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浅析复合载体夯扩桩技术原理及其施工工艺流程来源：未知 作者：admin 时间： 2010-03-21 摘要：在工程建设中，我省目前多采用人工挖孔桩等基础形式，对于一些先进的基础形式缺乏研究和应用。本文浅析了复合载体夯扩桩技术原理及施工工艺流程，分析了该工程适宜范围，希望能在今后的工程建设中，在研究应用岩土工程新技术、新方法、新工艺方面有所作为。关键词：复合载体夯扩桩，技术原理、施工工艺流程。1、前言目前，在我省的工业与民用建筑中，无论在何种地质条件下，多采用人工挖孔桩或钻（冲）灌注桩作为建筑物的基础，缺乏有针对性的课题研究。对于一些技术成熟、国内有成功经验，也有国家技术规范、规程作技术支撑的岩土工程新技术缺乏研究、推广和应用。地基基础设计保守浪费的情况存在。因此，笔者想通过分析复合载体夯扩桩的技术原理，并结合我省推广和应用该技术的条件，与同行们共同讨论，力求在我省推广应用新的岩土工程技术方面能有所作为。2、关于复合载体夯扩桩技术复合载体夯扩桩技术，由北京波森特岩土工程有限公司董事长王继忠先生专利发明，在国内许多地区得到很好的应用推广，积累了丰富的成功经验。1998年被建设部列为科技成果重点推广项目，2001年12月1日，建设部正式颁发执行复合载体夯扩设计规程（JGJ/T135-2001、J121-2001），至此，复合载体夯扩桩技术有了明确的技术标准。2.2.2 单桩坚向承载能力突出，并且可通过调整施工控制参数来调节单桩竖向承载力。我们通过分析复合载体的结构和复合载体的受力情况，即可得出承载力大幅度提高的结论。被加固土层是指桩端至桩端以下一定深度范围内的土层，该土层由夯扩体和夯扩过程中被挤密加固的桩间土两部分组成。因此，被加固土层是一个硬层与其下的持力层形成的双层地基，该地基可视为以夯扩体为加强体的复合地基。试验检测表明，桩端下4m范围内的土的压缩模量提高1.5倍，承载力提高了1.51.58倍。在上部荷载的作用下单桩承受的荷载经被加固层向下应力扩散，所以沉降小，承载力大幅度提高（见图2）。在省外其他地区的工程实例中，通过大量的静载荷试验证明，其承载力一般是同等普通灌注桩的38倍。如在北京召开的复合载体夯扩桩设计规程贯标会议，选择在武夷花园现场进行试桩，一根桩长5m，桩径410m，填砖量500块的复合载体夯扩桩，其承载力达1500KN，沉降量仅为30.48mm，极限承载力是同等桩长普通灌注桩的810倍。QS曲线呈“缓变形”，无明显拐点，说明该桩还未达到极限状态，仍处于弹性工作状态。对于新建场地，单桩竖向承载力的确定，应经过静载试验确定，按QS曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载为单桩极限承载力。试桩时，应选择场地内有代表性的桩和最不利条件下的桩进行，以保证设计承载力取值合理。根据复合载体夯扩桩设计规程，试桩的数量不宜小于总桩数的1%，且不宜少于3根。同时，应按基桩低应变动力检测规程，对桩身质量进行检测。初步设计时，单桩竖向承载力特征值可用：Ra=pqsiaLi+qpa?AC公式进行估算。式中Ra单桩竖向承载力特征值；p桩身断面周长（m）；qsia桩侧第i层土的侧阻力特征值；Li桩身穿越第i层土的厚度（m）；qpa复合载体下地基土经深度修正后的地基持力层承载力特征值，应按建筑地基基础设计规范GB50007确定；AC等效桩端计算面积（m2），其值可按复合载体夯扩桩设计规程表4.2.2选用。2.2.3 复合载体上的钢筋混凝土桩为小直径桩，直径可取350600mm，桩身较短，一般数米。桩间距的确定主要考虑夯扩体之间是相互独立的关系，间距应满足设计要求，一些实际工程中夯扩体之间可能会有重叠，但应控制重叠不宜过大，否则夯扩体的效果将受影响。实际施工中采用跳打，以防止桩与桩之间的相互影响。根据复合载体夯扩桩设计规程桩的间距不宜小于1.62.0m。持力层为粉土、砂土时应取小值，含水量较高的粘性土应取大值。 2.1技术原理复合载体夯扩桩技术，不同于其他地基础施工技术，它改变了传统的地基基础处理观念，在拟建场地属软弱地基的情况下，采用孔内深层强夯的方法，通过科学的施工参数控制，利用重锤对桩端下的土体连续填料夯击，并通过三击贯入度作为收锤标准，在被加固土层中形成从内到外的由于硬性混凝土、夯实填充料，挤密土体和影响土体构成的复合载体，而后在此复合载体上浇注钢筋混凝土桩。这种方法，使桩端下被加固土层中一定范围的土体（直径23m，深度35m）得到有效的密实加固，具有挤密地基及扩大桩端面积的双重作用。上部荷载通过桩身传到复合载体上并得到充分的应力扩散后，被分层传递到被加固土层下的持力层，其核心技术是研究土体的密实理论。2.2 技术特点2.2.1 复合载体夯扩桩是由于硬性混凝土及填充料等经细长锤夯扩形成复合载体和钢筋混凝土桩身组成。它改变了传统的桩端与地基土体之间的关系，避软就硬，因地制宜，充分将建筑物的结构形式与场地的工程地质条件有机结合起来，使地基处理获得理想的加固效果。由于其具有桩身的承载特性，可采用承台（梁）直接将上部结构荷载传递到桩身上。对于上部荷载不大的建筑，也可按复合地基考虑，即在碎石垫层上做条基。总之，建筑物基础结构形式简单，设计不复杂。 2.2.4 将地基处理与地基施工合二为一，在大幅度降低地基处理费用的同时，基础费用也有很大的节约，与其他地基基础方案相比，其以工程造价低的优势而被选用。以苏州中鼎基础工程有限公司的工程实例为例：北京市绿化三大队宿舍大楼，地上9层，地下1层（-3.5m）、剪力墙结构，设计为筏板基础，采用GFC桩复合地基（桩长7.0m，桩径410mm，布桩500根），场内地层结构至上而下为杂填土，房渣土、粉质粘土、粉细砂土，其下为未揭穿的卵石地层。粉细砂土承载力为180Kpa，卵石层承载力为2500Kpa。分析后，选卵石层为持力层，改用复合载体夯扩桩，有效桩长3.5 ,布桩258根，实施后，效果良好，且比CFG桩方案节省了20.1%的造价。儒林苑小区，地上5层，地下1层，框架结构，建筑面积8000m2，设计为桩下独立基础，采用灌注桩（直径600mm），场地内地层结构至上而下为粘质粉土填土、房渣土、粉质粘土重粉质粘土、砂质粘土粘质粉土（180KPa）、砂质粉土（200KPa）、重粉质粘土（230KPa），分析后，采用埋深为8.0m处的砂质粉土粘质粉土的持力层，改用复合载体夯扩桩，设计桩径410mm，有效桩长8.5m，布桩216根，实施后，效果良好，比灌注桩方案节省了28.6%的造价。2.2.5 复合载体夯扩桩施工工艺单间，施工质量易于控制；施工速度快、节省工期，正常情况下，每台机组每台班成桩10根；施工由于需进行场地降水，基坑开挖等工序，减少了相应的工程量；孔内强夯，噪声小、安全性好；施工时，可消纳大量的现场建筑垃圾，边坡开挖的碎石类土，有利于环境保护；现场施工文明，便于管理。3、适用范围复合载体夯扩桩适用处理可塑到硬朔状态的粘土、粉质粘土、粉土。粉砂土、砂土、碎石土等地基。当软塑状态的粘性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土经过载荷试验确定桩基承载力稳定时，也可作为桩端被加固土层。应用时特别强调综合考虑地质条件，环境条件两个关键因素。地质条件是指被加固土层应具有良好的挤密性，足够的厚度（不宜小于2m），稳定的层面和适宜的埋深，不具备这些条件不宜采用。环境条件是指该工法无有效隔振措施时不宜在居民区域对振动敏感的建（构）物附近施工。桩身不应进入有承压水的土层中。实践证明，在含水层以上一定距离的不透水层内进行夯扩可有效防止渗透破坏，并不会影响单桩承载力，此距离可依据渗透稳定性验算结果取0.30.5m。4、工程应用范围复合载体夯扩桩广泛地适用于工业与民用建筑。对于旧房改造、安居工程、住宅小区中的多层建筑尤为适用；也适用于市政工程、道路路基、桥梁工程以及中、小型水利工程的地基加固处理等。因此，其工程应用范围广，推广前景广阔。 5、施工工艺流程及质量控制要点质量控制要点： 确保定位准确、设备运行正常。保证桩机平稳定，就位准确，桩位允许偏差；轴线150mm，垂直轴线70mm。 校正护筒，确保护筒垂直偏差不大于1%，桩孔的垂直度偏差1%。成孔深度是桩端设计深度，保证下道工序形成的复合载体在被加固土层中形成。 控制垂直落距、准确将护筒沉至设计标高。 应充分利用场地内的废弃房渣，弃方碎石类土等；填料量以锤底出护筒底4060cm为依据；防止夯扩效应可能导致土体剪切滑裂面的形成，从而使地面隆起；防止邻桩身上浮造成断桩或桩身与夯扩体脱离的事故。 承载体形成密实状态后，在不填料的情况下，令垂锤在设计高度（一般落距6m）做自由落体运动，严禁带刹车。实测三击贯入度,每级贯入度比前击小或相等,且三击贯入度累计值满足设计要求。严格干硬性混凝土配合比与钢筋混凝土配合比相同，分次夯填,每次0.5m3,夯至干硬性混凝土出护筒25m。配筋率应符合（规程）要求，钢筋笼绑扎符合要求；保证钢筋笼垂直，距孔壁四周距离相同且主筋混凝土保护层厚度不应小于40mm，测量钢筋笼顶标高，保证钢筋笼沉至设计标高。允许偏差50mm。混凝土应满足设计强度要求，且不得低于C20，连续浇至桩顶标高，并适当超浇3050cm。充盈系数1.0m。提拔护筒的速度控制在0.8m/min左右，匀速提升，同时观察钢筋笼不得移位。振动泵应快速插至桩底，振捣混凝土并慢慢提拔至桩顶，振动时间不宜小于2分种，坍落度控制在1416cm.6、在我省推广应用复合载体夯扩桩技术的几点意见：自建设部推广应用复合载体夯扩桩技术以来，至今在我省还没有得到应用。为了在我省推广应用复合载体夯扩桩技术，提高我省岩土工程届地基基础的设计和处理水平，本人有如下意见，与现行讨论和商确。（1）国家拉动内需战略，给我省经济建设又带来了前所未有机遇，基础设施建设规模加大，城市化进程加快，旧城改造任务繁重，商品房开发已成为我省经济发展支柱产业。在各类工程建设中，越来越需要岩土工程技术提供强有力的技术保障。因此，如何选择科学、经济、安全、环保的地基基础处理方案，以之在保证建设工程安全的前提下，为建设项目赢得工期，节约投资的问题已成为勘察设计单位必须研究的重要课题。也是勘察设计单位赢得市场的重要条件。为此，广大岩土工程技术人员在岩土工程新技术、新工艺、新方法的推广应用方面应有所作为。要善于采用岩土工程技术、新工艺、新方法，有效的、高水平的解决岩土工程技术问题，即保障建设工程安全，又为建设单位缩短工期，节省投资。（2）根据前面所述，复合载体夯扩桩适用处理可塑到硬塑状态的粘土、粉质粘土、粉砂土、砂土、碎石土、素填土、杂填土等地基，而这类地基在我省大部分地区多有分布，许多建（构）筑物修建于这类地层之上。因此，我省推广应用复合载体夯扩桩技术，量大面广，前景广阔。（3）可选择有代表性的场地，依托于某项建设工程，开展复合载体夯扩桩的试验工作；也可采取申请科研试验经费的方法开展课题研究。以之取得科