復合樁樁端建筑再生料夯密施工技術

關瑞榮 歐國原 肖三霞 毛祥華 李奇

摘 要：采用跟管旋挖鉆進的方法成孔，能有效保證軟弱土層中孔壁的穩(wěn)定，無擠土效應，降低對地層的擾動，并且無泥漿排放。樁端夯填黏土塊形成臨時止水層，防止地下水涌進鉆孔對后續(xù)夯填施工的影響。樁端擴大體由建筑再生料和干硬性混凝土夯填形成，顯著提高了基樁的承載力，并且有效利用了建筑垃圾，促進資源回收再利用。

關鍵詞：復合樁;樁端;建筑再生料

中圖分類號：TU444 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）13-0093-03

Abstract： The method of following pipe drilling is used to make holes， which can effectively guarantee the stability of the hole wall in the weak soil layer， no soil crowding effect， and reduce the disturbance to the formation， and no mud discharge. A temporary stop-water layer is formed by ramming clay blocks at the pile end to prevent the impact of groundwater intrusion on the subsequent ramming and filling construction. Pile end expansion is mainly formed by building recycled materials and dry concrete ramming， which significantly improves the bearing capacity of foundation piles， and effectively uses building waste to promote resource recovery and reuse.

Keywords： composite pile;pile end;building recycled materials

復合樁基可顯著改善和提高天然軟弱地基的承載力，避免地基沉降變形。復合樁基中的剛性樁與常規(guī)鉆孔灌注樁相比，具有直徑小、長度短、密度大的特點。目前，此類復合樁基在實際施工中主要存在如下問題：①由于樁長短和直徑小，一般穿過上部軟弱土層，以下部較好土層作為持力層，所提供的承載力有限;②由于布樁較密，相鄰樁施工時影響較大;③遇到復雜地層，如下部承壓水層，施工困難，由此拖延工期，增加工程造價。對于這些問題，采用跟管旋挖鉆進的方法成孔，在孔底柱錘夯填黏土塊形成臨時止水層，并依次夯填建筑再生料和干硬性混凝土形成樁端擴大體，然后下放鋼筋籠、澆筑混凝土，最后在樁頭處設置擴大樁帽和上覆褥墊層，由此形成復合樁基。

1 工藝原理

本工法所施工的復合樁基如圖1所示。該剛性樁由樁端夯密擴大體、鋼筋混凝土樁身和樁頭擴大樁帽組成。其中，樁頭擴大樁帽置于褥墊層中;樁端夯密擴大體包括外圍夯密土體、止水層、建筑再生料夯密體、剛硬性混凝土體。上部軟弱土層通過旋挖鉆跟管成孔，鋼護筒保證軟弱土層的穩(wěn)定性和不受擾動，在成孔深度滿足要求后，往鋼護筒內投入黏土塊并柱錘夯填擠擴，形成臨時止水層，為后續(xù)建筑再生料和干硬性混凝土夯填提供干作業(yè)環(huán)境[1-3]。通過柱錘的夯填，建筑再生料擠壓周邊土體，提高土體密實度和強度，建筑再生料擠擴體作為樁端夯密擴大體的主要部分，可消耗再利用大量建筑垃圾[4，5]。接著，在其上夯填干硬性混凝土，澆筑混凝土樁身和樁頭擴大樁帽后，外荷載通過褥墊層傳遞給樁間土和剛性樁，樁頭擴大樁帽的存在可提高樁土應力比，進而大部分荷載通過鋼筋混凝土樁身傳遞至樁端夯密擴大體，并由下臥硬土層承擔。

2 工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

樁端建筑再生料夯密擴大復合樁基施工工藝流程如圖2所示。

2.2 操作要點

2.2.1 施工準備。①施工機械、儀器、設備、工具準備妥當，結合地基處理工程特點，制定有針對性的安全、質量、工期、文明施工和環(huán)境保護管理等措施，配備相應的施工人員。②所需施工材料進場應有產品合格證和出廠檢驗報告，并對其性質、狀態(tài)進行現(xiàn)場檢測。③平整場地，使地基承載力滿足施工荷載和防沉陷傾覆要求，采用經(jīng)緯儀確定樁中心點位置，采用水準儀進行樁頂標高復核。④熟悉場地巖土工程勘察資料，明確場地和鄰近區(qū)域內現(xiàn)有建筑物的位置、地下管線及地下構筑物埋藏情況、施工現(xiàn)場上空的高壓電線及通信線路等的高度。

2.2.2 鉆機就位。①根據(jù)土層地質情況及周邊環(huán)境要求，采用合適型號的旋挖鉆機進行成孔施工。②旋挖鉆機按照預定的行走路線進行移動就位，并考慮鉆頭換取、排土、運輸?shù)鹊姆奖阈?。③按照樁中心測量放樣點，移動鉆機到合適位置，并進行微調，使鉆頭軸線垂直對準樁中心點。

2.2.3 跟管鉆進成孔。①旋挖鉆機開孔時，采用與套管直徑相匹配的鉆頭鉆進前導孔，當達到適宜的深度時，下入第一節(jié)帶切削刃的前導套管，施工前要根據(jù)套管下入的先后順序進行排列調整，以確保施工各個工序的正常銜接。②搓管機帶動套管下入時，應將兩根套管連接部位用刷子清洗干凈，焊接牢固，保證連接部位無孔洞。③在穩(wěn)定性較差的軟土層中，先下套管后旋挖取土;在承壓層中，同步下套管和旋挖取土;在強度較高的硬質土層中，先旋挖超前30～50cm取土，再下套管，降低套管下入阻力。④鉆至預定深度后，清除孔底沉渣。⑤旋挖鉆成孔后的土渣部分回填利用，粗顆?？勺鳛闃抖撕惶盍鲜褂茫溆嗉卸逊?，及時外運處理。

2.2.4 拋填黏土塊并夯擊形成孔底止水層。①當樁端持力層為承壓水砂礫層時，在鉆至預定深度后，向護筒內拋填30cm厚的黏土塊，并采用錘徑355mm、質量3 500kg的標準柱錘夯擊，使黏土充填周邊砂礫層中的孔隙，形成一層止水帷幕。②如一次拋填、夯擊后，孔底仍有大量水涌出，可進行多次拋填、夯擊，直至孔底完全封閉無滲水。

2.2.5 拋填建筑再生料。①將碎磚塊、混凝土塊等組成的建筑廢棄料中的土塊、生活垃圾、腐殖土等去除，并剔除粒徑大于15cm的顆粒，鉆渣中部分砂礫可混入一起作為填料，填料含泥量≤10%，有機物含量≤3%。②從護筒口將建筑再生料倒入孔內，孔徑較小的鉆孔可通過漏斗拋填。③單次拋填量不超過0.5m3，高度不超過0.5m，總拋填量根據(jù)持力層性質確定，一般不超過2.0m3。

2.2.6 柱錘夯填擠擴建筑再生料。①提升柱錘進行自由落體式夯擊，填料夯至出護筒40～60cm。②在落距6.0m的情況下，連續(xù)三次測量錘擊累計下沉值，以此作為三擊貫入度。當填料夯擊密實后，正常的貫入度應該是后一次測得的貫入度不大于前一次的貫入度，并且三擊貫入度不大于10cm。③當三擊貫入度不滿足上述要求時，繼續(xù)拋填建筑再生料，并柱錘夯實，直至三擊貫入度達到要求。

2.2.7 填筑干硬性混凝土。①按照設計配合比現(xiàn)場拌制干硬性混凝土。②通過卸料斗往護筒底填入干硬性混凝土，填筑量控制在干硬性混凝土填筑表面高出護筒底30～50cm。

2.2.8 柱錘夯擊干硬性混凝土。①提升柱錘自由落體式夯擊3～5次后，以護筒底1～2cm為標準，若干硬性混凝土上表面高于該標準，則繼續(xù)夯擊，若低于該標準，則填筑干硬性混凝土后夯擊。②最后三擊的貫入度滿足前述要求。

2.2.9 下放鋼筋籠并澆筑混凝土。①將制作好的鋼筋籠緩慢下放到位，并采取措施避免籠體變形和偏位。②插入導管，從下往上澆筑混凝土，同步拔出鋼護筒，并確保護筒底在混凝土澆筑面以下2～3m。③上端2m范圍內的混凝土采用振動棒振搗密實，排出混凝土中的氣泡。

2.2.10 樁頭擴大樁帽施工。①待剛性樁混凝土初凝后，平整樁周一定范圍內的地表，在樁頭擴大樁帽下鋪筑一層10cm左右的級配砂礫墊層，并碾壓密實。②清除樁頭接觸部位的泥土等雜物，綁扎樁帽鋼筋，并與剛性樁的鋼筋籠綁扎連接，樁頭伸入樁帽中一定長度。③搭設側模板，澆筑樁帽混凝土。

2.2.11 褥墊層施工。待所有剛性樁和樁帽均施工完畢后，平整樁間地表，鋪筑一層30～50cm厚的級配砂礫墊層，并碾壓密實，壓實度達到0.97以上。

3 結語

采用本工法顯著提高了地基承載力，采用跟管旋挖鉆成孔無泥漿排放，樁端擴大體充分利用建筑垃圾作為填料，促進了資源回收再利用，旋挖施工噪音低，樁端擴大體夯擊產生的振動和噪聲通過減振降噪處理后對周邊影響小，剛性樁布樁密度小，直徑和長度均可減小，降低了鋼筋、混凝土的消耗，施工效率高，工程造價低，勞動強度低，技術水平高。因此，本工法應用于實際工程具有顯著的社會效益，值得在同類工程中推廣應用。

參考文獻：

[1]蔣麥林，李慶偉，張冠濤，等.建筑垃圾再生料無側限抗壓試驗研究[J].中國市政工程，2018（6）：78-79，113.

[2]張寶琛.建筑垃圾再生材料處理濕陷性黃土地基試驗研究[D].西安：長安大學，2018.

[3]秦善勇，閆春嶺.再生料在水泥穩(wěn)定類基層中的應用試驗研究[J].粉煤灰綜合利用，2018（6）：33-36.

[4]陳冬梅.建筑垃圾再生料處治濕軟黃土地基的技術參數(shù)及施工工藝研究[D].西安：長安大學，2016.

[5]陳舸，王清遠，趙曉，等.汶川地震建筑垃圾再生骨料物理力學性能研究[C]//西南mts材料與結構測試暨實驗力學研討會.2009.