復合載體夯擴樁在地基處理中的應用

【摘要】結合工程實例，簡要介紹復合載體夯擴樁在地基處理中的應用。

【關鍵詞】復合載體；夯擴樁；施工方法

1、前言

復合載體夯擴樁作為一種新的施工工藝，是采用細長錘夯擊成孔，將護筒沉到設計標高后，細長錘擊出護筒底一定深度，分批向孔內(nèi)投入填充料和干硬性混凝土，用細長錘反復夯實、擠密，在樁端形成復合載體，最后放置鋼筋籠，灌注樁身混凝土而形成的樁，不僅能通過對樁周圍土體進行擠密加固，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。由于夯擴樁能對樁端下部土體進行填料夯擊形成復合載體，改變了原狀土的物理力學性質，消除了樁端地基土的濕陷性，形成了一個人工樁端持力層，大大縮短了樁長，與普通鋼筋混凝土樁相比最有明顯的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)以秦安縣某教學綜合樓工程為例，對該技術在濕陷性黃土地基處理中的應用進行介紹。

2、工程概況

秦安縣某中學教學綜合樓為四層框架結構，建筑面積11922.79m2學生宿舍，四層框架結構，建筑面積9522.12m2。采用復合載體夯擴樁基礎，設計樁徑為430mm，樁長為7.3m，設計單樁承持力為800kN，基礎設計等級Ⅱ級。

根據(jù)地質報告，建筑場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、沖洪積物粉質粘土、圓礫、粉土和圓礫?，F(xiàn)將場地工程地質層自上而下分述如下：①耕土（Q4ml）：以人工回填粉質粘土為主，稍濕，可塑。含有黃褐色團塊、碳屑、砂粒、植物殘骸、腐殖質及少量生活垃圾等。該層土質不均勻，結構松散，力學性能差。層厚為：0.30～0.80m。②粉質粘土（Q4^al+pl），灰黃色，稍濕～濕，呈硬塑～可塑狀態(tài)。土質較均勻，刀切面稍有光澤，干強度中等，韌性較差，搖振反應無。含白云母碎片、黃褐色團塊、鐵銹黃團塊、植物根系、腐殖質、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巖為主，微一中等風化，呈亞圓狀，磨圓狀一般，級配良好，分選性差。骨架顆粒縫隙主要由中、粗砂及少量粉質粘土填充。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～粗砂（Q4^al+pl）：雜色，濕～飽和，中密，骨架顆粒成份以云母、石英、長石為主。含礫粒、鐵銹黃團塊、粉土團塊等。粒徑大于0.25mm占39.3%～86.6%，小于0.075mm的細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。搖振反應中等，干強度低，韌性低，無光澤反應。土質較均勻，含有白云母碎片、黃褐色團塊、鐵銹黃團塊、少量鈣質結核。層厚為：0.30～5.20m。④粉質粘土（Q4^al+pl）：灰黃色，濕，呈可塑～軟塑狀態(tài)。土質較均勻，刀切面稍有光澤，干強度中等，韌性較差，搖振反應無。含白云母碎片、黃褐色團塊、鐵銹黃團塊、植物根系、腐殖質、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，骨架顆粒成份以變質巖為主，微～中等風化，呈亞圓狀，磨圓狀一般，級配良好，分選性差。骨架顆?？p隙主要由中、粗砂及少量粉質粘土填充。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)本次勘察土工試驗結果表明，該建筑場地內(nèi)無濕陷性土分布，不考慮濕陷性對場地的影響。

3、基礎方案的選擇

3.1天然基礎

由于建筑采用框架結構，柱網(wǎng)尺寸大，采用淺基礎，鋼筋砼的用量大，費用高。

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，降水及護壁費用較大。鉆孔灌注樁在技術上是可行，但成本高。

3.3復合載體夯擴樁

復合載體夯擴樁是一種很成熟的基礎施工工藝，已有設計規(guī)程《復合載體夯擴樁設計規(guī)程》（JGJ/T135-2001），它的最大特點是在基礎施工過程中進行地基處理，具有承載力高、施工速度快、造價低、不需降水、安全可靠的特點，故最后優(yōu)選復合載體夯擴樁方案。

4、復合載體夯擴樁的設計

根據(jù)巖土工程勘察報告，選粉質粘土層④為復合載體夯擴樁的持力層，根據(jù)《復合載體夯擴樁設計規(guī)程》（TGJ/T135-2001）選復合載體夯擴樁樁徑430mm，樁距1.8m，樁長7.3m，計算單樁體承載力特征值：

qpa=fka+ηα×γ×（d-0.5）

Ra=up∑qsiali+qpaAe>Qk

滿足設計要求

混凝土強度等級為C30，0.7fcAp=1257kN>Q_k=800kN

抗壓強度滿足要求。

復合載體夯擴樁采用6φ12通長配筋，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，混凝土保護層40mm。

縱筋嵌入承臺梁的長度不得小于35d。

5、復合載體夯擴樁的施工

復合載體夯擴樁的施工工藝流程為：

移機就位→錘擊護筒到設計深度提起夯錘→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計標高

為保證樁的承載力，樁進入持力層不應小于1m，投填應以三擊貫入度控制，若三擊貫入度不滿足設計要求，應重復填料、夯實，直至三擊貫入度滿足設計要求為止，投填料不應小于0.5m3，也不宜大于1.8m3。

樁管灌注混凝土后振動拔管每次的高度0.5～1.0m，反插深度0.3～0.5m，拔管速度應控制在0.5m/min，在拔管時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、質置控制

為了確保復合載體夯擴樁的施工質量，應從以下幾方面進行控制：

（1）工程護筒達到設計標高，持力層應屬低壓縮性、高承載力、分布均勻的土層。為了保證樁身混凝土質量，施工前對原材料進行檢驗，嚴格按C30設計的配合比施工，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，嚴格控制護筒提升速度。

（2）控制最后三擊貫入度不大于100mm，是復合載體夯擴樁質量的決定因素，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不到要求，樁端擠密土體密實度和加固深度偏低，承載力達不到設計要求，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設一道φ12焊接加勁箍筋，混凝土保護層厚40mm，鋼筋籠安放應準確到位，就位后固定。

（4）如果有地下水，應控制地下水，防止走漿、離析，應進行降水或作好護筒的封水工作，確保施工進度和施工質量。

（5）采用低應變動測法檢測樁身的完整性，檢測結果顯示Ⅰ類樁占96%以上，未出現(xiàn)Ⅲ、Ⅳ類樁，滿足設計要求。

結論：

采用復合載體夯擴樁處理地基，安全可靠，與鉆孔灌注樁，條形基礎相比，具有顯著的經(jīng)濟效益。