浅谈载体桩施工技术

郝凌旭

1 工程概况

京沪高铁西北下行联络线路基位于江苏省徐州市经济开发区，位于废黄河河漫滩及黄淮冲击平原(Ⅲa)，平原区地形平坦，辟为农田。载体桩加固里程XBXDK2+305.52～XBXDK2+425，长119.48 m。载体桩桩径0.43 m，桩长12.5 m，桩身采用 C20混凝土，单桩承载力设计值为500 kN。载体桩按照正方形布置，桩间距 XBXDK2+305.52～XBXDK2+340段 D=1.8 m，XBXDK2+340～XBXDK2+425段D=2.0 m，载体桩总桩数533根。

2 施工原理

载体桩是指采用柱锤夯击、反压护筒成孔或沉管设备成孔，达到设计标高后，分批向孔内填入碎砖或碎石等填充料，用柱锤反复夯实、挤密;当满足设计要求的三击贯入度要求后，再向孔内填入干硬性或低流态混凝土，用柱锤夯实挤密，在桩端形成复合载体;然后放置钢筋笼、灌注混凝土并进行振捣而形成的桩。简而言之，载体桩是由混凝土桩帽、桩身和复合载体构成，其中复合载体是指由混凝土、夯实填充料和挤密土体三部分构成的复合载体，复合载体结构见图1。

图1 复合载体结构图

3 施工机械设备

HKJ-4型液压步履式载体桩机2台，混凝土搅拌机1台，装载机1台，混凝土运输车1台。载体桩桩机由机架、底座部分、主卷扬机、副卷扬机、液压系统、控制台、落锤及护筒等组成，顶部滑轮和主卷扬机用于起吊落锤进行夯击作业，三轮滑车及副卷扬机用来压入和拔出护筒。底座部分及液压系统用于设备自身移动、调整对位和保持设备的稳定性。

4 工艺试桩试验

在工程桩施工前应先做3根工艺试桩，以复合地质资料以及设备、工艺、施打顺序，确定桩身混凝土配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数。

5 施工工艺

5.1 工艺流程

测量放线→移动桩机就位→对准桩位→锤击成孔→沉护筒至设计标高→填料夯击→实测三击贯入度→夯填干硬性混凝土→安放钢筋笼→浇筑混凝土→拔护筒→振捣混凝土→做桩顶。

5.2 操作要点

1)测量放线。场地平整后，按照测量人员桩位布置图测设载体桩的桩位，并用白石灰做出标记，经监理验线合格后，在施工前，各施工组技术员对所要打的桩位再进行一遍复测，确认无误后方可进行施工。2)移动桩机就位。检查桩机设备工作是否正常，移动桩机就位。3)锤击成孔。在确定所要打的桩位上，使护筒中心与桩位中心位对齐。先用细长锤低落距夯击地面，在地面土体中形成一个浅孔，用反压系统将护筒沉至孔底，并调整护筒垂直。4)沉护筒至设计标高。提高细长锤夯击成孔，将护筒沉至孔底，经反复操作后，将护筒沉至设计标高处。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。5)填料夯击。护筒沉至设计标高后，提升重锤高出填料口，进行碎砖或碎石等填料，锤做自由落体运动，夯击填充料，填料量以锤底出护筒底40cm～60cm为准。6)实测三击贯入度。三击贯入度是指填充料夯实完毕后，以锤径为355mm，质量为3.5 t的柱锤，落距为6 m，连续三次锤击的累计下沉量。承载体形成密实状态后，在不填料的情况下，令重锤以6 m落距做自由落体运动，实测连续三次的贯入度即为三击贯入度。每次贯入数值应比前一次小或相等，三击贯入度的累计值应不大于20cm。7)夯填干硬性混凝土。三击贯入度满足设计要求后，分次夯填0.3 m3的干硬性混凝土，继续夯击至锤底出护筒2cm～5cm。8)安放钢筋笼。在护筒内放入预制钢筋笼，测量钢筋笼顶标高，使钢筋笼沉没至设计标高。9)浇筑混凝土。从护筒填料口灌入混凝土，连续灌至桩顶标高，并适当进行超灌30cm～50cm。10)拔护筒。混凝土浇筑完毕后，将护筒拔出，拔护筒时速度要慢，同时注意观察混凝土面是否有上浮。11)振捣混凝土。使用护筒振锤对混凝土振捣，保证桩身混凝土质量。12)做桩顶。采用圆台形扩大桩头，扩大头顶部直径为1.1 m，高0.75 m。施工时将桩头范围挖除，现场浇筑C20混凝土。在桩顶用圆台形模板做出桩的扩顶，扩顶标高要控制到设计标高，扩顶混凝土也要振捣密实。13)检查桩机设备工作是否正常，移动桩机就位，施工下一根桩。

6 质量控制

6.1 质量控制措施

为保证施工质量，在施工中严格按有关施工规范、规程和设计要求进行。从原材料进场开始至载体桩施工结束的每一道工序都严把质量关。

1)桩位放线，首先由测量人员根据设计施工图放出桩位线，由专人验线并报监理单位合验，做好桩位预检记录。

2)移桩机就位，调整护筒垂直，确保其垂直度偏差不大于1%。

3)测三击贯入度时严禁带刹车和离合，测量要细致、准确，如实记录测量数据。

4)成桩过程中随时测量对邻桩的影响，发现邻桩水平及竖向位移超过30mm，则停止夯击。

5)成桩过程中，应随时观察地面隆起，当隆起超出规范要求时(小于50mm)，应立即停止施工，报告技术人员解决。

6)混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运输，严格按混凝土施工配比下料;每盘料搅拌时间不少于2 min，坍落度控制在12cm～14cm左右。

7)干硬性混凝土水泥、砂石配比同桩身混凝土配比，用水量减少，以手攥成团为宜。

8)成桩过程中应抽样做混合料试块，每台机械每天应做一组(3块)试块(边长为150mm的立方体)，标准养护，测定其立方体抗压强度是否满足设计要求，以控制施工质量。

9)桩身混凝土应连续浇筑，混凝土振捣时，按振捣棒的操作要求进行振捣，确保桩身混凝土密实。

10)拔出护筒时速度要慢，特别是刚开始拔时，注意不要将护筒内混凝土带起，造成桩身混凝土与干硬混凝土(复合载体)结合不密实。

11)桩的施工顺序应特别注意，施工顺序的安排原则是尽量减少对已成桩的影响次数。

12)进场的材料必须具有符合要求的合格证书，待复试合格后方可用于工程。

13)施工原始记录应详实、项目完整、签字齐备。

6.2 质量控制标准

1)桩孔的垂直度偏差不大于桩长的1.0%。2)桩位允许偏差不大于50mm。3)桩体有效直径不小于设计值。4)细长锤锤出护筒深度:填料时40cm～60cm;夯填干硬混凝土时2cm～5cm。5)桩身灌注充盈系数不小于1.0。6)控制三击贯入度不大于20cm，重锤落距为 6 m，锤重 3.5 t。

6.3 施工中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)提护筒桩跟着走:如果提护筒时，发现桩也跟着走，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。4)断桩: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。5)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大桩帽或增设钢筋的方法解决，具体由设计人员决定。

7 质量检测

1)桩身质量检验应在成桩(含桩头)28 d后进行，采用低应变动测法检测桩身完整性，抽检桩数应为总数的10%～20%，且不少于10根。2)竖向承载力检验的方法应采用静载试验，检验数量不得少于同条件下总桩数的1%，且不少于3根，工程桩总数在50根以内不应少于2根。

8 技术优点

1)通过夯击填充料挤密土体形成复合载体，提高单桩承载力。可根据不同的设计要求，通过调整施工参数来调节单桩承载力;

2)施工机械轻便，移动方便;在适合该桩应用场地的施工过程中，不必降水，减少开挖的工程量，提高施工速度，加快工期;

3)施工过程中无泥浆产生，同时还可就地消耗大量的建筑垃圾和工业废料，有利于环境保护，施工造价低廉，具有良好的社会效益和经济效益。

［1］ 宋克利，牛景伟，姜凤军.复合载体夯扩桩在工程中的应用［J］.建筑技术，2009(3):21-23.

［2］ JGJ 135-2007，载体桩设计规程［S］.

［3］ QB 10-2007，载体桩施工及验收规程［S］.

［4］ 张向华.小议夯扩桩的施工［J］.山西建筑，2010，36(12):96-97.