复合载体夯扩桩施工技术探讨

邱坤华

（安徽省水利水电勘测设计院工程质量检测所 蚌埠 233000）

1 前言

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，上部荷载通过桩身传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。

2 复合载体夯扩桩的机理及特点

复合载体夯扩桩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夯扩成近似“球头型”，且桩身混凝土在桩锤和内夯管的作用下压密成型。其主要特点如下：

（1）内夯管底部的干拌混凝土可有效止淤和短暂止水，保证后续灌注混凝土质量。

（2）桩身混凝土借助于桩锤和内夯管的作用成型，可避免缩径或断桩的产生。

（3）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。

（4）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，以三击贯入度进行控制，只需适当调节现场施工控制参数，可保证桩的实际承载能力。

3 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20m，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25m。适用于工业与民用建筑，水利行业的桥、闸、站及涵的基础处理，桩身混凝土桩径一般在400～600mm。

夯扩桩的桩端持力层可将除淤泥、新近沉积填土外任何一种地基土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（见图1）。

4 复合载体夯扩桩施工要求

（1）桩距一般约为1.5～2.2m，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1m。

（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50mm及相邻桩的竖向位移不大于20mm前提下，投料量不宜小于0.5m3，且不宜大于1.8m3。三击贯入度达不到要求时应调整桩长或改变施工参数。

（4）桩身混凝土强度等级不低于C20。

表1 等效桩端计算面积表（m2）

（5）桩管灌注混凝土后振动拔管每次高度为0.5～1.0m，速度控制在0.5m/min左右。

（6）穿过淤泥夹层时，应放慢拔管速度。

（7）拔管时桩锤宜施压于管中混凝土顶面，且边施工边拔。

5 复合载体夯扩桩等效面积控制

由于复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，如载体埋深、土性、地下水位、填料体积、锤重及锤径、落距及夯实能量、干硬性混凝土体积、桩间距和三击贯入度等。

等效计算面积Ae一般应按《复合载体夯扩桩设计规程》（JGJ/T135-2001）要求计算（见表1）。当三击贯入度为10～30cm时，可采用插入法进行计算；当三击贯入度小于10cm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。表中给出的三击贯入度为锤重35kN、提升6.0m后自由落体的贯入深度，当实际施工锤重与标准锤重有差别时，应调整锤距，使冲击能量与标准锤击能量一致来测量三击贯入度。

不同土体的扩展基础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，通过夯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；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。

6 复合载体夯扩桩实例

某小区复合载体夯扩桩：设计单桩承载力特征值为650kN，桩长7.5m，实际施工桩长为5.5～12.0m。现场随机抽取11根单桩复合载体夯扩桩进行承载力试验，其结果：在设计单桩承载力为650kN时，对应沉降量为3.50～7.78mm；在2倍设计荷载1300kN作用下，总沉降量为19.15～32.50mm；各试验桩Q～s曲线均为缓变形，走势良好；s～Lgt曲线在设计荷载范围内均呈直线变化，且无陡降现象，说明11根静载试验桩均未达到极限工作状态，承载力尚未完全发挥，单桩承载力均满足设计650kN的要求（见图 2）。

7 结语

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，施工工艺简单、高效，具有较好的处理效果和较低的造价，而且对环境影响相对较小。随着进一步研究和推广，该技术必将有更广阔的应用前景■