岩溶地区基础工程中对复合载体夯扩桩的应用

　　摘要：复合载体夯扩桩技术是一种全新的地基基础施工技术，主要通过在深层土体形成从内到外的由干硬性混凝土、夯实填充料、挤密土体和影响土体共同构成的复合载体，而后在此复合载体上浇筑钢筋混凝土桩。本文通过实例对复合载体夯扩桩施工工艺及施工要点进行分析，提出了处理软弱及溶洞地基的方法，经工程实践检验，该方法是一种处理软弱及溶洞地基的经济、有效、施工方便的方法，能为其他类似工程提供参考。
　　关键词：复合载体夯扩桩；基础工程；溶洞
　　1前言
　　复合载体夯扩桩技术是一种全新的地基基础施工技术，它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，利用重锤对桩端下土体连续填料夯击，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干硬性混凝土、夯实填充料，挤密土体和影响土体共同构成的复合载体，而后在此复合载体上浇筑钢筋混凝土桩。
　　复合载体夯扩桩与其他同直径灌注桩比较，具有突出的优点：1、桩的承载性状好，单桩承载力较高，为相同桩长和桩径的灌注桩承载力的2.5倍以上；2、夯扩体采用碎砖、碎石、块石等价格十分低廉的建筑材料或建筑垃圾，故其造价低且有利于保护环境；3、在夯扩过程中填充料形成了良好的透水通道，使得夯扩体周围影响范围内土体快速固结，显著提高了土体强度也相应提高了桩的承载力；4、施工机械轻便，机动灵活，且夯扩体施工质量易控制。故复合载体夯扩桩近年来在全国各地，尤其是在地基处理方面得到了广泛运用。
　　2工程概述
　　某工程位于湖南娄底市某县某小学，由4层钢筋混凝土框架结构教学楼，建筑面积约为5000㎡。场地地质勘察结果如下：第一层为1m～2m入工填土；第二层为1.5m～2.5m耕植土；第三层为2m～3m砖红色粉质黏土；第四层为2.5m～3.2m黄褐色粉质黏土，其中含有黑色铁质矿物(基础设计时选用此层为持力层)；第四层以下为黄色砂土。场地局部在地下4.6m～6.5m范围内有软弱土层及小溶洞，勘察此处时没有岩芯或钻头突然下沉。详细勘察后发现软弱层及溶洞的规模均较小。经建设单位和设计单位详细论证后，决定采用长6m-8m、直径400mm的复合载体夯扩桩对软弱层及溶洞进行处理。
　　3施工工艺及要点
　　3.1复合载体夯扩桩基本概况本工程复合载体夯扩桩的基本情况如下：ZHY3500-22KW桩机，细长锤直径300mm，长3000mm，重4t；填充料采用碎石、黏土砖以及少量建筑垃圾；复合载体由0.5m3干硬性混凝土填充料、挤密土体和影响土体组成。
　　3.2沉护筒至设计标高桩机就位后，进行桩机调试，用水平尺进行桩机水平方向的调整，用经纬仪或吊锤进行垂直方向的调整，以确保桩机护筒处于垂直状态。护筒入土过程中，必须控制好护筒下沉速度。
　　3.3填料夯击护筒沉至设计标高后，提升重锤高出填料口，进行填料，锤做自由落体夯击填充料。
　　3.4测三击贯入度承载体形成密实状态后，测量三击贯入度。测三击贯入度，每级贯入度应比前击小或相等，三击总贯入度应小于30cm；如不满足，则应继续填料夯击至满足三击贯入度要求。
　　3.5夯填干硬性混凝土三击贯入度满足设计要求后，分次夯填干硬性混凝土，继续夯击至锤底出护筒2cm～5cm。
　　3.6安放钢筋笼现场用钢筋头焊接成“十”字状止浮器，放置钢筋笼时，保证垂直，认真检查钢筋是否有卡护筒问题，重点检查钢筋笼外径、吊环及钢筋笼的顺直等情况，并使钢筋笼距孔壁四周相同且主筋混凝土保护层厚度不小于40cm，放入钢筋笼后测设钢筋笼顶端标高，施工时用细长锤压在钢筋笼顶端。
　　3.7浇筑混凝土从护筒填料口灌入混凝土，连续灌至桩顶标高，由于浮浆上升，桩顶混凝土质量较差，故桩顶混凝土终浇高程应比设计标高高出不小于500mm，待混凝土凝固后凿去。
　　3.8拔护筒从护筒壁预留口投放混凝土并下棒振捣交替进行，直至完成，护筒提拔速度控制在0.8m/min左右，匀速提升，同时观察钢筋笼是否移位。混凝土浇注完毕后，将护筒拔出，拔出护筒时速度要慢。
　　3.9振捣混凝土振捣时，一次插到底，要快插，并逐渐慢慢上拔至桩顶。
　　3.10桩头剔凿桩头挖出后先将桩头附土人工清除，露出桩体混凝土，然后将桩顶标高用水准仪引测至桩头上，用墨斗将各标高点连成一圈弹线。利用手提石材切割机在桩顶标高墨线处沿桩体混凝土切入2～3cm，防止损伤桩内受力钢筋，然后人工剔除桩头混凝土。
　　4常见问题的预防与处理
　　(1)卡锤：由于落距过大，冲力过大，底部土层较软时，当主机卷扬机拔不出桩锤时，可用桩机副卷扬机系统拔出桩锤。(2)拔不出护筒：当成桩与拔筒时间间歇过长，拔筒困难时，可采用2台桩机合力拔出或吊车拔出，也可利用桩机上的主卷扬机，通过副卷扬机滑轮组拔出护筒。(3)提护筒钢筋笼跟着走：放置钢筋笼时，应认真检查钢筋是否有卡护筒问题。如发现钢筋笼跟着走时，应停拔护筒，并用桩锤下压钢筋笼使其复位，然后提护筒。(4)提护筒桩跟着走：如果发现桩跟着走的现象，应立即停拔护筒，用桩锤将桩体压回原位，然后再提护筒。如果不见效，可采取复打法处理。(5)断桩：应采取措施防止断桩的发生，如果发现断桩，应将断桩段拔去，并将表面清理干净后充分湿润，增大桩身混凝土截面面积或加钢筋联结后再重灌混凝土补做桩身。(6)桩位移：应避免人为的操作失误，对于桩位偏移超出允许值的一般采取加宽承台，增设钢筋的方法解决，具体由设计人员决定。
　　5软弱土层及溶洞的处理
　　5.1软弱土层的处理
　　经详细勘察，软弱土层的厚度为0.5m～1.4m。主要采用以下两种处理方法：(1)当软弱土层在较浅位置时，让桩身穿过软弱层，复合载体落在持力层上；(2)当软弱土层在较深位置时，让桩身穿过部分软弱层，通过多加填充料和干硬性混凝土扩大复合载体的尺寸，复合载体还是落在持力层上。
　　在该项目中有6根桩按方法一施工，共投入黏土砖约300块、干硬性混凝土约0.4m3；有5根桩按方法二施工，共投入黏土砖850块-2100块、干硬性混凝土0.6m3～1.2m3。
　　5.2溶洞的处理
　　经详细勘察，在本场地内有两个小溶洞，溶洞深约1.5m。处理方法：将护筒沉到一定位置后，用夯锤将溶洞击穿→将护筒下沉并穿过溶洞→投入填充料及干硬性混凝土→放入钢筋笼浇捣混凝土(护筒不拔出)。
　　留在溶洞中的护筒相当于桩身的模板，使桩身混凝土成型，同时可以使桩身形成约束混凝土，提高桩身的承载力。本项目中共有三根桩采用此方法处理溶洞。6单桩完整性及承载力检测
　　桩浇筑完工三周后，根据JGJ/T135-2001复合载体夯扩桩设计规程，采用低应变动测法对20%的桩进行了完整性检测，检测结果表明，所有桩基完整性较好，没有出现颈缩等明显缺陷。采用静荷载试验对3根桩进行了竖向承载力检测，3根桩最大加载为400kN，总沉降量仅为十几毫米，回弹量为5mm-7mm，回弹率达35%～45%，说明该桩还未达到极限状态，仍处于弹塑性工作状态。
　　7结语
　　本工程最大限度发挥了夯扩桩的优点，经过认真分析地质资料，合理应用夯扩桩，质量可靠，造价经济，工期可控，夯扩桩在岩溶地区具有较大的发展潜力。本文提出的利用复合载体夯扩桩处理软弱地基及小溶洞的方法可为其他类似工程提供参考。
　　参考文献
　　[1]JGJ/T135-2001,复合载体夯扩桩设计规程[S]
　　[2]赵刚,张海浪,袁雄飞.复合载体夯扩桩施工技术[J]山西建筑.2010.32.13.

《岩溶地区基础工程中对复合载体夯扩桩的应用》

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