復合載體夯擴樁在巖土工程中的應用

高經緯

摘要： 復合載體夯擴樁是一種有很好承載特性的樁，已被廣泛用于中小型建筑工程，本文重點研究了復合栽體夯擴樁特點、影響因素、通過樁承載力檢驗施工效果。

關鍵詞：復合載體夯擴樁；等效計算面積控制；優化設計樁的承栽力；適用范圍

一、復合載體夯擴樁的發展情況

復合載體夯擴樁是近年來發展較快的復合載體擴展基礎，通過特殊設備對深層土體進行填料擠密，形成復合載體，上部荷載通過樁身轉遞到載體再擴散到深層土層。從受力上分析，復合載體夯擴樁相當于等效擴展基礎。與傳統的樁型設計方法有所不同，傳統的樁型設計方法主要依據上部結構荷載和建筑物對變形的要求來確定樁徑、樁長；而復合載體夯擴樁設計除了對樁型的選擇外，還包括對加固土層和持力層位置的確定、三擊貫入度等參數的控制。

二、復合載體夯擴樁的原理及特點

復合載體夯擴樁是由復合載體和混凝土樁身組成，復合載體是由干硬混凝土、建筑垃圾填料、擠密土體和影響土體組成的，該工藝通過加填料和夯實對深層土體擠密形成載體，其核心是基于深層土體的密實理論。

復合載體夯擴樁兼備沉管灌注樁與擴底樁的特性，施工設備在錘擊灌注樁的機械設備與施工方法的基礎上加以改進，增加1根內夯管，按照一定的施工工藝，采用多次夯擴，將樁端部填筑建筑垃圾等填料務擴成近似"球頭型"，且樁身混凝土在樁錘和內窮管的作用下壓密成型。其主要特點如下：

內夯管底部的干拌混凝土較為有效止淤和短暫止水，使后續灌注混凝土質量得到保證。

樁身混凝土借助于樁錘和內窮管的作用下成型，能夠避免縮徑或斷樁的產生。

在夯擴過程中，錘擊力經內夯管的傳遞，直接貫入樁端持力層，強制將建筑垃圾繞等填料擠壓成夯擴頭，樁端持力層壓實擠密，從而增大樁端截面積，改善樁端持力層， 促使樁端阻力和樁承載力大幅度提高。

由于地質勘察提供的地質參數往往與實際地質情況存在一定差異采取普通樁基施工時，會導致實際承載力與設計承載力差異較大，必須進行設計調整。而復合載體夯擴樁，根據施工現場通過填料對樁端土體進行擠密，通過三擊貫人度進行控制，只需適當調節現場施工控制參數即可，而且樁的實際承載能力就能夠得以保證。

三、復合載體夯擴樁適用范圍

復合載體夯擴樁成樁深度一般不宜大于20米，若樁周圍土質較好，成樁深度可適當加深，但最大成樁深度不宜大于25米。適用于工業與民用建筑，水利行業的橋、鬧、站及涵的基礎處理，樁身混凝土樁徑一般在400～ 600毫米。

夯擴樁的樁端持力層除淤泥新近沉積的填土外的任何一種地基土均可通過填料實現夯擊密實，宜選擇稍密～密實的砂土與粘土層，砂土、粉土與粘土交互層及可塑～硬塑粘性土層，樁端下部持力層的厚度不宜小于樁端擴大頭設計直徑的3倍，當存在有下臥軟弱層時，樁端以下持力層厚度應通過強度與變形驗算確定。

四、復合載體夯擴樁施工要求

1.粧距一般約為1.5米～2.2米，持力層為粉土、砂土時應取較小值，含水量較高的粘性土應取較大值。

2.樁端持力層應為可塑～硬塑狀態的粘性土以及粉土、砂土、碎石土，為保證樁的承載力穩定性，樁入持力層不宜小于l米。

3.夯擴樁的填料量以三擊貫入度控制，在保證夯擊后地面隆起不大于50毫米及相鄰樁的豎向位移不宜大于20毫米前提下，投料量不宜小于0.5立方米 ，且不宜大于1.8立方米。而三擊貫人度達不到要求時應調整樁長或改變施工參數。

樁身混凝土強度等級不低于C20。

樁管灌注混凝土后振動撥管每次高度為0.5～1.0米，速度控制在0.5米/分左右。

穿過淤泥夾層時，應放慢撥管速度。

撥管時樁錘宜施壓于管中混凝土頂面，且邊施工邊拔。

五、復合載體夯擴樁等效面積控制

由于復合載體夯擴樁擴展基礎的承載力為經深度修正后的承載力與等效計算面積Ae的乘積，影響土體承載力和等效計算面積AE的因素很多：載體埋深、土性、地下水位、填料體積、錘重及錘徑、落距及究實能量、千硬性混凝土體積、樁間距和三擊貫入度等。

等效計算面積AE一般應按“復合載體窮擴樁設計規程”jgj/t135-2001中給出了不同土性中三擊貫人度為10厘米、20厘米、30厘米對應的樁的樁徑410厘米的復合載體窮擴樁樁端等效計算面積，見表。當設計貫入度在10～30厘米，可采用插入法進行計算，當三擊貫人度小于10厘米時，等效計算面積乘根據當地地質情況及設計經驗確定的增大系數。表中給出的三擊貫人度為錘重35KN，提升6米后由落體的貫人深度，當實際施工時錘重與標準錘重有差別時，應調整錘距，使沖擊能量與標準極擊能力一致來測量三擊貫入度。

對于不同的土體，施工中擴展基礎的施工因土性不同而異。砂土、粉土由于擠密效果較好，可充分利用其擠密效應，成孔到設計標高后少填料或不填料進行夯擊，通過窮擊產生的應力波在土體中擴散，使土顆粒重新密實排列，達到良好的擠密效果從而提高承載力；對于含水量高的粉質粘土或粘土，適當填料可以提高土體密實度，當填料和夯實能量過大時，施工時容易造成土體結構破壞，降低土體承載力，亦容易形成“橡皮土”而影響對土體的擠密效果。故對于該類土應控制填料，合理利用填筑的建筑垃圾及干硬性混凝土對樁端的擴散作用。

六、應用前景

復合載體夯擴樁作為一種新型的地基處理技術，是等效擴展基礎，填料夯實是形成復合載體的關鍵，亦是其承載力的重要保證。同時也具有混凝土樁身，施工工藝簡單、高效快捷、具有較好的處理效果和較低的造價，而且保護了環境，隨著對該技術的進一步研究荷推廣應用，該項新技術必將有更廣闊的應用前景。

參考文獻：

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