復合載體夯擴樁作用機理分析及其應用

【摘要】復合載體夯擴樁以樁端土層為研究對象，利用重錘的自由落體運動對護筒內填充料和干硬性混凝土進行反復夯實、擠密，使樁端以下一定范圍內的土體得到最為有效的加固擠密，形成擴大頭的“復合載體”。通過對其作用機理進行分析及在工程中實際應用，證明該樁型可大幅度提高樁基承載力，是一種技術可行、經濟適用的地基加固新技術。

【關鍵詞】復合載體；夯擴樁；作用機理；施工技術

1.復合載體夯擴樁作用機理

復合載體夯擴樁由上部樁身和下部“復合載體”兩部分組成。樁身一般為現(xiàn)澆（鋼筋）混凝土結構，下部“復合載體”位于樁端底部，經深層填料夯實形成，它是該樁型的技術核心。

1.1作用機理

復合載體夯擴樁以樁端土層為研究對象，利用重錘的自由落體運動對護筒內填充料和干硬性混凝土進行反復夯實、擠密，使樁端以下一定范圍內的土體得到最為有效的加固擠密，形成了由干硬性混凝土、填充料、擠密土體和影響土體組成的、呈層狀分布的“復合載體”，如圖1所示。

圖1“復合載體”的構造 圖2“復合載體”受力分析圖

“復合載體”這種特殊的構造可以使樁端的應力水平逐層地進行擴散和降低，直至降低到與“復合載體”以外的原狀土體承載力相同的程度，改變了傳統(tǒng)的樁端與地基土體之間的作用關系，改善了土體的受力狀態(tài)，充分調動了樁端地基土體的承載力，從而使樁的承載能力大大提高，“復合載體”受力分析圖如圖2所示。目前復合載體夯擴樁單樁豎向承載力特征值已達到4500kN。

1.2技術特點

（1）將地基處理與基礎施工合二為一，既降低地基處理費用，又節(jié)約基礎投資，在提供相同承載力的情況下，采用該樁型可節(jié)約20%～30%的基礎投資。

（2）極大地改善了樁的承載能力，單樁豎向承載力可達到普通灌注樁的3～8倍。

（3）施工中能就地取材，充分利用固體廢棄物或廉價的建筑材料作為填充料，降低成本。

2.工程概況

某工程基礎采用復合載體夯擴樁，共685根，樁徑為φ400mm，樁長為4.5～7.0m，該樁由上部樁身和下部復合載體組成，樁身混凝土強度等級為C25，樁端進入持力層1m，單樁豎向承載力特征值為500kN。

3.復合載體夯擴樁施工

3.1施工工藝流程

復測樁位→樁機就位→錘擊成孔→護筒沉至設計標高→填料夯擊→形成夯擴樁→測三擊貫入度→夯填干硬性混凝土→放置鋼筋籠→澆注樁身混凝土→拔出護筒→成樁。

3.2主要施工工藝

（1）復測樁位：施工前對所有樁位進行施工放線，并進行認真復核，確保樁位準確無誤。

（2）樁機就位：根據(jù)標定的樁位將樁機就位，護筒中心與樁位中心對齊，并保證護筒垂直、平穩(wěn)。

（3）錘擊成孔：先用細長錘低落輕夯，確保護筒中心及垂直度，并隨時用儀器校準，隨后提高細長錘正常夯擊成孔。

（4）護筒沉至設計標高：錘擊成孔時，護筒下沉，當接近樁底標高時，控制重錘落距，將護筒沉至設計標高。

（5）填料夯擊：護筒沉至設計標高后，提升重錘高出填料口進行填料，錘做自由落體運動，夯擊填充料（填料量以錘底出護筒底400～600mm為標準）。填料大致分三個階段；填料下降、持平、上升。分次填料量以每次重錘沖擊超出筒底深度的等量體積為標準。

（6）測三擊貫入度：承載體形成密實狀態(tài)后（樁錘出現(xiàn)明顯回彈），應控制錘出護筒100～150mm，在不填料的情況下，令重錘以6m落距做自由落體運動。實測三擊貫入度，每擊貫入度應比前擊小或

相等，且三擊貫入度的累計值滿足設計要求，如不滿足設計要求，則應繼續(xù)填料夯擊至滿足三擊貫入度要求。

（7）夯填干硬性混凝土：三擊貫入度滿足設計要求后，控制錘出護筒200～250mm，分次夯填0.25～0.3m3干硬性混凝土，繼續(xù)夯擊至錘底出護筒10～30mm。

（8）安放鋼筋籠至設計標高：在護筒內放入預制鋼筋籠，用水準儀測量其標高，確保其符合設計要求。

（9）澆筑樁身混凝土：從護筒填料口灌入混凝土，隨澆隨振動密實，連續(xù)澆筑至樁頂標高以上300～500mm。

（10）拔出護筒：樁身混凝土澆筑完成后，將護筒緩慢拔出，要嚴格控制拔筒速度，拔筒速度控制在1～2m/min為宜。

4.結論

復合載體夯擴樁技術優(yōu)勢明顯，與其它樁型相比有較高的單樁承載力，具有施工速度快、成樁均勻、利于環(huán)保等優(yōu)點，可節(jié)省20%～30%的基礎投資，是一種經濟、實用、環(huán)保的軟弱地基加固技術，適用于一般工業(yè)與民用建筑工程、橋梁工程、市政工程、中小型水利工程地基加固處理，具有較高的推廣應用價值。

作者簡介

趙亞平（1971-），男，江蘇徐州人，工程師，2001年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學工業(yè)與民用建筑專業(yè)，現(xiàn)任徐州長城基礎工程有限公司副總工程師。