復合載體夯擴樁施工技術探討

邱坤華

（安徽省水利水電勘測設計院工程質量檢測所 蚌埠 233000）

1 前言

復合載體夯擴樁是近年來發展較快的復合載體擴展基礎，通過特殊設備對深層土體進行填料擠密，形成復合載體，上部荷載通過樁身傳遞到載體再擴散到深層土層。從受力上分析，復合載體夯擴樁相當于等效擴展基礎，與傳統的樁型設計方法有所不同。傳統的樁型設計方法主要依據上部結構荷載和建筑物對變形的要求來確定樁徑、樁長，而復合載體夯擴樁設計除了對樁型的選擇外，還包括對加固土層和持力層位置的確定、三擊貫入度等參數的控制。

2 復合載體夯擴樁的機理及特點

復合載體夯擴樁由復合載體和混凝土樁身組成，復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對深層土體擠密形成載體，其核心是基于深層土體的密實理論。

復合載體夯擴樁兼備沉管灌注樁與擴底樁的特性，施工設備在錘擊灌注樁的機械設備與施工方法的基礎上加以改進，增加1根內夯管，按照一定的施工工藝，采用多次夯擴，將樁端部填筑建筑垃圾等填料夯擴成近似“球頭型”，且樁身混凝土在樁錘和內夯管的作用下壓密成型。其主要特點如下：

（1）內夯管底部的干拌混凝土可有效止淤和短暫止水，保證后續灌注混凝土質量。

（2）樁身混凝土借助于樁錘和內夯管的作用成型，可避免縮徑或斷樁的產生。

（3）在夯擴過程中，錘擊力經內夯管的傳遞直接貫入樁端持力層，強制將建筑垃圾等填料擠壓成夯擴頭，樁端持力層壓實擠密，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）由于地質勘察提供的地質參數往往與實際地質情況存在一定差異，采取普通樁基施工時，會導致實際承載力與設計承載力差異較大，必須進行設計調整。而復合載體夯擴樁根據施工現場通過填料對樁端土體進行擠密，以三擊貫入度進行控制，只需適當調節現場施工控制參數，可保證樁的實際承載能力。

3 復合載體夯擴樁適用范圍

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

夯擴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現夯擊密實，宜選擇稍密～密實的砂土與粘土層，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大頭設計直徑的3倍，當存有下臥軟弱層時，樁端以下持力層厚度應通過強度與變形驗算確定（見圖1）。

4 復合載體夯擴樁施工要求

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

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

（3）夯擴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。三擊貫入度達不到要求時應調整樁長或改變施工參數。

（4）樁身混凝土強度等級不低于C20。

表1 等效樁端計算面積表（m2）

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

（6）穿過淤泥夾層時，應放慢拔管速度。

（7）拔管時樁錘宜施壓于管中混凝土頂面，且邊施工邊拔。

5 復合載體夯擴樁等效面積控制

由于復合載體夯擴樁擴展基礎的承載力為經深度修正后的承載力與等效計算面積Ae的乘積，影響土體承載力和等效計算面積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、落距及夯實能量、干硬性混凝土體積、樁間距和三擊貫入度等。

等效計算面積Ae一般應按《復合載體夯擴樁設計規程》（JGJ/T135-2001）要求計算（見表1）。當三擊貫入度為10～30cm時，可采用插入法進行計算；當三擊貫入度小于10cm時，等效計算面積乘根據當地地質情況及設計經驗確定的增大系數。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，當實際施工錘重與標準錘重有差別時，應調整錘距，使沖擊能量與標準錘擊能量一致來測量三擊貫入度。

不同土體的擴展基礎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，成孔到設計標高后少填料或不填料進行夯擊，通過夯擊產生的應力波在土體中擴散，使土顆粒重新密實排列，達到良好的擠密效果，從而提高承載力；含水量高的粉質粘土或粘土，適當填料可以提高土體密實度，當填料和夯實能量過大時，施工時容易造成土體結構破壞，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。故對于該類土應控制填料，合理利用填筑的建筑垃圾及干硬性混凝土對樁端的擴散作用。

6 復合載體夯擴樁實例

某小區復合載體夯擴樁：設計單樁承載力特征值為650kN，樁長7.5m，實際施工樁長為5.5～12.0m。現場隨機抽取11根單樁復合載體夯擴樁進行承載力試驗，其結果：在設計單樁承載力為650kN時，對應沉降量為3.50～7.78mm；在2倍設計荷載1300kN作用下，總沉降量為19.15～32.50mm；各試驗樁Q～s曲線均為緩變形，走勢良好；s～Lgt曲線在設計荷載范圍內均呈直線變化，且無陡降現象，說明11根靜載試驗樁均未達到極限工作狀態，承載力尚未完全發揮，單樁承載力均滿足設計650kN的要求（見圖 2）。

7 結語

復合載體夯擴樁作為一種新型的地基處理技術是等效擴展基礎，填料夯實是形成復合載體的關鍵，亦是其承載力的重要保證，施工工藝簡單、高效，具有較好的處理效果和較低的造價，而且對環境影響相對較小。隨著進一步研究和推廣，該技術必將有更廣闊的應用前景■