2 夯扩桩桩基设计
2.1 理论依据
桩的极限承载力(抗压)不能简单地理解为极限侧阻力加上极限端阻力。桩土之间出现不大的相对滑动时就出现极限侧阻力，当上部滑动量大的范围内土体发挥了极限剪切强度以后，部分荷载又传回给桩身，依次产生更大的相对滑动并逐渐发展到更大的深度。只有当整个桩身侧阻力达到极限值的瞬间，桩底下面的土体中形成了一种极限强度状态，好像桩尖在排开土体，力图挤进土层。此时，承载力是极限侧阻力和桩底承载力的组合。极限侧阻力的发挥主要取决于桩土相对位移，称为极限位移。只有当桩底位移Δs足够大时，桩端的极限强度就全部发挥出来，桩的极限承载力(抗压)(在该荷载下的下沉或下沉速率剧烈增大)可由下式确定：Pu＝Ppu＋ΣPsi(式中Ppu极限桩端承载力；ΣPsi桩端以上土层极限侧阻力的总和)。
下沙地区的工程地质特点是持力层埋深浅，而上部土层为软弱土层，在不大的荷载下，就能达到整个桩身极限侧阻力。夯扩桩扩大了的桩头，降低了桩端应力水平，阻止了桩尖的刺入破坏。浙江省标准《建筑软弱地基基础设计规范(DBJ 10-1-90)棗条文说明》中指出，夯扩桩是以端承为主，侧阻力为辅的桩型，适用于上部为软弱土层，在距地表4～14m处有一层性质较好的桩端持力层。
2.2 设计参数和承载力的确定
3a土层是一个较理想的持力层，该土层分布广泛，厚度也较均匀(表1)。根据地质报告提供的参数和浙江省标准《建筑软弱地基础设计规范(DBJ 10-1-90)》，初步确定夯扩设计参数为第一次在外管内灌注的混凝土高度H＝1900mm；外管上拔高度h＝800mm ；混凝土全部夯出外管后外管和内夯管同步下沉深度h－c＝600mm。代入各参数后可取D＝600mm。
根据《DBJ 10-1-90》规范的公式；可算得单桩竖向承载力标准值Ｒk＝565kN，设计时取作550kN。由此可见桩端土承载力约占总承载力标准值的75%以上。
2.3 桩端进入持力层深度
桩的承载力，主要是桩端承载力，随着进入持力层的深度(特别是进入砂质粉土类粉砂层的深度)不同而具有不同的变化规律，称之为深度效应。深度效应的主要规律之一是存在着一个临界深度hc。当桩进入持力层的深度h＜hc时，桩端极限承载力qpu基本上随深度而线性增大，当h≥hc时，qpu则保持不变，称之为端阻力稳定值，规范中推荐的进入持力层深度为1.50～2.00m。根据本工程地质的实际情况，选择进入持力层深度为1.5m，有效桩长7.5m。
3 成桩难的原因分析及解决方法
在下沙地区打沉管灌注桩常出现这样的现象：一种是施工时无法将混凝土灌到设计标高，另一种是开挖后，发现近地表的上段桩虽在，而下段桩身混凝土已流失或仅存部分骨料石子。出现这种现象的主要原因是该地区地基土易液化，打桩时措施不当。
就以康莱特下沙住宅工程地基土为例，持力层3a以上土层主要为砂质粉土，松散，孔隙比大，土层粒径在0.01～0.074mm之间的颗粒占86%以上。有关资料表明，平均粒径为0.05～0.1mm的粉砂土的抗液化能力最低。
在沉管过程中，一方面由于土体受到震动，使得孔隙中的水产生超静水压力，另一方面在成孔过程中，桩管周围一定范围内的土体受到挤压，使得土的孔隙减小，而孔隙中的水还来不及排出，也产生了超静水压力μ。水在水力梯度(i)下从高能量级向低能量级处流动，此时土中总应力为：σ＝σ′＋（μ＋Δμ）或σ′＝σ－（μ＋Δμ)，式中σ′有效应力；Δμ孔隙水压力增量。可见当Δμ不断增大，直到有效应力σ′减小到零，有效应力使粉砂土产生全部抗剪强度。当σ′＝0时土体抗剪强度等于零，便出现了流砂现象，土粒之间压力消失，土粒处于悬浮状态，土体随水流动。地下水的渗流对土单位体积产生的压力GＤ称为动水压力。在桩外管拔出过程中，桩管中的混凝土也受到ＧＤ的作用。当ＧＤ较大且桩管中混凝土因自重引起的材料间的摩擦力不足以抵抗ＧＤ时，混凝土中的水泥砂就被流砂带走，甚至还会将骨料冲走。随着时间的推移，孔隙水压力逐渐消散。
以上分析可见，存在液化土层的地质条件下要成功完成灌注桩的施工，可采取适当的施工措施以消除流砂的不利影响。为此康莱特下沙住宅工程中，主要采取了以下措施：①控制打桩的施工进度；②严格控制拔管速度；③采用有预制桩尖的夯扩桩。并在桩尖颈部设置草绳； ④第一次加灌混凝土后，先进行适当的预夯扩，再拔管至h。经过正式施工前的打试桩，将夯扩设计参数最终确定为H＝２５００m，h＝９００mm，h-c＝800mm；⑤在第二次加灌混凝土完成后，最终拔出外管时，用内夯管对管内混凝土边拔边压。
此外，选择合适的桩身混凝土的水灰比、坍落度及合理的打桩顺序等等，都可提高成桩的质量 。当然在工程桩施工前，也可先在打桩场地空隙处均匀布置砂石桩做泄水孔，但这种方法造价较高，本工程中并未采用。