復(fù)合載體夯擴(kuò)樁在地基處理中的應(yīng)用

【摘要】結(jié)合工程實(shí)例，簡(jiǎn)要介紹復(fù)合載體夯擴(kuò)樁在地基處理中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】復(fù)合載體；夯擴(kuò)樁；施工方法

1、前言

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁作為一種新的施工工藝，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)錘擊出護(hù)筒底一定深度，分批向孔內(nèi)投入填充料和干硬性混凝土，用細(xì)長(zhǎng)錘反復(fù)夯實(shí)、擠密，在樁端形成復(fù)合載體，最后放置鋼筋籠，灌注樁身混凝土而形成的樁，不僅能通過對(duì)樁周圍土體進(jìn)行擠密加固，以消除地基土的濕陷性，提高地基承載力，并且能穿透濕陷性黃土層直接將上部荷載傳遞到非濕陷性高承載力的持力層。由于夯擴(kuò)樁能對(duì)樁端下部土體進(jìn)行填料夯擊形成復(fù)合載體，改變了原狀土的物理力學(xué)性質(zhì)，消除了樁端地基土的濕陷性，形成了一個(gè)人工樁端持力層，大大縮短了樁長(zhǎng)，與普通鋼筋混凝土樁相比最有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)以秦安縣某教學(xué)綜合樓工程為例，對(duì)該技術(shù)在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

2、工程概況

秦安縣某中學(xué)教學(xué)綜合樓為四層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積11922.79m2學(xué)生宿舍，四層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積9522.12m2。采用復(fù)合載體夯擴(kuò)樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)樁徑為430mm，樁長(zhǎng)為7.3m，設(shè)計(jì)單樁承持力為800kN，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)Ⅱ級(jí)。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，建筑場(chǎng)地在鉆探深度范圍內(nèi)，自上而下地層為第四系全新統(tǒng)耕土、沖洪積物粉質(zhì)粘土、圓礫、粉土和圓礫。現(xiàn)將場(chǎng)地工程地質(zhì)層自上而下分述如下：①耕土（Q4ml）：以人工回填粉質(zhì)粘土為主，稍濕，可塑。含有黃褐色團(tuán)塊、碳屑、砂粒、植物殘骸、腐殖質(zhì)及少量生活垃圾等。該層土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)性能差。層厚為：0.30～0.80m。②粉質(zhì)粘土（Q4^al+pl），灰黃色，稍濕～濕，呈硬塑～可塑狀態(tài)。土質(zhì)較均勻，刀切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性較差，搖振反應(yīng)無。含白云母碎片、黃褐色團(tuán)塊、鐵銹黃團(tuán)塊、植物根系、腐殖質(zhì)、砂粒等。層厚為：2.70～13.70m層頂埋深：0.30～0.80m；地基土承載力特征值110kPa。③圓礫（04^al+pl）：雜色，濕～飽和，稍密～中密，骨架顆粒成份以變質(zhì)巖為主，微一中等風(fēng)化，呈亞圓狀，磨圓狀一般，級(jí)配良好，分選性差。骨架顆粒縫隙主要由中、粗砂及少量粉質(zhì)粘土填充。粒徑大于2mm占54.8%～94.80%，粒徑小于0.075mm占3.1%～9.8%。局部有卵石，含泥量較大。層厚為：1.20～9.00m；層頂埋深：5.60～14.10m，地基土承載力特征值220kPa。③-1細(xì)～粗砂（Q4^al+pl）：雜色，濕～飽和，中密，骨架顆粒成份以云母、石英、長(zhǎng)石為主。含礫粒、鐵銹黃團(tuán)塊、粉土團(tuán)塊等。粒徑大于0.25mm占39.3%～86.6%，小于0.075mm的細(xì)粒土含量占總土重的4.8%～9.9%。層厚為：0.10～3.70m。③-2粉土（Q4^al+pl）黃褐色，稍濕一濕，稍密。搖振反應(yīng)中等，干強(qiáng)度低，韌性低，無光澤反應(yīng)。土質(zhì)較均勻，含有白云母碎片、黃褐色團(tuán)塊、鐵銹黃團(tuán)塊、少量鈣質(zhì)結(jié)核。層厚為：0.30～5.20m。④粉質(zhì)粘土（Q4^al+pl）：灰黃色，濕，呈可塑～軟塑狀態(tài)。土質(zhì)較均勻，刀切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性較差，搖振反應(yīng)無。含白云母碎片、黃褐色團(tuán)塊、鐵銹黃團(tuán)塊、植物根系、腐殖質(zhì)、砂粒等。層厚為：2.10～4.80 m；層頂埋深：13.10～15.30m；地基土承載力特征值105kPa。⑤圓礫（Q4^al+pl）：雜色，飽和，稍密～密實(shí)，骨架顆粒成份以變質(zhì)巖為主，微～中等風(fēng)化，呈亞圓狀，磨圓狀一般，級(jí)配良好，分選性差。骨架顆粒縫隙主要由中、粗砂及少量粉質(zhì)粘土填充。粒徑大于2 mm占74.9%～91.1%，粒徑小于0.075mm占6.2%～9.6%。未揭穿該層。該層最大揭露厚度為：4.80 m；層頂埋深：13.10～18.90 m；地基土承載力特征值260kPa。本次勘探期勘探深度有一層地下水，勘察期間地下水穩(wěn)定水位埋深9.6～11.7m，地下水位隨季節(jié)有所變化，變幅1.0m。根據(jù)本次勘察土工試驗(yàn)結(jié)果表明，該建筑場(chǎng)地內(nèi)無濕陷性土分布，不考慮濕陷性對(duì)場(chǎng)地的影響。

3、基礎(chǔ)方案的選擇

3.1天然基礎(chǔ)

由于建筑采用框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸大，采用淺基礎(chǔ)，鋼筋砼的用量大，費(fèi)用高。

3.2鉆孔灌注樁

由于樁端持力層在地下水位以上，采用人工成孔灌注樁，降水及護(hù)壁費(fèi)用較大。鉆孔灌注樁在技術(shù)上是可行，但成本高。

3.3復(fù)合載體夯擴(kuò)樁

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁是一種很成熟的基礎(chǔ)施工工藝，已有設(shè)計(jì)規(guī)程《復(fù)合載體夯擴(kuò)樁設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ/T135-2001），它的最大特點(diǎn)是在基礎(chǔ)施工過程中進(jìn)行地基處理，具有承載力高、施工速度快、造價(jià)低、不需降水、安全可靠的特點(diǎn)，故最后優(yōu)選復(fù)合載體夯擴(kuò)樁方案。

4、復(fù)合載體夯擴(kuò)樁的設(shè)計(jì)

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，選粉質(zhì)粘土層④為復(fù)合載體夯擴(kuò)樁的持力層，根據(jù)《復(fù)合載體夯擴(kuò)樁設(shè)計(jì)規(guī)程》（TGJ/T135-2001）選復(fù)合載體夯擴(kuò)樁樁徑430mm，樁距1.8m，樁長(zhǎng)7.3m，計(jì)算單樁體承載力特征值：

qpa=fka+ηα×γ×（d-0.5）

Ra=up∑qsiali+qpaAe>Qk

滿足設(shè)計(jì)要求

混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，0.7fcAp=1257kN>Q_k=800kN

抗壓強(qiáng)度滿足要求。

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁采用6φ12通長(zhǎng)配筋，配筋率0.2%～0.15%，在樁頂部3～5d范圍內(nèi)箍筋加密，箍筋為φ10@100，加勁箍φ12@1500，混凝土保護(hù)層40mm。

縱筋嵌入承臺(tái)梁的長(zhǎng)度不得小于35d。

5、復(fù)合載體夯擴(kuò)樁的施工

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁的施工工藝流程為：

移機(jī)就位→錘擊護(hù)筒到設(shè)計(jì)深度提起夯錘→投填充料→夯擊填充料→投干硬性混凝土→夯擊干硬性混凝土→放入鋼筋籠→灌注樁身混凝土到設(shè)計(jì)標(biāo)高

為保證樁的承載力，樁進(jìn)入持力層不應(yīng)小于1m，投填應(yīng)以三擊貫入度控制，若三擊貫入度不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)重復(fù)填料、夯實(shí)，直至三擊貫入度滿足設(shè)計(jì)要求為止，投填料不應(yīng)小于0.5m3，也不宜大于1.8m3。

樁管灌注混凝土后振動(dòng)拔管每次的高度0.5～1.0m，反插深度0.3～0.5m，拔管速度應(yīng)控制在0.5m/min，在拔管時(shí)樁錘宜施壓于管中混凝土頂面，且邊施壓邊拔，防止縮勁、斷樁。

6、質(zhì)置控制

為了確保復(fù)合載體夯擴(kuò)樁的施工質(zhì)量，應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行控制：

（1）工程護(hù)筒達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，持力層應(yīng)屬低壓縮性、高承載力、分布均勻的土層。為了保證樁身混凝土質(zhì)量，施工前對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)格按C30設(shè)計(jì)的配合比施工，混凝土坍落度控制在100～120mm范圍內(nèi)、充盈系數(shù)大于1.0，混凝土連續(xù)澆注，邊澆邊振，嚴(yán)格控制護(hù)筒提升速度。

（2）控制最后三擊貫入度不大于100mm，是復(fù)合載體夯擴(kuò)樁質(zhì)量的決定因素，夯填材料在夯錘沖擊作用下，使樁端下部2～4m范圍內(nèi)的土體得到了擠密加固。如果最后三擊貫入度達(dá)不到要求，樁端擠密土體密實(shí)度和加固深度偏低，承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可能造成樁的沉降較大。

（3）控制鋼筋籠的制作與安放

主筋采用6根φ12，箍筋采用φ6@300螺旋鋼筋籠，樁頂3～5倍樁身直徑范圍內(nèi)箍筋采用φ6@100，每隔2m設(shè)一道φ12焊接加勁箍筋，混凝土保護(hù)層厚40mm，鋼筋籠安放應(yīng)準(zhǔn)確到位，就位后固定。

（4）如果有地下水，應(yīng)控制地下水，防止走漿、離析，應(yīng)進(jìn)行降水或作好護(hù)筒的封水工作，確保施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。

（5）采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身的完整性，檢測(cè)結(jié)果顯示Ⅰ類樁占96%以上，未出現(xiàn)Ⅲ、Ⅳ類樁，滿足設(shè)計(jì)要求。

結(jié)論：

采用復(fù)合載體夯擴(kuò)樁處理地基，安全可靠，與鉆孔灌注樁，條形基礎(chǔ)相比，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。