复合载体夯扩桩工程实践

陈福民

（抚顺矿业集团有限责任公司，辽宁 抚顺 113008）

复合载体夯扩桩工程实践

陈福民

（抚顺矿业集团有限责任公司，辽宁 抚顺 113008）

复合载体夯扩桩是一种深基础桩型，它大幅度提高承载力的主要途径是通过加固桩端土体形成扩大头，以降低竖向应力来实现的。该技术具有单桩竖向承载力高，施工工艺简单，质量易控制，节约工程造价等特点。

复合载体夯扩桩；承载力；压缩模量；三击贯入度

0 引 言

抚顺某工厂场区位于望花区千台山西北部，厂区地貌属低矮丘陵，地质结构比较复杂，杂填土、粉质黏土、强风化砂质岩等土层分布广泛。厂区建筑物荷载较大，地基土处理较复杂。通过对多种地基处理方式的比较，该地质条件适合复合载体夯扩桩施工，同时夯填填充物可就地取材，因此，选择复合载体夯扩桩作为该工程地基处理方案。

1 工程概况

抚顺某工厂工程总投资近15 000万元，总建筑面积3.6万m2。该工程场区地质情况较复杂，杂填土、粉质黏土、强风化砂质岩等土层广泛分布在厂区内。由于工厂单体建筑较多，且荷载大，对建筑地基基础处理提出较高要求，为加快施工进度，保证地基基础工程质量，经对多种深基础处理方式的比较，复合载体夯扩桩比较适合作为本工程地基基础处理方案。尤其是加热炉、干馏炉、瓦斯风机房、油水泵房、高压变电室、电扑塔、油回收罐等塔槽罐区建筑物单体荷载大，单体建筑高度较高，对地基土沉降变形要求非常严格，因此选用复合载体夯扩桩作为该工程基础处理形式。设计桩径为400 mm，桩长为8～9 m，设计单桩承载力特征值最大为900 kN，最小为700 kN，C25混凝土，最后三击贯入度小于20 cm，填充干硬性混凝土0.5 m3。厂区地质结构构成主要有杂填土、粉质黏土、残积土、强风化砂质岩、玄武岩等构成。各土层的物理性质参数指标见表1。

表1 各土层物理性质参数

2 地基处理方式的确定

该工程单项建筑多，设计荷载大，且建筑物高度高，与其它单体工程均采用法兰或焊接刚性连接。这就对地基基础承载力及沉降变形提出非常严格要求。尤其是该厂区地质条件，杂填土、粉质黏土、残积土层较厚，不适合条形浅基础形式，条形浅基础地基处理方式无法达到设计对地基承载力及不均匀沉降的要求，因此须选用深基础形式。在本地区常采用的深基础主要有钢筋混凝土预制桩、沉管灌注桩及挖孔桩3种类型。预制桩存在构件需提前预制，桩施工较慢，在施工中因噪音及震动等问题不符合环保要求，大部分市区工程已经不再选用该类型桩；沉管灌注桩由于桩体采用现浇混凝土浇筑，浇筑后混凝土桩身易受地下水影响，出现缩径、断条等质量问题；人工挖孔桩通常采用端承桩，桩端需挖到岩石层，因此开挖量较大，施工进度较慢。夯扩桩是通过锤夯的反复夯击，提高桩端四周的土体密实度，来提高土体的承载能力，同时通过夯击填充料，在桩底形成扩大端，扩大了桩端承压面积，进而减小了桩体整体受到的竖向应力，使其达到设计要求。预制桩、灌注桩、挖孔桩、夯扩桩投资情况对比见表2。

表2 投资情况对比

由表2可见，复合载体夯扩桩具有总投资较低，可节约工程照价，由于单桩承载力高，桩长较其它形式桩短，施工质量易控制，因此本工程地基适合采用该类型基础形式。

3 夯扩桩施工工艺

该工程场地位于丘陵地带，地质情况变化较大，为保证夯扩桩施工质量，应对每根桩填充物量、最后三击贯入度等指标进行控制。该桩工艺流程是：施工放线→桩机就位→夯击成孔→沉护筒至设计标高→填料夯击→测三击贯入度→夯填干硬性混凝土→吊放钢筋笼至标高浇灌砼→拨护筒振捣混凝土9个步骤，其主要质量控制指标准分别是：桩位允许沿轴线偏差不大于50 mm，垂直轴线不大于20 mm，桩机就位时桩孔垂直偏差不大于桩长1%。填料夯击时填料量以锤出护筒底40～60 cm为宜，三击贯入度要满足设计标准对贯入度要求，通常最后三击贯入度为10～20 cm。

4 检测夯扩桩

夯扩桩施工完成后，要对桩体完整性及桩体承载力进行测试。待桩体混凝土强度达到设计要求后，由具有检测资质的单位进场核查。

1）桩身施工质量。由于地下水位高，桩身混凝土浇筑后易受到地下水的影响，容易出现缩颈、断桩等质量问题。通过动测法对抽检的62根桩体检测，完整桩61根，占检测总数的98%，轻度缩颈的1根，通过检测可以看到，夯扩桩桩底、桩身反射波清晰、规则，没有明显桩间反射现象，表明桩体连续完整，符合JGJ/T135—2001复合载体夯扩设计规程要求。

2）桩体承载力。通常采用静载法对桩体承载力进行复核，本工程共检测了3根工程桩。桩的荷载及变形曲线见下图，桩体加载后，变形曲线属缓慢变形，没有出现陡降区，最大单桩承载力特征值大于900 kN。荷载试验Q-S曲线如图1，变形值见表3。

图1 荷载试验Q-S曲线

表3 静载沉降值mm

通过检测，桩体承载力达到设计要求。

5 夯扩桩施工注意事项

1）夯填材料要选用含泥量小于10%、有机物含量小于3%的碎砖、碎混凝土块、碎石、卵石和矿渣等，同时要掌握好夯填材料数量和三击贯入度。夯填材料数量决定了形成夯扩桩端面积大小，因此，规程规定，夯填中填料量不宜少于0.5 m3，也不宜大于1.8 m3，填料量过少则会造成桩头扩大端面积过小，上部建筑物荷载传递到桩端后，导致桩端应力集中，造成桩端周围土体变形破坏，进而导致桩身下沉变形；填充材料量过大也不利于相近桩体及桩头扩大端施工质量，容易出现引起其他相邻桩身缩颈，桩头扩大端土体被扰动等严重后果。夯扩桩形成扩大端的等效面积直接影响单桩承载力的大小，桩头扩大端大小由三击贯入度间接控制，如三击贯入度不满足设计要求，将造成单桩承载力不满足设计要求和沉降量过大，如现有土层不能满足三击贯入度的情况下，应调整桩长，更换持力土层；同时，根据规程规定，在夯锤夯击填充料后，夯扩效应可能导致土体剪切滑裂面的形成，从而造成地表有隆起，隆起高度要小于50 mm。

2）控制桩身施工质量，复合载体夯扩桩应力主要是通过桩身传递到桩端，故对桩身施工质量要求比较严格，如施工范围内桩体可遇地下水，为避免桩身混凝土浇筑后，桩身出现缩颈、断桩等质量问题，施工中应注意加强混凝土配合比试验，混凝土塌落度应控制在100～160 mm为宜，同时，采取适当方式对混凝土进行振捣，拔管速度控制在1～0.5 m/人左右，过快则会造成桩身缩颈或断桩现象；

3）由于夯扩桩需要夯锤对桩端土质进行反复夯击来提高土质密实度，同时通过对填充料夯击，形成桩头扩大端区域，该区域对土质影响范围约为夯扩体直径的2倍。因此，为避免相邻桩破坏，施工时宜采用隔桩跳打法，也可采取从中间向两侧施工方案，对已经施工完成混凝土浇筑的夯扩桩，混凝土强度没有达到初凝前应免于受到震动干扰破坏。

6 结语

通过选用复合载体夯扩桩作为该工程地基基础，施工进度得以加快，基础分部工程投资总额减少，工程质量稳定。通过几年来使用效果看，没有出现任何基础方面的质量问题，达到了预期目标。对于杂填土层较厚，地下水位较低的区域，适宜选用该类型桩作为地基基础处理方案。

［1］ JGJ/T135—2001复合载体夯扩桩设计规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，2001.

［2］ GB50010—2010混凝土结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［3］ JGJ94—2008建筑桩基础技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［4］ 邱峰.柱锤夯实扩底灌注桩承载力及影响因素研究［D］.天津：河北工业大学，2014.

［5］ 马程.复合载体夯扩桩承载能力分析与施工质量控制［D］.邯郸：河北工程大学，2013.

［6］ 刘勇.复合载体夯扩桩承载机理及其工程应用［D］.长沙：湖南大学，2010.

［7］ 王希建.复合载体夯扩桩在工程中的应用［D］.天津：天津大学，2008.

［8］ 罗玉强.复合载体夯扩桩在地基处理中的应用［J］.露天采矿技术，2006（3）：50-51.

【责任编辑：陈 毓】

Engineering practice of composite carrier compaction pile

CHEN Fumin
(Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun 113008,China)

Composite carrier compaction pile is a kind of deep foundation pile type.The main way of improving bearing capacity of composite carrier compaction pile reinforces pile tip soil to reduce the vertical stress.The technology has high vertical bearing capacity of single pile,simple construction technology,easy to control quality,and saves the project cost.

composite carrier compaction pile;bearing capacity;compression modulus;penetration

TI472.3+2

B

1671-9816（2017）04-0078-03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.04.023

陈福民.复合载体夯扩桩工程实践［J］.露天采矿技术，2017，32（4）：78-80.

2016-12-21

陈福民（1962—），男，汉族，河南濮阳人，工程师，毕业于辽宁工程技术大学，现任抚顺矿业集团公司计划与工程管理部主任，主要从事工程建设管理工作。