復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工技術(shù)探討

邱坤華

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院工程質(zhì)量檢測(cè)所 蚌埠 233000）

1 前言

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁是近年來發(fā)展較快的復(fù)合載體擴(kuò)展基礎(chǔ)，通過特殊設(shè)備對(duì)深層土體進(jìn)行填料擠密，形成復(fù)合載體，上部荷載通過樁身傳遞到載體再擴(kuò)散到深層土層。從受力上分析，復(fù)合載體夯擴(kuò)樁相當(dāng)于等效擴(kuò)展基礎(chǔ)，與傳統(tǒng)的樁型設(shè)計(jì)方法有所不同。傳統(tǒng)的樁型設(shè)計(jì)方法主要依據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載和建筑物對(duì)變形的要求來確定樁徑、樁長，而復(fù)合載體夯擴(kuò)樁設(shè)計(jì)除了對(duì)樁型的選擇外，還包括對(duì)加固土層和持力層位置的確定、三擊貫入度等參數(shù)的控制。

2 復(fù)合載體夯擴(kuò)樁的機(jī)理及特點(diǎn)

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁由復(fù)合載體和混凝土樁身組成，復(fù)合載體是由干硬混凝土、建筑垃圾填料、擠密土體和影響土體組成的，該工藝通過加填料和夯實(shí)對(duì)深層土體擠密形成載體，其核心是基于深層土體的密實(shí)理論。

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁兼?zhèn)涑凉芄嘧杜c擴(kuò)底樁的特性，施工設(shè)備在錘擊灌注樁的機(jī)械設(shè)備與施工方法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，增加1根內(nèi)夯管，按照一定的施工工藝，采用多次夯擴(kuò)，將樁端部填筑建筑垃圾等填料夯擴(kuò)成近似“球頭型”，且樁身混凝土在樁錘和內(nèi)夯管的作用下壓密成型。其主要特點(diǎn)如下：

（1）內(nèi)夯管底部的干拌混凝土可有效止淤和短暫止水，保證后續(xù)灌注混凝土質(zhì)量。

（2）樁身混凝土借助于樁錘和內(nèi)夯管的作用成型，可避免縮徑或斷樁的產(chǎn)生。

（3）在夯擴(kuò)過程中，錘擊力經(jīng)內(nèi)夯管的傳遞直接貫入樁端持力層，強(qiáng)制將建筑垃圾等填料擠壓成夯擴(kuò)頭，樁端持力層壓實(shí)擠密，從而增大樁端截面積，改善樁端持力層，促使樁端阻力和樁承載力大幅度提高。

（4）由于地質(zhì)勘察提供的地質(zhì)參數(shù)往往與實(shí)際地質(zhì)情況存在一定差異，采取普通樁基施工時(shí)，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際承載力與設(shè)計(jì)承載力差異較大，必須進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整。而復(fù)合載體夯擴(kuò)樁根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)通過填料對(duì)樁端土體進(jìn)行擠密，以三擊貫入度進(jìn)行控制，只需適當(dāng)調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)施工控制參數(shù)，可保證樁的實(shí)際承載能力。

3 復(fù)合載體夯擴(kuò)樁適用范圍

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁成樁深度一般不宜大于20m，若樁周圍土質(zhì)較好，成樁深度可適當(dāng)加深，但最大成樁深度不宜大于25m。適用于工業(yè)與民用建筑，水利行業(yè)的橋、閘、站及涵的基礎(chǔ)處理，樁身混凝土樁徑一般在400～600mm。

夯擴(kuò)樁的樁端持力層可將除淤泥、新近沉積填土外任何一種地基土通過填料實(shí)現(xiàn)夯擊密實(shí)，宜選擇稍密～密實(shí)的砂土與粘土層，砂土、粉土與粘土交互層及可塑～硬塑粘性土層，樁端下部持力層的厚度不宜小于樁端擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)直徑的3倍，當(dāng)存有下臥軟弱層時(shí)，樁端以下持力層厚度應(yīng)通過強(qiáng)度與變形驗(yàn)算確定（見圖1）。

4 復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工要求

（1）樁距一般約為1.5～2.2m，持力層為粉土、砂土?xí)r應(yīng)取較小值，含水量較高的粘性土應(yīng)取較大值。

（2）樁端持力層應(yīng)為可塑～硬塑狀態(tài)的粘性土以及粉土、砂土、碎石土，為保證樁的承載力穩(wěn)定性，樁入持力層不宜小于1m。

（3）夯擴(kuò)樁的填料量以三擊貫入度控制，在保證夯擊后地面隆起不大于50mm及相鄰樁的豎向位移不大于20mm前提下，投料量不宜小于0.5m3，且不宜大于1.8m3。三擊貫入度達(dá)不到要求時(shí)應(yīng)調(diào)整樁長或改變施工參數(shù)。

（4）樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20。

表1 等效樁端計(jì)算面積表（m2）

（5）樁管灌注混凝土后振動(dòng)拔管每次高度為0.5～1.0m，速度控制在0.5m/min左右。

（6）穿過淤泥夾層時(shí)，應(yīng)放慢拔管速度。

（7）拔管時(shí)樁錘宜施壓于管中混凝土頂面，且邊施工邊拔。

5 復(fù)合載體夯擴(kuò)樁等效面積控制

由于復(fù)合載體夯擴(kuò)樁擴(kuò)展基礎(chǔ)的承載力為經(jīng)深度修正后的承載力與等效計(jì)算面積Ae的乘積，影響土體承載力和等效計(jì)算面積Ae的因素很多，如載體埋深、土性、地下水位、填料體積、錘重及錘徑、落距及夯實(shí)能量、干硬性混凝土體積、樁間距和三擊貫入度等。

等效計(jì)算面積Ae一般應(yīng)按《復(fù)合載體夯擴(kuò)樁設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ/T135-2001）要求計(jì)算（見表1）。當(dāng)三擊貫入度為10～30cm時(shí)，可采用插入法進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)三擊貫入度小于10cm時(shí)，等效計(jì)算面積乘根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定的增大系數(shù)。表中給出的三擊貫入度為錘重35kN、提升6.0m后自由落體的貫入深度，當(dāng)實(shí)際施工錘重與標(biāo)準(zhǔn)錘重有差別時(shí)，應(yīng)調(diào)整錘距，使沖擊能量與標(biāo)準(zhǔn)錘擊能量一致來測(cè)量三擊貫入度。

不同土體的擴(kuò)展基礎(chǔ)施工因土性不同而異。砂土、粉土由于擠密效果較好，可充分利用其擠密效應(yīng)，成孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高后少填料或不填料進(jìn)行夯擊，通過夯擊產(chǎn)生的應(yīng)力波在土體中擴(kuò)散，使土顆粒重新密實(shí)排列，達(dá)到良好的擠密效果，從而提高承載力；含水量高的粉質(zhì)粘土或粘土，適當(dāng)填料可以提高土體密實(shí)度，當(dāng)填料和夯實(shí)能量過大時(shí)，施工時(shí)容易造成土體結(jié)構(gòu)破壞，降低土體承載力，亦容易形成“橡皮土”而影響土體的擠密效果。故對(duì)于該類土應(yīng)控制填料，合理利用填筑的建筑垃圾及干硬性混凝土對(duì)樁端的擴(kuò)散作用。

6 復(fù)合載體夯擴(kuò)樁實(shí)例

某小區(qū)復(fù)合載體夯擴(kuò)樁：設(shè)計(jì)單樁承載力特征值為650kN，樁長7.5m，實(shí)際施工樁長為5.5～12.0m?，F(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取11根單樁復(fù)合載體夯擴(kuò)樁進(jìn)行承載力試驗(yàn)，其結(jié)果：在設(shè)計(jì)單樁承載力為650kN時(shí)，對(duì)應(yīng)沉降量為3.50～7.78mm；在2倍設(shè)計(jì)荷載1300kN作用下，總沉降量為19.15～32.50mm；各試驗(yàn)樁Q～s曲線均為緩變形，走勢(shì)良好；s～Lgt曲線在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)均呈直線變化，且無陡降現(xiàn)象，說明11根靜載試驗(yàn)樁均未達(dá)到極限工作狀態(tài)，承載力尚未完全發(fā)揮，單樁承載力均滿足設(shè)計(jì)650kN的要求（見圖 2）。

7 結(jié)語

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁作為一種新型的地基處理技術(shù)是等效擴(kuò)展基礎(chǔ)，填料夯實(shí)是形成復(fù)合載體的關(guān)鍵，亦是其承載力的重要保證，施工工藝簡(jiǎn)單、高效，具有較好的處理效果和較低的造價(jià)，而且對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小。隨著進(jìn)一步研究和推廣，該技術(shù)必將有更廣闊的應(yīng)用前景■