浅谈复合载体夯扩桩技术

目前对于一般多层民用建筑物与中小型厂房常常采用沉管灌注桩，然而使用沉管灌注桩常会遇到当采用直径较小的桩时，会因单桩承载力过低而使布桩过密，桩距无法满足要求，而采用较大直径桩，又会因为增加桩身混凝土用量及因桩距增大，承台相应扩大而使工程造价提高的问题，此时如根据地质条件采用复合载体夯扩桩，则可充分显示其优越性。

复合载体夯扩桩是由干硬性混凝土及填充料等经过细长锤夯扩形成的复合载体和钢筋混凝土桩身组成的。它具有承载力高、变形小的特点，主要原因是由于在被加固土层内填料并施以强冲击，致使土体明显被加固，桩端下4m范围内的土的压缩模量提高1.35倍，承载力提高了1.50~1.58倍，使被加固土层成为一个硬层与其下的持力层形成了双层地基，从而使单桩承受的荷载经被加固土层向下应力扩散所以沉降小，承载力大幅度提高，它具有挤密地基及扩大桩端面积的双重作用。

复合载体夯扩桩的应用考虑两方面的条件：一方面地质条件，即当浅层土为软弱土层(软弱土层指不能满足上部结构对承载力和变形要求的土层)，下层被加固土层具有良好的挤密性，足够的厚度，稳定的层面和适宜的埋深;另一方面环境条件，是指复合载体夯扩桩在无有效隔振措施时不宜在居民区或对振动敏感的建(构) 筑物附近施工。

1夯扩桩及复合载体夯扩桩的发展

夯扩桩自1981年由杭州城建设计院与浙江省机械化施工公司及杭州市下城区建筑公司等联合研制成功。首先在浙江一带推广使用，并在1983年通过了技术鉴定。1992年11月在杭州市召开了全国首届夯扩桩技术交流会，对该技术的发展起了积极的推动作用。为了总结经验、交流技术、共同探讨我国夯扩桩的发展途径和应用前景，于1994年11月在武汉市召开第一届夯扩桩技术交流会。目前，夯扩桩已在江苏、山东、湖北、安徽、广东、辽宁等地迅速推广应用。

国外的夯击式沉管扩底桩有两大类，第一类有打孔灌注桩、西方扩底桩(Western Compressed Pile)、得尔塔桩(Delta Pile)、阿尔法桩(Alpha Pile)、麦克阿瑟柱桩(Mac Arthur Pile)、CKN桩(CKN Pile)、维斯特雷顿BV桩(Verstraeten BV Pile)及辛普莱克斯桩(Simplex Pile)等;第二类有福兰克桩(Franki Pile)及道塞提桩(Dowsett Pile)等。第一类桩的基本原理是把底端暂时封闭(用平板式钢桩尖、预制钢筋混凝土桩尖及铸铁桩尖等)的厚壁钢桩管(带L-轴或内管)用锤打入到设计所需要的入土深度;然后拔出心轴或内管，往桩管放入形成扩大头所需的干硬性混凝土或塑性混凝土，再次插入心轴或内管;在稍稍提升桩管的同时锤击心轴或内管形成扩大头;再次拔出心轴或内管，往桩管中插入钢筋笼，灌满桩身混凝土;再把心轴或内管压在桩身混凝土上继续锤击，最后拔出钢管、心轴或内管，成桩。第二类桩中的福兰克桩为一管内击式夯扩桩类型，其施工方法与第一类桩不同，该桩的基本原理是先在钢管内投入一定数量的碎石或干硬性混凝土，形成管内的土塞柱;然后将由卷扬机牵引的圆柱形重锤，采用自由落锤的方式锤击管内的土塞柱，依靠土塞柱与管壁的摩擦阻力将钢管沉入土中;当沉管深度达到设计标高后，用钢丝绳把钢管吊住，将管内土塞柱强制锤击出管外再灌入一定量的混凝土，在桩端锤击成扩大头;插入钢筋笼，继续向桩管内灌注混凝土，换上轻锤(比重锤的直径小，以便在钢筋笼内锤打);继续灌入混凝土，边锤击混凝土，边拔出桩管，直到设计桩顶标高，最终成桩。

复合载体夯扩桩是近几年来针对夯击式沉管扩底桩存在的问题发展起来的，它吸收了国外的夯击式沉管扩底桩的优点，摒弃沉管灌注桩的一些缺点，是具有中国特色的一种桩型。

2施工工艺和三击贯入度的控制

复合载体夯扩桩的施工工艺流程具体如下：锤击成孑L，先用细长锤低落距轻夯地面，使护筒准确定位于桩位，然后再提高细长锤夯成孑 L。锤击成孑 L时，护筒下沉，当接近桩底标高时，控制重锤落距，准确将护筒沉至设计标高。填料夯击，提升重锤高出填料口，根据地质情况进行填料，锤做自由落体，夯击填充料(填料量以锤底出护筒底400~600mm为依据)。由投料口每次投入一定量材料，材料为碎砖，重锤提升高度控制在6m左右。开始上下锤击，直至将一定量的碎砖填料全部夯入。填料大致分三个阶段：填料下降、持平、上升。相应填料也分多、中、少。测量三击贯入度，三击贯入度满足设计要求后，填干硬性混凝土继续夯击至锤底同护筒。浇筑混凝土，在护筒内放入预制钢筋笼，测量钢筋顶标高，使钢筋笼沉至设计标高。混凝土施工前做试配，混凝土坍落度为70~80mm。从护筒填料口灌入混凝土0.25m时，插入振捣棒振捣一次，振捣时间不少于90min，然后继续灌入混凝土至桩顶标高。并适当进行超灌100~200mm。混凝土浇筑完毕后，拔护筒时应缓慢匀速，每拔1m左右，停止拔护筒复打一次，将护筒拔出后，注意观察钢筋笼是否有位移。拔筒速度为1m/s。提出护筒后，再次振捣桩头，振捣棒插入桩头的深度以振捣棒不能再向下运动为准。

复合载体夯扩桩承载力特性主要取决于被加固土层的挤密程度，实践证明，三击贯入度能可靠地反映该土层被加固的变化。

承载体形成密实状态后，锤落底拉紧钢丝绳在投料口处钢丝绳上画一标记同时在护筒上同一高度也画一标记，锤以6m落距做自由落体运动，连续三次，拉紧钢丝绳并把上面的标记水平移到护筒上，量出护筒上两次标记的距离。严禁带

刹车和离合。测三击贯入度，每级贯入度应比前击小或相等，三击总贯入度应满足设计要求，如不满足设计要求，则应继续填料夯击至满足三击贯入度要求。

3技术特点

(1)该桩型具有桩基的承载特性，可采用承台梁直接将上部结构荷载传递到桩基上，建筑物基础结构形式简单、经济。

(2)单桩竖向承载力高，是同等普通灌注桩承载能力的3～5倍。并且可通过调整施工控制参数调节单桩的承载能力。

(3)施工工艺简单，施工质量易控制。施工中，无需场地降水、基坑开挖等工序，减少了工程量，缩短了工期。施工速度快，安全文明。处理一栋5000㎡的楼房地基，仅需要10~15d。

(4) 该技术可利用大量的建筑碎砖、混凝土块等，变废为宝，保护环境，利国利民。在施工过程中，具有无污染、低噪声等特点。

(5) 适用范围广泛，尤其对浅部具有相对较好土层、表层杂填土较厚时，其优势更为明显。

4适用范围与条件

3.1 适用范围

(1)工业与民用建筑。对于旧房改造、安居工程中的多层住宅尤为适用。

(2)市政工程、道路路基、桥梁工程之地基加固处理。

(3)中、小型水利工程之地基加固处理。

3.2 适用条件

适用于不富含孤石、大块建筑垃圾的人工填土地基、一般粘性土软弱地基、湿陷性黄土地基。

5效益分析

4.1 经济效益

“复合载体夯扩桩施工技术”推向市场的短短几年内，就能取得令人瞩目的成绩，受到建设单位和开发商的青睐，安全可靠的质量和经济合理的造价是其致胜的法宝。相对于一般的地基处理方法，在提供相同承载力的情况下，采用该技术可为建设单位节约10%～20%的基础投资，同时施工单位可创造显著的经济效益。

4.2 社会效益

在天津、北京几个住宅小区已经完成的4万余根复合载体夯扩桩中，经有关检测部门按国家规范对试验桩和工程桩进行检测，合格率达100%。建筑物整体沉降量很小且均匀，仅有10～20mm。采用该技术处理的建筑物地基，没有一

处因沉降不均而产生墙体开裂的。以天津市万隆集团桃香园小区地基基础工程为例，该工程单体建筑48栋，整个场地共布桩8139根，建筑面积184620㎡。工程完工后，按国家规范对总桩数的3%进行了抽测，单桩极限荷载试验结果，全部夯扩桩合格率达100%，全部达到设计要求。由于其工程质量合格、工期较短，尤其是给开发商节约了大量的基础投资，受到了建筑单位和设计单位的一致好评。

4.3 环境效益

该技术在施工过程中，具有无污染、低噪声、低震感的特点，同时还可消纳大量旧房改造后的建筑垃圾，变废为宝，利国利民。通过试验结果可以看出，复合载体夯扩桩施工技术，能很好地解决不均匀沉降问题，尤其节约了大量的基础投资，经济效益显著。不仅承载力比其它桩高，工程进度比沉管灌注桩提高一倍，并且节省了工程造价。

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