復(fù)合樁樁端建筑再生料夯密施工技術(shù)

關(guān)瑞榮 歐國原 肖三霞 毛祥華 李奇

摘 要：采用跟管旋挖鉆進(jìn)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(yīng)，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(shí)止水層，防止地下水涌進(jìn)鉆孔對后續(xù)夯填施工的影響。樁端擴(kuò)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(jìn)資源回收再利用。

關(guān)鍵詞：復(fù)合樁;樁端;建筑再生料

中圖分類號：TU444 文獻(xiàn)標(biāo)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(fù)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(fù)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(diǎn)。目前，此類復(fù)合樁基在實(shí)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(shí)影響較大;③遇到復(fù)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(jià)。對于這些問題，采用跟管旋挖鉆進(jìn)的方法成孔，在孔底柱錘夯填黏土塊形成臨時(shí)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(kuò)大體，然后下放鋼筋籠、澆筑混凝土，最后在樁頭處設(shè)置擴(kuò)大樁帽和上覆褥墊層，由此形成復(fù)合樁基。

1 工藝原理

本工法所施工的復(fù)合樁基如圖1所示。該剛性樁由樁端夯密擴(kuò)大體、鋼筋混凝土樁身和樁頭擴(kuò)大樁帽組成。其中，樁頭擴(kuò)大樁帽置于褥墊層中;樁端夯密擴(kuò)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(hù)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(hù)筒內(nèi)投入黏土塊并柱錘夯填擠擴(kuò)，形成臨時(shí)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(shí)度和強(qiáng)度，建筑再生料擠擴(kuò)體作為樁端夯密擴(kuò)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(kuò)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(kuò)大樁帽的存在可提高樁土應(yīng)力比，進(jìn)而大部分荷載通過鋼筋混凝土樁身傳遞至樁端夯密擴(kuò)大體，并由下臥硬土層承擔(dān)。

2 工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

樁端建筑再生料夯密擴(kuò)大復(fù)合樁基施工工藝流程如圖2所示。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 施工準(zhǔn)備。①施工機(jī)械、儀器、設(shè)備、工具準(zhǔn)備妥當(dāng)，結(jié)合地基處理工程特點(diǎn)，制定有針對性的安全、質(zhì)量、工期、文明施工和環(huán)境保護(hù)管理等措施，配備相應(yīng)的施工人員。②所需施工材料進(jìn)場應(yīng)有產(chǎn)品合格證和出廠檢驗(yàn)報(bào)告，并對其性質(zhì)、狀態(tài)進(jìn)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(diǎn)位置，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行樁頂標(biāo)高復(fù)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(nèi)現(xiàn)有建筑物的位置、地下管線及地下構(gòu)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(jī)就位。①根據(jù)土層地質(zhì)情況及周邊環(huán)境要求，采用合適型號的旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工。②旋挖鉆機(jī)按照預(yù)定的行走路線進(jìn)行移動就位，并考慮鉆頭換取、排土、運(yùn)輸?shù)鹊姆奖阈浴＂郯凑諛吨行臏y量放樣點(diǎn)，移動鉆機(jī)到合適位置，并進(jìn)行微調(diào)，使鉆頭軸線垂直對準(zhǔn)樁中心點(diǎn)。

2.2.3 跟管鉆進(jìn)成孔。①旋挖鉆機(jī)開孔時(shí)，采用與套管直徑相匹配的鉆頭鉆進(jìn)前導(dǎo)孔，當(dāng)達(dá)到適宜的深度時(shí)，下入第一節(jié)帶切削刃的前導(dǎo)套管，施工前要根據(jù)套管下入的先后順序進(jìn)行排列調(diào)整，以確保施工各個(gè)工序的正常銜接。②搓管機(jī)帶動套管下入時(shí)，應(yīng)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(qiáng)度較高的硬質(zhì)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(yù)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，粗顆粒可作為樁端夯填料使用，其余集中堆放，及時(shí)外運(yùn)處理。

2.2.4 拋填黏土塊并夯擊形成孔底止水層。①當(dāng)樁端持力層為承壓水砂礫層時(shí)，在鉆至預(yù)定深度后，向護(hù)筒內(nèi)拋填30cm厚的黏土塊，并采用錘徑355mm、質(zhì)量3 500kg的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jī)物含量≤3%。②從護(hù)筒口將建筑再生料倒入孔內(nèi)，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(zhì)確定，一般不超過2.0m3。

2.2.6 柱錘夯填擠擴(kuò)建筑再生料。①提升柱錘進(jìn)行自由落體式夯擊，填料夯至出護(hù)筒40～60cm。②在落距6.0m的情況下，連續(xù)三次測量錘擊累計(jì)下沉值，以此作為三擊貫入度。當(dāng)填料夯擊密實(shí)后，正常的貫入度應(yīng)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(dāng)三擊貫入度不滿足上述要求時(shí)，繼續(xù)拋填建筑再生料，并柱錘夯實(shí)，直至三擊貫入度達(dá)到要求。

2.2.7 填筑干硬性混凝土。①按照設(shè)計(jì)配合比現(xiàn)場拌制干硬性混凝土。②通過卸料斗往護(hù)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(hù)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(hù)筒底1～2cm為標(biāo)準(zhǔn)，若干硬性混凝土上表面高于該標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)夯擊，若低于該標(biāo)準(zhǔn)，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(dǎo)管，從下往上澆筑混凝土，同步拔出鋼護(hù)筒，并確保護(hù)筒底在混凝土澆筑面以下2～3m。③上端2m范圍內(nèi)的混凝土采用振動棒振搗密實(shí)，排出混凝土中的氣泡。

2.2.10 樁頭擴(kuò)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(nèi)的地表，在樁頭擴(kuò)大樁帽下鋪筑一層10cm左右的級配砂礫墊層，并碾壓密實(shí)。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(shè)側(cè)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(shí)，壓實(shí)度達(dá)到0.97以上。

3 結(jié)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(kuò)大體充分利用建筑垃圾作為填料，促進(jìn)了資源回收再利用，旋挖施工噪音低，樁端擴(kuò)大體夯擊產(chǎn)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(jià)低，勞動強(qiáng)度低，技術(shù)水平高。因此，本工法應(yīng)用于實(shí)際工程具有顯著的社會效益，值得在同類工程中推廣應(yīng)用。

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