淺談復合載體夯擴樁技術
摘要：本文探討了復合載體夯擴樁的發(fā)展、施工工藝和三擊貫入度的控制、技術特點、適用范圍和條件及效益分析等。
關鍵詞：復合載體夯擴樁、施工工藝、貫入度、技術特點
目前對于一般多層民用建筑物與中小型廠房常常采用沉管灌注樁，然而使用沉管灌注樁常會遇到當采用直徑較小的樁時，會因單樁承載力過低而使布樁過密，樁距無法滿足要求，而采用較大直徑樁， 又會因為增加樁身混凝土用量及因樁距增大，承臺相應擴大而使工程造價提高的問題，此時如根據地質條件采用復合載體夯擴樁，則可充分顯示其優(yōu)越性。
復合載體夯擴樁是由干硬性混凝土及填充料等經過細長錘夯擴形成的復合載體和鋼筋混凝土樁身組成的。它具有承載力高、變形小的特點，主要原因是由于在被加固土層內填料并施以強沖擊，致使土體明顯被加固，樁端下4m范圍內的土的壓縮模量提高1.35倍，承載力提高了1.50~1.58倍，使被加固土層成為一個硬層與其下的持力層形成了雙層地基，從而使單樁承受的荷載經被加固土層向下應力擴散所以沉降小，承載力大幅度提高，它具有擠密地基及擴大樁端面積的雙重作用。
復合載體夯擴樁的應用考慮兩方面的條件：一方面地質條件， 即當淺層土為軟弱土層(軟弱土層指不能滿足上部結構對承載力和變形要求的土層)，下層被加固土層具有良好的擠密性，足夠的厚度，穩(wěn)定的層面和適宜的埋深;另一方面環(huán)境條件，是指復合載體夯擴樁在無有效隔振措施時不宜在居民區(qū)或對振動敏感的建(構) 筑物附近施工。
1夯擴樁及復合載體夯擴樁的發(fā)展
夯擴樁自1981年由杭州城建設計院與浙江省機械化施工公司及杭州市下城區(qū)建筑公司等聯合研制成功。首先在浙江一帶推廣使用， 并在1983年通過了技術鑒定。1992年11月在杭州市召開了全國首屆夯擴樁技術交流會，對該技術的發(fā)展起了積極的推動作用。為了總結經驗、交流技術、共同探討我國夯擴樁的發(fā)展途徑和應用前景，于1994年11月在武漢市召開第一屆夯擴樁技術交流會。目前，夯擴樁已在江蘇、山東、湖北、安徽、廣東、遼寧等地迅速推廣應用。
國外的夯擊式沉管擴底樁有兩大類，第一類有打孔灌注樁、西方擴底樁(Western Compressed Pile)、得爾塔樁(Delta Pile)、阿爾法樁(Alpha Pile)、麥克阿瑟柱樁(Mac Arthur Pile)、CKN樁(CKN Pile)、維斯特雷頓BV樁(Verstraeten BV Pile)及辛普萊克斯樁(Simplex Pile)等;第二類有福蘭克樁(Franki Pile)及道塞提樁(Dowsett Pile)等。第一類樁的基本原理是把底端暫時封閉(用平板式鋼樁尖、預制鋼筋混凝土樁尖及鑄鐵樁尖等)的厚壁鋼樁管(帶L-軸或內管)用錘打入到設計所需要的入土深度;然后拔出心軸或內管，往樁管放入形成擴大頭所需的干硬性混凝土或塑性混凝土，再次插入心軸或內管;在稍稍提升樁管的同時錘擊心軸或內管形成擴大頭;再次拔出心軸或內管，往樁管中插入鋼筋籠，灌滿樁身混凝土;再把心軸或內管壓在樁身混凝土上繼續(xù)錘擊，最后拔出鋼管、心軸或內管，成樁。第二類樁中的福蘭克樁為一管內擊式夯擴樁類型，其施工方法與第一類樁不同，該樁的基本原理是先在鋼管內投入一定數量的碎石或干硬性混凝土，形成管內的土塞柱;然后將由卷揚機牽引的圓柱形重錘，采用自由落錘的方式錘擊管內的土塞柱，依靠土塞柱與管壁的摩擦阻力將鋼管沉入土中;當沉管深度達到設計標高后，用鋼絲繩把鋼管吊住，將管內土塞柱強制錘擊出管外再灌入一定量的混凝土，在樁端錘擊成擴大頭;插入鋼筋籠，繼續(xù)向樁管內灌注混凝土，換上輕錘(比重錘的直徑小，以便在鋼筋籠內錘打);繼續(xù)灌入混凝土，邊錘擊混凝土，邊拔出樁管，直到設計樁頂標高，最終成樁。
復合載體夯擴樁是近幾年來針對夯擊式沉管擴底樁存在的問題發(fā)展起來的，它吸收了國外的夯擊式沉管擴底樁的優(yōu)點，摒棄沉管灌注樁的一些缺點，是具有中國特色的一種樁型。
2施工工藝和三擊貫入度的控制
復合載體夯擴樁的施工工藝流程具體如下：錘擊成孑L，先用細長錘低落距輕夯地面，使護筒準確定位于樁位，然后再提高細長錘夯成孑 L。錘擊成孑 L時，護筒下沉，當接近樁底標高時，控制重錘落距，準確將護筒沉至設計標高。填料夯擊，提升重錘高出填料口，根據地質情況進行填料，錘做自由落體，夯擊填充料(填料量以錘底出護筒底400~600mm為依據)。由投料口每次投入一定量材料，材料為碎磚，重錘提升高度控制在6m左右。開始上下錘擊，直至將一定量的碎磚填料全部夯入。填料大致分三個階段：填料下降、 持平、 上升。相應填料也分多、中、少。測量三擊貫入度，三擊貫入度滿足設計要求后，填干硬性混凝土繼續(xù)夯擊至錘底同護筒。澆筑混凝土，在護筒內放入預制鋼筋籠，測量鋼筋頂標高，使鋼筋籠沉至設計標高�；炷潦┕で白鲈嚺�，混凝土坍落度為70~80mm。從護筒填料口灌入混凝土0.25m時，插入振搗棒振搗一次，振搗時間不少于90min， 然后繼續(xù)灌入混凝土至樁頂標高。并適當進行超灌100~200mm。混凝土澆筑完畢后，拔護筒時應緩慢勻速，每拔1m左右，停止拔護筒復打一次，將護筒拔出后，注意觀察鋼筋籠是否有位移。拔筒速度為1m/s。提出護筒后，再次振搗樁頭，振搗棒插入樁頭的深度以振搗棒不能再向下運動為準。
復合載體夯擴樁承載力特性主要取決于被加固土層的擠密程度，實踐證明， 三擊貫入度能可靠地反映該土層被加固的變化。
承載體形成密實狀態(tài)后，錘落底拉緊鋼絲繩在投料口處鋼絲繩上畫一標記同時在護筒上同一高度也畫一標記，錘以6m落距做自由落體運動， 連續(xù)三次， 拉緊鋼絲繩并把上面的標記水平移到護筒上，量出護筒上兩次標記的距離。嚴禁帶
剎車和離合。測三擊貫入度，每級貫入度應比前擊小或相等，三擊總貫入度應滿足設計要求，如不滿足設計要求，則應繼續(xù)填料夯擊至滿足三擊貫入度要求。
3技術特點
(1)該樁型具有樁基的承載特性，可采用承臺梁直接將上部結構荷載傳遞到樁基上，建筑物基礎結構形式簡單、經濟。
(2)單樁豎向承載力高，是同等普通灌注樁承載能力的3～5倍。并且可通過調整施工控制參數調節(jié)單樁的承載能力。
(3)施工工藝簡單，施工質量易控制。施工中，無需場地降水、基坑開挖等工序，減少了工程量，縮短了工期。施工速度快，安全文明。處理一棟5000㎡的樓房地基，僅需要10~15d。
(4) 該技術可利用大量的建筑碎磚、混凝土塊等，變廢為寶，保護環(huán)境，利國利民。在施工過程中，具有無污染、低噪聲等特點。
(5) 適用范圍廣泛，尤其對淺部具有相對較好土層、表層雜填土較厚時， 其優(yōu)勢更為明顯。
4適用范圍與條件
3.1 適用范圍
(1)工業(yè)與民用建筑。對于舊房改造、安居工程中的多層住宅尤為適用。
(2)市政工程、道路路基、橋梁工程之地基加固處理。
(3)中、小型水利工程之地基加固處理。
3.2 適用條件
適用于不富含孤石、大塊建筑垃圾的人工填土地基、一般粘性土軟弱地基、 濕陷性黃土地基。
5效益分析
4.1 經濟效益
“復合載體夯擴樁施工技術”推向市場的短短幾年內，就能取得令人矚目的成績，受到建設單位和開發(fā)商的青睞，安全可靠的質量和經濟合理的造價是其致勝的法寶。相對于一般的地基處理方法，在提供相同承載力的情況下，采用該技術可為建設單位節(jié)約10%～20%的基礎投資， 同時施工單位可創(chuàng)造顯著的經濟效益。
4.2 社會效益
在天津、北京幾個住宅小區(qū)已經完成的4萬余根復合載體夯擴樁中，經有關檢測部門按國家規(guī)范對試驗樁和工程樁進行檢測，合格率達100%。建筑物整體沉降量很小且均勻，僅有10～20mm。采用該技術處理的建筑物地基，沒有一
處因沉降不均而產生墻體開裂的。以天津市萬隆集團桃香園小區(qū)地基基礎工程為例，該工程單體建筑48棟，整個場地共布樁8139根，建筑面積184620㎡。工程完工后，按國家規(guī)范對總樁數的3%進行了抽測，單樁極限荷載試驗結果， 全部夯擴樁合格率達100%，全部達到設計要求。由于其工程質量合格、工期較短，尤其是給開發(fā)商節(jié)約了大量的基礎投資，受到了建筑單位和設計單位的一致好評。
4.3 環(huán)境效益
該技術在施工過程中，具有無污染、低噪聲、 低震感的特點，同時還可消納大量舊房改造后的建筑垃圾，變廢為寶，利國利民。通過試驗結果可以看出， 復合載體夯擴樁施工技術，能很好地解決不均勻沉降問題，尤其節(jié)約了大量的基礎投資，經濟效益顯著。不僅承載力比其它樁高，工程進度比沉管灌注樁提高一倍，并且節(jié)省了工程造價。
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