路橋區市政建設工載體樁復合地基在高速鐵路軟土地基中的應用

張吉喜

中鐵十七局集團第二工程有限公司 陜西西安 710043

摘要：載體樁是近些年發展起來的一種新型樁基類型，它在鋼筋混凝土沉管樁擴底的基礎上，對擴底進行填料、夯擴擠密，從而大大提高了樁基的承載力。本文對該技術的特點進行介紹，并探討了載體樁復合地基應用于加固高速鐵路軟土地基中的關鍵技術與質量控制措施。

關鍵詞：載體樁；軟土地基；質量；承載力

一、概述

載體樁是一種全新的施工技術，它改變了傳統的地基處理觀念，選擇下部層位穩定、土性較好的土層作為被加固土層，以樁端土體為研究對象。普通樁的承載力主要來源于樁的側摩阻力，而載體樁的承載力主要來自載體，載體通過反復填入填充料再以3.5t重錘提升6m進行自由落體夯實，通過三擊貫入度等指標控制密實度，隨后再夯填一定量的干硬性混凝土，從而由內向外形成由干硬性混凝土、填充料和擠密土體組成的載體，使樁端土體得到最優的密實，將上部荷載有效傳遞給下面的持力土層，達到提高承載力的目的。

載體樁工程特點：（1）避軟就硬，因地制宜，充分地將建筑物的結構形式與場地的工程地質條件有機地結合起來，使地基處理獲得最優的效果。（2）將地基處理與基礎施工合二為一，即降低地基處理費用，又節約基礎投資，使得施工方有利可得，與此同時又可使得建設方最大限度地節約資金，可謂一舉兩得。（3）極大地改善了樁的承載性狀，使得單樁承載力出乎尋常的高，一般是同樁長同樁徑灌注樁的3-5倍。（4）施工中能就地取材，充分地利用固體廢物或廉價的建筑材料作為填充料，變廢為寶，利國利民，保護環境，降低了樁基礎的成本。

二、載體樁復合地基加固軟土地基的施工工藝

（一）工程概況

某高速鐵路合同段路基為軟土地基，為提高承載力需采取措施進行軟基加固處理，設計采用載體樁復合地基。樁型采用復合載體夯擴樁，單樁豎向承載力特征值550kN，共布樁1608根。樁徑430mm，有效樁長約6.5m，間距2.0m，正方形布置，樁頂鋪設0.15m厚的碎石墊層，墊層上澆筑0.5m厚的C30鋼筋混凝土板。樁端持力層為第四層粉質粘土，壓縮模量Es =4.46MPa，承載力標準值140kPa。

（二）工藝流程

載體樁施工工藝流程與CFG樁施工以及管樁等施工流程相似，其最大的差別在于載體樁的終孔是根據三擊貫入度為主要控制指標。三擊貫入度要求不大于10cm。其施工工藝流程：施工準備、場地平整→樁位放樣→樁機就位→樁機對準樁位中心、沉護筒→沉管至設計樁底標高→投入填充料、錘擊密實→三擊貫入度檢測→投入干硬性混凝土、夯實→澆筑混凝土樁體→成樁、拔出護筒→移機到下一樁位。

（三）施工技術

1、引孔

本段路基清表后回填滲水土，因回填滲水土可塑性差，用柱錘沖孔較為困難。為防止夯擴時對回填層造成的擾動及破壞，現場采用等樁徑螺旋鉆引孔，引孔深度h=1.2m（即回填厚度）。鉆出滲水土及時清運出場，引孔后及時進行樁體施工，以防擱置太久而坍塌。

2、樁位定位

樁孔定位由專業測量人員用全站儀和鋼卷尺按樁基中心軸線定位樁孔，孔位偏差控制在70㎜以內。利用全站儀對控制樁進行定位需要換手復測，樁孔定位后需要用鋼卷尺進行復核。

3、錘擊跟管成孔

樁機定位后先用柱錘低落距輕夯地面3-5次，使護筒準確定位，再提高柱錘落距夯擊成孔，然后壓入護筒跟進。由于護筒直徑與樁徑匹配，樁徑一般不易出現偏差，但因為場地平整等原因，樁機的打樁架可能不垂直于地面，造成護筒不垂直，導致樁孔不垂直，所以在成孔前和成孔過程中，要嚴格控制打樁架的垂直度，確保樁孔垂直度在允許偏差1﹪之內。

4、夯擴體施工

樁孔夯擊成型，將護筒沉到設計標高后柱錘擊出一定深度，分批向孔內填入填充料。填充料采用一定級配且不易風化的碎石或礫石。柱錘提至6m高度自由落體，分次填料，反復夯實擠密。當三擊貫入度檢測合格后夯填干硬性混凝土，形成夯擴體。

5、樁身混凝土灌注

夯擴體施工完畢后進行樁身混凝土灌注。混凝土由驗收合格的攪拌站集中供應，混凝土配合比采用工藝性試驗確定的施工配合比。開盤前嚴格控制混凝土坍落度，保持坍落度120～140㎜。混凝土澆筑完成后提出護筒，護筒提升過程應嚴格控制速度，密切觀察混凝土的沉降量，拔管速度過快易出現縮頸現象，嚴重者甚至斷樁。護筒提出后，插入振搗棒進行振搗，注意插入深度，并快插慢拔。

三、載體樁復合地基施工質量控制要點

由于高速鐵路對路基工后沉降要求特別嚴格，遠高于建筑地基，基礎一旦出現變形和破壞，整治和修復十分困難，因此在保證路堤填筑質量的前提下只有嚴格控制載體樁復合地基處理的施工質量才能滿足線路工后沉降不大于15mm的要求。通過對本工程施工過程的研究分析，總結如下質量控制要點。

1、載體樁屬于擠密灌注樁，打樁順序宜遵循先中間，后兩邊，先深后淺的原則。施工中采用“跳打”工藝以減少對鄰樁質量的影響。在施工過程中還應避免移機、施工車輛對成品樁的碾壓。

2、在成孔及夯擴體施工過程中由于夯擊力比較大，周圍土體會產生反彈和擠壓，鄰樁會發生上浮現象，從而導致樁端與載體結合不緊密、發生脫節或樁被擠歪、擠斷的情況。因此在成孔過程中因隨時觀察地面隆起情況，當隆起超出規范要求50mm時應立即停止施工，報告技術人員解決。

3、夯擴體施工時嚴格控制填充料材質和投入量。本工程填充料為粒徑20～50mm的碎石，含泥量不得大于5﹪。投料量不宜小于0.5 m?，且不大于1.8m?。干硬性混凝土每次填入量控制在0.2m?左右，直至夯填至柱錘底部超過護筒5cm為宜。

4、嚴格控制三擊貫入度。填充料夯填完畢后，采用錘徑為355mm，質量為3.5t的柱錘，落距6m，連續3次錘擊的累計下沉量即為貫入度。三擊貫入度是載體樁的核心檢測手段，必須滿足設計不大于10㎝的要求，并且要保證一擊比一擊小或持平的原則。如不滿足要求，則應繼續填料夯擊至滿足三擊貫入度要求。

5、樁身施工易發生縮頸和斷樁現象，因此必須嚴格控制樁身混凝土灌注質量。施工時須注意兩點，一是要嚴格控制混凝土質量，確保混凝土具有良好的和易性和塌落度，以便混凝土出管時順利擴散；二是控制好拔管速度，拔管速度不得大于1m/min。

6、清理樁間土選用小型挖掘機進行開挖，挖土前標明樁頭位置，以免挖斷樁頭。挖土預留10-15cm厚土層由人工清理至設計樁頂標高，防止機械對擠密土體的擾動。截樁頭采用電鋸切割，將樁頭鋸透后移除，嚴禁強制掰斷樁頭，造成樁頂以下樁身斷裂。

7、質量控制的允許偏差

樁位的最大允許偏差分為兩種狀況，當樁徑小于500mm時，樁位的最大允許偏差應該小于70mm，當樁徑超過500mm時，樁位的最大允許偏差應該小于100mm；樁徑允許偏差為-20mm；樁孔垂直度偏差不大于樁長的1.0%；填充料樁身混凝土灌注充盈系數不小于1.0且不大于1.3；樁頂混凝土超灌標高不小于0.5m；樁頂混凝土浮漿厚度不宜超過200mm。其他控制指標要滿足規范和設計要求。

四、結束語

施工結束28天后，進行低應變樁體完整性檢測、單樁承載力檢測，復合地基荷載試驗，各項指標均滿足設計要求。結果表明，復合地基承載力大于200kPa，單樁承載力大于600kPa，達到極限荷載1200kN時累計沉降小于10mm，載體樁復合地基達到了加固軟土地基的目的。通過載體樁復合地基在高速鐵路軟土地基中應用的工程實踐和試驗結果，充分體現了載體樁復合地基在加固軟土地基中發揮了良好的作用，達到了預期的效果，在加之其在施工簡便快速，廢物利用，節約成本，環境保護等方面的經濟和社會效益，載體樁復合地基作為一種新型的地基加固技術具有較好的發展前景。

參考文獻：

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