復(fù)合載體夯擴(kuò)樁工程實(shí)踐

陳福民

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 撫順 113008）

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁工程實(shí)踐

陳福民

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 撫順 113008）

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁是一種深基礎(chǔ)樁型，它大幅度提高承載力的主要途徑是通過加固樁端土體形成擴(kuò)大頭，以降低豎向應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)的。該技術(shù)具有單樁豎向承載力高，施工工藝簡單，質(zhì)量易控制，節(jié)約工程造價(jià)等特點(diǎn)。

復(fù)合載體夯擴(kuò)樁；承載力；壓縮模量；三擊貫入度

0 引 言

撫順某工廠場區(qū)位于望花區(qū)千臺山西北部，廠區(qū)地貌屬低矮丘陵，地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，雜填土、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)巖等土層分布廣泛。廠區(qū)建筑物荷載較大，地基土處理較復(fù)雜。通過對多種地基處理方式的比較，該地質(zhì)條件適合復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工，同時(shí)夯填填充物可就地取材，因此，選擇復(fù)合載體夯擴(kuò)樁作為該工程地基處理方案。

1 工程概況

撫順某工廠工程總投資近15 000萬元，總建筑面積3.6萬m2。該工程場區(qū)地質(zhì)情況較復(fù)雜，雜填土、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)巖等土層廣泛分布在廠區(qū)內(nèi)。由于工廠單體建筑較多，且荷載大，對建筑地基基礎(chǔ)處理提出較高要求，為加快施工進(jìn)度，保證地基基礎(chǔ)工程質(zhì)量，經(jīng)對多種深基礎(chǔ)處理方式的比較，復(fù)合載體夯擴(kuò)樁比較適合作為本工程地基基礎(chǔ)處理方案。尤其是加熱爐、干餾爐、瓦斯風(fēng)機(jī)房、油水泵房、高壓變電室、電撲塔、油回收罐等塔槽罐區(qū)建筑物單體荷載大，單體建筑高度較高，對地基土沉降變形要求非常嚴(yán)格，因此選用復(fù)合載體夯擴(kuò)樁作為該工程基礎(chǔ)處理形式。設(shè)計(jì)樁徑為400 mm，樁長為8～9 m，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值最大為900 kN，最小為700 kN，C25混凝土，最后三擊貫入度小于20 cm，填充干硬性混凝土0.5 m3。廠區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成主要有雜填土、粉質(zhì)黏土、殘積土、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)巖、玄武巖等構(gòu)成。各土層的物理性質(zhì)參數(shù)指標(biāo)見表1。

表1 各土層物理性質(zhì)參數(shù)

2 地基處理方式的確定

該工程單項(xiàng)建筑多，設(shè)計(jì)荷載大，且建筑物高度高，與其它單體工程均采用法蘭或焊接剛性連接。這就對地基基礎(chǔ)承載力及沉降變形提出非常嚴(yán)格要求。尤其是該廠區(qū)地質(zhì)條件，雜填土、粉質(zhì)黏土、殘積土層較厚，不適合條形淺基礎(chǔ)形式，條形淺基礎(chǔ)地基處理方式無法達(dá)到設(shè)計(jì)對地基承載力及不均勻沉降的要求，因此須選用深基礎(chǔ)形式。在本地區(qū)常采用的深基礎(chǔ)主要有鋼筋混凝土預(yù)制樁、沉管灌注樁及挖孔樁3種類型。預(yù)制樁存在構(gòu)件需提前預(yù)制，樁施工較慢，在施工中因噪音及震動等問題不符合環(huán)保要求，大部分市區(qū)工程已經(jīng)不再選用該類型樁；沉管灌注樁由于樁體采用現(xiàn)澆混凝土澆筑，澆筑后混凝土樁身易受地下水影響，出現(xiàn)縮徑、斷條等質(zhì)量問題；人工挖孔樁通常采用端承樁，樁端需挖到巖石層，因此開挖量較大，施工進(jìn)度較慢。夯擴(kuò)樁是通過錘夯的反復(fù)夯擊，提高樁端四周的土體密實(shí)度，來提高土體的承載能力，同時(shí)通過夯擊填充料，在樁底形成擴(kuò)大端，擴(kuò)大了樁端承壓面積，進(jìn)而減小了樁體整體受到的豎向應(yīng)力，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。預(yù)制樁、灌注樁、挖孔樁、夯擴(kuò)樁投資情況對比見表2。

表2 投資情況對比

由表2可見，復(fù)合載體夯擴(kuò)樁具有總投資較低，可節(jié)約工程照價(jià)，由于單樁承載力高，樁長較其它形式樁短，施工質(zhì)量易控制，因此本工程地基適合采用該類型基礎(chǔ)形式。

3 夯擴(kuò)樁施工工藝

該工程場地位于丘陵地帶，地質(zhì)情況變化較大，為保證夯擴(kuò)樁施工質(zhì)量，應(yīng)對每根樁填充物量、最后三擊貫入度等指標(biāo)進(jìn)行控制。該樁工藝流程是：施工放線→樁機(jī)就位→夯擊成孔→沉護(hù)筒至設(shè)計(jì)標(biāo)高→填料夯擊→測三擊貫入度→夯填干硬性混凝土→吊放鋼筋籠至標(biāo)高澆灌砼→撥護(hù)筒振搗混凝土9個(gè)步驟，其主要質(zhì)量控制指標(biāo)準(zhǔn)分別是：樁位允許沿軸線偏差不大于50 mm，垂直軸線不大于20 mm，樁機(jī)就位時(shí)樁孔垂直偏差不大于樁長1%。填料夯擊時(shí)填料量以錘出護(hù)筒底40～60 cm為宜，三擊貫入度要滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對貫入度要求，通常最后三擊貫入度為10～20 cm。

4 檢測夯擴(kuò)樁

夯擴(kuò)樁施工完成后，要對樁體完整性及樁體承載力進(jìn)行測試。待樁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，由具有檢測資質(zhì)的單位進(jìn)場核查。

1）樁身施工質(zhì)量。由于地下水位高，樁身混凝土澆筑后易受到地下水的影響，容易出現(xiàn)縮頸、斷樁等質(zhì)量問題。通過動測法對抽檢的62根樁體檢測，完整樁61根，占檢測總數(shù)的98%，輕度縮頸的1根，通過檢測可以看到，夯擴(kuò)樁樁底、樁身反射波清晰、規(guī)則，沒有明顯樁間反射現(xiàn)象，表明樁體連續(xù)完整，符合JGJ/T135—2001復(fù)合載體夯擴(kuò)設(shè)計(jì)規(guī)程要求。

2）樁體承載力。通常采用靜載法對樁體承載力進(jìn)行復(fù)核，本工程共檢測了3根工程樁。樁的荷載及變形曲線見下圖，樁體加載后，變形曲線屬緩慢變形，沒有出現(xiàn)陡降區(qū)，最大單樁承載力特征值大于900 kN。荷載試驗(yàn)Q-S曲線如圖1，變形值見表3。

圖1 荷載試驗(yàn)Q-S曲線

表3 靜載沉降值mm

通過檢測，樁體承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 夯擴(kuò)樁施工注意事項(xiàng)

1）夯填材料要選用含泥量小于10%、有機(jī)物含量小于3%的碎磚、碎混凝土塊、碎石、卵石和礦渣等，同時(shí)要掌握好夯填材料數(shù)量和三擊貫入度。夯填材料數(shù)量決定了形成夯擴(kuò)樁端面積大小，因此，規(guī)程規(guī)定，夯填中填料量不宜少于0.5 m3，也不宜大于1.8 m3，填料量過少則會造成樁頭擴(kuò)大端面積過小，上部建筑物荷載傳遞到樁端后，導(dǎo)致樁端應(yīng)力集中，造成樁端周圍土體變形破壞，進(jìn)而導(dǎo)致樁身下沉變形；填充材料量過大也不利于相近樁體及樁頭擴(kuò)大端施工質(zhì)量，容易出現(xiàn)引起其他相鄰樁身縮頸，樁頭擴(kuò)大端土體被擾動等嚴(yán)重后果。夯擴(kuò)樁形成擴(kuò)大端的等效面積直接影響單樁承載力的大小，樁頭擴(kuò)大端大小由三擊貫入度間接控制，如三擊貫入度不滿足設(shè)計(jì)要求，將造成單樁承載力不滿足設(shè)計(jì)要求和沉降量過大，如現(xiàn)有土層不能滿足三擊貫入度的情況下，應(yīng)調(diào)整樁長，更換持力土層；同時(shí)，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，在夯錘夯擊填充料后，夯擴(kuò)效應(yīng)可能導(dǎo)致土體剪切滑裂面的形成，從而造成地表有隆起，隆起高度要小于50 mm。

2）控制樁身施工質(zhì)量，復(fù)合載體夯擴(kuò)樁應(yīng)力主要是通過樁身傳遞到樁端，故對樁身施工質(zhì)量要求比較嚴(yán)格，如施工范圍內(nèi)樁體可遇地下水，為避免樁身混凝土澆筑后，樁身出現(xiàn)縮頸、斷樁等質(zhì)量問題，施工中應(yīng)注意加強(qiáng)混凝土配合比試驗(yàn)，混凝土塌落度應(yīng)控制在100～160 mm為宜，同時(shí)，采取適當(dāng)方式對混凝土進(jìn)行振搗，拔管速度控制在1～0.5 m/人左右，過快則會造成樁身縮頸或斷樁現(xiàn)象；

3）由于夯擴(kuò)樁需要夯錘對樁端土質(zhì)進(jìn)行反復(fù)夯擊來提高土質(zhì)密實(shí)度，同時(shí)通過對填充料夯擊，形成樁頭擴(kuò)大端區(qū)域，該區(qū)域?qū)ν临|(zhì)影響范圍約為夯擴(kuò)體直徑的2倍。因此，為避免相鄰樁破壞，施工時(shí)宜采用隔樁跳打法，也可采取從中間向兩側(cè)施工方案，對已經(jīng)施工完成混凝土澆筑的夯擴(kuò)樁，混凝土強(qiáng)度沒有達(dá)到初凝前應(yīng)免于受到震動干擾破壞。

6 結(jié)語

通過選用復(fù)合載體夯擴(kuò)樁作為該工程地基基礎(chǔ)，施工進(jìn)度得以加快，基礎(chǔ)分部工程投資總額減少，工程質(zhì)量穩(wěn)定。通過幾年來使用效果看，沒有出現(xiàn)任何基礎(chǔ)方面的質(zhì)量問題，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。對于雜填土層較厚，地下水位較低的區(qū)域，適宜選用該類型樁作為地基基礎(chǔ)處理方案。

［1］ JGJ/T135—2001復(fù)合載體夯擴(kuò)樁設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［2］ GB50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［3］ JGJ94—2008建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［4］ 邱峰.柱錘夯實(shí)擴(kuò)底灌注樁承載力及影響因素研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2014.

［5］ 馬程.復(fù)合載體夯擴(kuò)樁承載能力分析與施工質(zhì)量控制［D］.邯鄲：河北工程大學(xué)，2013.

［6］ 劉勇.復(fù)合載體夯擴(kuò)樁承載機(jī)理及其工程應(yīng)用［D］.長沙：湖南大學(xué)，2010.

［7］ 王希建.復(fù)合載體夯擴(kuò)樁在工程中的應(yīng)用［D］.天津：天津大學(xué)，2008.

［8］ 羅玉強(qiáng).復(fù)合載體夯擴(kuò)樁在地基處理中的應(yīng)用［J］.露天采礦技術(shù)，2006（3）：50-51.

【責(zé)任編輯：陳 毓】

Engineering practice of composite carrier compaction pile

CHEN Fumin
(Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun 113008,China)

Composite carrier compaction pile is a kind of deep foundation pile type.The main way of improving bearing capacity of composite carrier compaction pile reinforces pile tip soil to reduce the vertical stress.The technology has high vertical bearing capacity of single pile,simple construction technology,easy to control quality,and saves the project cost.

composite carrier compaction pile;bearing capacity;compression modulus;penetration

TI472.3+2

B

1671-9816（2017）04-0078-03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.04.023

陳福民.復(fù)合載體夯擴(kuò)樁工程實(shí)踐［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（4）：78-80.

2016-12-21

陳福民（1962—），男，漢族，河南濮陽人，工程師，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)，現(xiàn)任撫順礦業(yè)集團(tuán)公司計(jì)劃與工程管理部主任，主要從事工程建設(shè)管理工作。