动破坏不是同一个概念，主动破坏意味着土体的坍塌和松散，而被动破坏则是在外力作用下天然地基经历了一个弹性—塑性—强化三个发展阶段的递进过程，是软而未曾胶结基土的一个固有特性。现在如果我们把太沙基想象中的被动破坏与夯扩施工有机地结合起来，并稍许增加一些技术内容，就可以在半无限体中建立起一个以桩身的轴心为中心的深层、动态、径向加固处理地基的施工方法。这里所说的深层就是利用夯点周围的土重作为平衡条件而行使的一种加固方法；动态就是按照设计人员的要求利用现场施工时的过程因素去调整基土的含水量，把土的状态调整到与夯击制度相协调的程度；径向就是利用桩身材料的径向扩张给桩周基土造成一种持续递进的加固压力。通过这样的系统处理，不仅可以把不同类别和状态的基土的承载力加固到一个比较一致的高水平上来，并使之成为一种不可逆转的技术效应，同时也在被加固处理过的基土中建造出一种具有楔形断面的桩身体型。

在现实的工程活动中向桩孔内打夯的方案可以很多，但本发明的夯扩桩用的是一种特制的高脚夯，这种夯的特点是夯锤在上面跳动，夯头在下面工作，而通过一个类似挤密桩桩管那样的大型钢管作为夯管把它们联结起来，但夯管的直径要与桩孔大小相配套。