復(fù)合載體夯擴(kuò)樁在巖土工程中的應(yīng)用

高經(jīng)緯

摘要： 復(fù)合載體夯擴(kuò)樁是一種有很好承載特性的樁，已被廣泛用于中小型建筑工程，本文重點(diǎn)研究了復(fù)合栽體夯擴(kuò)樁特點(diǎn)、影響因素、通過(guò)樁承載力檢驗(yàn)施工效果。

關(guān)鍵詞：復(fù)合載體夯擴(kuò)樁；等效計(jì)算面積控制；優(yōu)化設(shè)計(jì)樁的承栽力；適用范圍

一、復(fù)合載體夯擴(kuò)樁的發(fā)展情況

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁是近年來(lái)發(fā)展較快的復(fù)合載體擴(kuò)展基礎(chǔ)，通過(guò)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(guò)樁身轉(zhuǎn)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(lái)確定樁徑、樁長(zhǎng)；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。

二、復(fù)合載體夯擴(kuò)樁的原理及特點(diǎn)

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁是由復(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(guò)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務(wù)擴(kuò)成近似"球頭型"，且樁身混凝土在樁錘和內(nèi)窮管的作用下壓密成型。其主要特點(diǎn)如下：

內(nèi)夯管底部的干拌混凝土較為有效止淤和短暫止水，使后續(xù)灌注混凝土質(zhì)量得到保證。

樁身混凝土借助于樁錘和內(nèi)窮管的作用下成型，能夠避免縮徑或斷樁的產(chǎn)生。

在夯擴(kuò)過(guò)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)制將建筑垃圾繞等填料擠壓成夯擴(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。

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(guò)填料對(duì)樁端土體進(jìn)行擠密，通過(guò)三擊貫人度進(jìn)行控制，只需適當(dāng)調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)施工控制參數(shù)即可，而且樁的實(shí)際承載能力就能夠得以保證。

三、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20米，若樁周?chē)临|(zhì)較好，成樁深度可適當(dāng)加深，但最大成樁深度不宜大于25米。適用于工業(yè)與民用建筑，水利行業(yè)的橋、鬧、站及涵的基礎(chǔ)處理，樁身混凝土樁徑一般在400～ 600毫米。

夯擴(kuò)樁的樁端持力層除淤泥新近沉積的填土外的任何一種地基土均可通過(guò)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)存在有下臥軟弱層時(shí)，樁端以下持力層厚度應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度與變形驗(yàn)算確定。

四、復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工要求

1.粧距一般約為1.5米～2.2米，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l米。

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50毫米及相鄰樁的豎向位移不宜大于20毫米前提下，投料量不宜小于0.5立方米 ，且不宜大于1.8立方米。而三擊貫人度達(dá)不到要求時(shí)應(yīng)調(diào)整樁長(zhǎng)或改變施工參數(shù)。

樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20。

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

穿過(guò)淤泥夾層時(shí)，應(yīng)放慢撥管速度。

撥管時(shí)樁錘宜施壓于管中混凝土頂面，且邊施工邊拔。

五、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：載體埋深、土性、地下水位、填料體積、錘重及錘徑、落距及究實(shí)能量、千硬性混凝土體積、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)合載體窮擴(kuò)樁設(shè)計(jì)規(guī)程”jgj/t135-2001中給出了不同土性中三擊貫人度為10厘米、20厘米、30厘米對(duì)應(yīng)的樁的樁徑410厘米的復(fù)合載體窮擴(kuò)樁樁端等效計(jì)算面積，見(jiàn)表。當(dāng)設(shè)計(jì)貫入度在10～30厘米，可采用插入法進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)三擊貫人度小于10厘米時(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)。表中給出的三擊貫人度為錘重35KN，提升6米后由落體的貫人深度，當(dāng)實(shí)際施工時(shí)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)極擊能力一致來(lái)測(cè)量三擊貫入度。

對(duì)于不同的土體，施工中擴(kuò)展基礎(chǔ)的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(guò)窮擊產(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；對(duì)于含水量高的粉質(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(guò)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”而影響對(duì)土體的擠密效果。故對(duì)于該類(lèi)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。

六、應(yīng)用前景

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。同時(shí)也具有混凝土樁身，施工工藝簡(jiǎn)單、高效快捷、具有較好的處理效果和較低的造價(jià)，而且保護(hù)了環(huán)境，隨著對(duì)該技術(shù)的進(jìn)一步研究荷推廣應(yīng)用，該項(xiàng)新技術(shù)必將有更廣闊的應(yīng)用前景。

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