复合载体夯扩桩在岩土工程中的应用

高经纬

摘要： 复合载体夯扩桩是一种有很好承载特性的桩，已被广泛用于中小型建筑工程，本文重点研究了复合栽体夯扩桩特点、影响因素、通过桩承载力检验施工效果。

关键词：复合载体夯扩桩；等效计算面积控制；优化设计桩的承栽力；适用范围

一、复合载体夯扩桩的发展情况

复合载体夯扩桩是近年来发展较快的复合载体扩展基础，通过特殊设备对深层土体进行填料挤密，形成复合载体，上部荷载通过桩身转递到载体再扩散到深层土层。从受力上分析，复合载体夯扩桩相当于等效扩展基础。与传统的桩型设计方法有所不同，传统的桩型设计方法主要依据上部结构荷载和建筑物对变形的要求来确定桩径、桩长；而复合载体夯扩桩设计除了对桩型的选择外，还包括对加固土层和持力层位置的确定、三击贯入度等参数的控制。

二、复合载体夯扩桩的原理及特点

复合载体夯扩桩是由复合载体和混凝土桩身组成，复合载体是由干硬混凝土、建筑垃圾填料、挤密土体和影响土体组成的，该工艺通过加填料和夯实对深层土体挤密形成载体，其核心是基于深层土体的密实理论。

复合载体夯扩桩兼备沉管灌注桩与扩底桩的特性，施工设备在锤击灌注桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进，增加1根内夯管，按照一定的施工工艺，采用多次夯扩，将桩端部填筑建筑垃圾等填料务扩成近似"球头型"，且桩身混凝土在桩锤和内穷管的作用下压密成型。其主要特点如下：

内夯管底部的干拌混凝土较为有效止淤和短暂止水，使后续灌注混凝土质量得到保证。

桩身混凝土借助于桩锤和内穷管的作用下成型，能够避免缩径或断桩的产生。

在夯扩过程中，锤击力经内夯管的传递，直接贯入桩端持力层，强制将建筑垃圾绕等填料挤压成夯扩头，桩端持力层压实挤密，从而增大桩端截面积，改善桩端持力层， 促使桩端阻力和桩承载力大幅度提高。

由于地质勘察提供的地质参数往往与实际地质情况存在一定差异采取普通桩基施工时，会导致实际承载力与设计承载力差异较大，必须进行设计调整。而复合载体夯扩桩，根据施工现场通过填料对桩端土体进行挤密，通过三击贯人度进行控制，只需适当调节现场施工控制参数即可，而且桩的实际承载能力就能够得以保证。

三、复合载体夯扩桩适用范围

复合载体夯扩桩成桩深度一般不宜大于20米，若桩周围土质较好，成桩深度可适当加深，但最大成桩深度不宜大于25米。适用于工业与民用建筑，水利行业的桥、闹、站及涵的基础处理，桩身混凝土桩径一般在400～ 600毫米。

夯扩桩的桩端持力层除淤泥新近沉积的填土外的任何一种地基土均可通过填料实现夯击密实，宜选择稍密～密实的砂土与粘土层，砂土、粉土与粘土交互层及可塑～硬塑粘性土层，桩端下部持力层的厚度不宜小于桩端扩大头设计直径的3倍，当存在有下卧软弱层时，桩端以下持力层厚度应通过强度与变形验算确定。

四、复合载体夯扩桩施工要求

1.粧距一般约为1.5米～2.2米，持力层为粉土、砂土时应取较小值，含水量较高的粘性土应取较大值。

2.桩端持力层应为可塑～硬塑状态的粘性土以及粉土、砂土、碎石土，为保证桩的承载力稳定性，桩入持力层不宜小于l米。

3.夯扩桩的填料量以三击贯入度控制，在保证夯击后地面隆起不大于50毫米及相邻桩的竖向位移不宜大于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。而三击贯人度达不到要求时应调整桩长或改变施工参数。

桩身混凝土强度等级不低于C20。

桩管灌注混凝土后振动拨管每次高度为0.5～1.0米，速度控制在0.5米/分左右。

穿过淤泥夹层时，应放慢拨管速度。

拨管时桩锤宜施压于管中混凝土顶面，且边施工边拔。

五、复合载体夯扩桩等效面积控制

由于復合载体夯扩桩扩展基础的承载力为经深度修正后的承载力与等效计算面积Ae的乘积，影响土体承载力和等效计算面积AE的因素很多：载体埋深、土性、地下水位、填料体积、錘重及锤径、落距及究实能量、千硬性混凝土体积、桩间距和三击贯入度等。

等效计算面积AE一般应按“复合载体穷扩桩设计规程”jgj/t135-2001中给出了不同土性中三击贯人度为10厘米、20厘米、30厘米对应的桩的桩径410厘米的复合载体穷扩桩桩端等效计算面积，见表。当设计贯入度在10～30厘米，可采用插入法进行计算，当三击贯人度小于10厘米时，等效计算面积乘根据当地地质情况及设计经验确定的增大系数。表中给出的三击贯人度为锤重35KN，提升6米后由落体的贯人深度，当实际施工时锤重与标准锤重有差别时，应调整锤距，使冲击能量与标准極击能力一致来测量三击贯入度。

对于不同的土体，施工中扩展基础的施工因土性不同而异。砂土、粉土由于挤密效果较好，可充分利用其挤密效应，成孔到设计标高后少填料或不填料进行夯击，通过穷击产生的应力波在土体中扩散，使土颗粒重新密实排列，达到良好的挤密效果从而提高承载力；对于含水量高的粉质粘土或粘土，适当填料可以提高土体密实度，当填料和夯实能量过大时，施工时容易造成土体结构破坏，降低土体承载力，亦容易形成“橡皮土”而影响对土体的挤密效果。故对于该类土应控制填料，合理利用填筑的建筑垃圾及干硬性混凝土对桩端的扩散作用。

六、应用前景

复合载体夯扩桩作为一种新型的地基处理技术，是等效扩展基础，填料夯实是形成复合载体的关键，亦是其承载力的重要保证。同时也具有混凝土桩身，施工工艺简单、高效快捷、具有较好的处理效果和较低的造价，而且保护了环境，随着对该技术的进一步研究荷推广应用，该项新技术必将有更广阔的应用前景。

参考文献：

[1]吴滨，高俊豪.复合载体夯扩桩在哈尔滨某工程中的应用[J].黑龙江科技信息. 2013（13）

[2]张淑清.浅谈复合载体夯扩桩施工中的质量问题及控制方法[J].黑龙江科技信息. 2009（07）