復(fù)合載體夯擴(kuò)樁處理軟弱及溶洞地基

曹雙其

0 引言

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁是采用細(xì)長(zhǎng)錘夯擊成孔,將護(hù)筒沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,細(xì)長(zhǎng)錘將護(hù)筒底擊出一定深度,分批向孔內(nèi)投入填充料和干硬性混凝土,反復(fù)夯實(shí)、擠密,在樁端形成復(fù)合載體,然后放置鋼筋籠,灌注混凝土樁身形成的一種樁。這種樁與其他同直徑灌注樁比較,具有突出的優(yōu)點(diǎn):1)樁的承載性狀好,單樁承載力較高,為相同樁長(zhǎng)和樁徑的灌注樁承載力的2.5倍以上;2)夯擴(kuò)體采用碎磚、碎石、塊石等價(jià)格十分低廉的建筑材料或建筑垃圾,故其造價(jià)低且有利于保護(hù)環(huán)境;3)在夯擴(kuò)過(guò)程中填充料形成了良好的透水通道,使得夯擴(kuò)體周圍影響范圍內(nèi)土體快速固結(jié),顯著提高了土體強(qiáng)度也相應(yīng)提高了樁的承載力;4)施工機(jī)械輕便,機(jī)動(dòng)靈活,且夯擴(kuò)體施工質(zhì)量易控制。故復(fù)合載體夯擴(kuò)樁近年來(lái)在全國(guó)各地,尤其是在地基處理方面得到了廣泛運(yùn)用。本文介紹了復(fù)合載體夯擴(kuò)樁在實(shí)際工程中處理軟弱及溶洞地基,可為其他類似工程提供參考。

1 工程概述

某中學(xué)5層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓,建筑面積約為7 000 m2。場(chǎng)地地質(zhì)勘察結(jié)果如下:第①層為1.5 m～2.5 m人工填土;第②層為2 m～2.5 m耕植土;第③層為 2.5 m～3.5 m磚紅色粉質(zhì)黏土;第④層為2.7 m～3.3 m黃褐色粉質(zhì)黏土,其中含有黑色鐵質(zhì)礦物(基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)選用此層為持力層);第④層以下為黃色砂土。場(chǎng)地局部在地下5 m～7 m范圍內(nèi)有軟弱土層及小溶洞,勘察此處時(shí)沒(méi)有巖芯或鉆頭突然下沉。詳細(xì)勘察后發(fā)現(xiàn)軟弱層及溶洞的規(guī)模均較小。經(jīng)建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位詳細(xì)論證后,決定采用長(zhǎng)6 m～8 m、直徑400 mm的復(fù)合載體夯擴(kuò)樁對(duì)軟弱層及溶洞進(jìn)行處理。

2 復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工工藝

2.1 復(fù)合載體夯擴(kuò)樁基本概況

本工程復(fù)合載體夯擴(kuò)樁的基本情況如下:

1)細(xì)長(zhǎng)錘直徑300 mm,長(zhǎng)3 000 mm,重4 t;2)填充料采用碎石、黏土磚以及少量建筑垃圾;3)復(fù)合載體由0.5 m3干硬性混凝土填充料、擠密土體和影響土體組成,如圖1所示。

2.2 施工工藝與三擊貫入度

1)三通一平→2)放線定位→3)移機(jī)就位(保持護(hù)筒的垂直)→4)夯錘成孔→5)對(duì)護(hù)筒施壓,使護(hù)筒底與錘底平齊→6)重復(fù)4)和5),將護(hù)筒沉到預(yù)定深度→7)提起夯錘,投入填充料(控制每次投入的量)→8)填充料夯實(shí)后,連續(xù)夯擊三次,并測(cè)三擊貫入度(三擊總貫入度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求,如果不滿足設(shè)計(jì)要求,重復(fù)7)和8))→9)投入干硬性混凝土,并夯擊(控制每次投入量)→10)放入鋼筋籠并灌注混凝土樁身→11)拔出護(hù)筒并振搗混凝土。

2.3 施工要點(diǎn)

1)保持樁位的偏差在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)(≤150 mm);

2)護(hù)筒在就位及下沉的過(guò)程中要始終保持垂直;

3)確保填充料數(shù)量,夯擊收錘時(shí),錘擊出護(hù)筒深度大于50 cm以上,以確保夯擴(kuò)體有足夠的厚度和橫向尺寸;

4)夯錘的提升高度要滿足相應(yīng)要求;

5)三擊貫入度不超過(guò)100 mm;

6)控制每次干硬性混凝土(C30)投入量,并確保干硬性混凝土填充料的總量不少于0.3 m3～1 m3;

7)確保鋼筋籠加工質(zhì)量,籠徑不足,影響抗壓和抗水平力;籠徑過(guò)大,則容易在拔護(hù)筒過(guò)程中使鋼筋籠上浮;

8)樁身混凝土的粗骨料的粒徑為20 mm～40 mm;混凝土攪拌均勻;坍落度宜為60 mm～100 mm;為改善混凝土的性能,可添加外加劑;當(dāng)樁不長(zhǎng)時(shí),樁身混凝土可一次灌滿后拔出護(hù)筒,當(dāng)樁較長(zhǎng)時(shí),宜分段灌注;混凝土頂面高出樁頂?shù)挠嗔?應(yīng)按設(shè)計(jì)要求確定;上部樁身混凝土應(yīng)該用振搗棒振搗,如果樁身較長(zhǎng),也可在護(hù)筒頂部設(shè)置振動(dòng)器來(lái)振實(shí)混凝土;

9)采用合理的夯擴(kuò)順序,以確保相鄰復(fù)合載體不會(huì)相互影響。本工程中,對(duì)所有樁進(jìn)行編號(hào),按編號(hào)的順序進(jìn)行樁的施工,能夠保證在3 d內(nèi)不會(huì)對(duì)一根樁有施工影響;

10)拔出護(hù)筒時(shí),要注意勻速,防止鋼筋籠偏位及樁身頸縮。

3 軟弱土層及溶洞的處理方法

3.1 軟弱土層的處理

經(jīng)詳細(xì)勘察,軟弱土層的厚度為0.4 m～1.5 m。主要采用以下兩種處理方法:

1)當(dāng)軟弱土層在較淺位置時(shí),讓樁身穿過(guò)軟弱層,復(fù)合載體落在持力層上;

2)當(dāng)軟弱土層在較深位置時(shí),讓樁身穿過(guò)部分軟弱層,通過(guò)多加填充料和干硬性混凝土擴(kuò)大復(fù)合載體的尺寸,復(fù)合載體還是落在持力層上。處理方法如圖2所示。

在該項(xiàng)目中有7根樁按方法一施工,共投入黏土磚約380塊、干硬性混凝土約0.5 m3;有4根樁按方法二施工,共投入黏土磚800塊～2 800塊、干硬性混凝土0.8 m3～1.3 m3。

3.2 溶洞的處理

經(jīng)詳細(xì)勘察,在本場(chǎng)地內(nèi)有兩個(gè)小溶洞,溶洞深約1 m。處理方法:將護(hù)筒沉到一定位置后,用夯錘將溶洞擊穿→將護(hù)筒下沉并穿過(guò)溶洞→投入填充料及干硬性混凝土→放入鋼筋籠澆搗混凝土(護(hù)筒不拔出),如圖3所示。

留在溶洞中的護(hù)筒相當(dāng)于樁身的模板,使樁身混凝土成型,同時(shí)可以使樁身形成約束混凝土,提高樁身的承載力。本項(xiàng)目中共有兩根樁采用此方法處理溶洞。

4 單樁完整性及承載力檢測(cè)

樁澆筑完工三周后,根據(jù)JGJ/T 135-2001復(fù)合載體夯擴(kuò)樁設(shè)計(jì)規(guī)程,采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法對(duì)20%的樁進(jìn)行了完整性檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果表明,所有樁基完整性較好,沒(méi)有出現(xiàn)頸縮等明顯缺陷。采用靜荷載試驗(yàn)對(duì)3根樁進(jìn)行了豎向承載力檢測(cè),3根樁最大加載為430 kN,總沉降量?jī)H為十幾毫米,回彈量為4 mm～5 mm,回彈率達(dá)30%～40%,說(shuō)明該樁還未達(dá)到極限狀態(tài),仍處于彈塑性工作狀態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

處理軟弱地基及小溶洞方法有很多,但復(fù)合載體夯擴(kuò)樁是一種利用價(jià)格低廉的建筑材料或建筑垃圾等來(lái)處理軟弱地基及溶洞,是一種施工方便、有效且經(jīng)濟(jì)的處理方法。本文提出的利用復(fù)合載體夯擴(kuò)樁處理軟弱地基及小溶洞的方法可為其他類似工程提供參考。

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[2] 仇凱斌,介玉新,李廣信,等.復(fù)合載體夯擴(kuò)樁承載力性狀有限元分析[J].工程力學(xué),2002,19(3):90-94.

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