路桥区市政建设工载体桩复合地基在高速铁路软土地基中的应用

张吉喜

中鐵十七局集团第二工程有限公司 陕西西安 710043

摘要：载体桩是近些年发展起来的一种新型桩基类型，它在钢筋混凝土沉管桩扩底的基础上，对扩底进行填料、夯扩挤密，从而大大提高了桩基的承载力。本文对该技术的特点进行介绍，并探讨了载体桩复合地基应用于加固高速铁路软土地基中的关键技术与质量控制措施。

关键词：载体桩；软土地基；质量；承载力

一、概述

载体桩是一种全新的施工技术，它改变了传统的地基处理观念，选择下部层位稳定、土性较好的土层作为被加固土层，以桩端土体为研究对象。普通桩的承载力主要来源于桩的侧摩阻力，而载体桩的承载力主要来自载体，载体通过反复填入填充料再以3.5t重锤提升6m进行自由落体夯实，通过三击贯入度等指标控制密实度，随后再夯填一定量的干硬性混凝土，从而由内向外形成由干硬性混凝土、填充料和挤密土体组成的载体，使桩端土体得到最优的密实，将上部荷载有效传递给下面的持力土层，达到提高承载力的目的。

载体桩工程特点：（1）避软就硬，因地制宜，充分地将建筑物的结构形式与场地的工程地质条件有机地结合起来，使地基处理获得最优的效果。（2）将地基处理与基础施工合二为一，即降低地基处理费用，又节约基础投资，使得施工方有利可得，与此同时又可使得建设方最大限度地节约资金，可谓一举两得。（3）极大地改善了桩的承载性状，使得单桩承载力出乎寻常的高，一般是同桩长同桩径灌注桩的3-5倍。（4）施工中能就地取材，充分地利用固体废物或廉价的建筑材料作为填充料，变废为宝，利国利民，保护环境，降低了桩基础的成本。

二、载体桩复合地基加固软土地基的施工工艺

（一）工程概况

某高速铁路合同段路基为软土地基，为提高承载力需采取措施进行软基加固处理，设计采用载体桩复合地基。桩型采用复合载体夯扩桩，单桩竖向承载力特征值550kN，共布桩1608根。桩径430mm，有效桩长约6.5m，间距2.0m，正方形布置，桩顶铺设0.15m厚的碎石垫层，垫层上浇筑0.5m厚的C30钢筋混凝土板。桩端持力层为第四层粉质粘土，压缩模量Es =4.46MPa，承载力标准值140kPa。

（二）工艺流程

载体桩施工工艺流程与CFG桩施工以及管桩等施工流程相似，其最大的差别在于载体桩的终孔是根据三击贯入度为主要控制指标。三击贯入度要求不大于10cm。其施工工艺流程：施工准备、场地平整→桩位放样→桩机就位→桩机对准桩位中心、沉护筒→沉管至设计桩底标高→投入填充料、锤击密实→三击贯入度检测→投入干硬性混凝土、夯实→浇筑混凝土桩体→成桩、拔出护筒→移机到下一桩位。

（三）施工技术

1、引孔

本段路基清表后回填渗水土，因回填渗水土可塑性差，用柱锤冲孔较为困难。为防止夯扩时对回填层造成的扰动及破坏，现场采用等桩径螺旋钻引孔，引孔深度h=1.2m（即回填厚度）。钻出渗水土及时清运出场，引孔后及时进行桩体施工，以防搁置太久而坍塌。

2、桩位定位

桩孔定位由专业测量人员用全站仪和钢卷尺按桩基中心轴线定位桩孔，孔位偏差控制在70㎜以内。利用全站仪对控制桩进行定位需要换手复测，桩孔定位后需要用钢卷尺进行复核。

3、锤击跟管成孔

桩机定位后先用柱锤低落距轻夯地面3-5次，使护筒准确定位，再提高柱锤落距夯击成孔，然后压入护筒跟进。由于护筒直径与桩径匹配，桩径一般不易出现偏差，但因为场地平整等原因，桩机的打桩架可能不垂直于地面，造成护筒不垂直，导致桩孔不垂直，所以在成孔前和成孔过程中，要严格控制打桩架的垂直度，确保桩孔垂直度在允许偏差1﹪之内。

4、夯扩体施工

桩孔夯击成型，将护筒沉到设计标高后柱锤击出一定深度，分批向孔内填入填充料。填充料采用一定级配且不易风化的碎石或砾石。柱锤提至6m高度自由落体，分次填料，反复夯实挤密。当三击贯入度检测合格后夯填干硬性混凝土，形成夯扩体。

5、桩身混凝土灌注

夯扩体施工完毕后进行桩身混凝土灌注。混凝土由验收合格的搅拌站集中供应，混凝土配合比采用工艺性试验确定的施工配合比。开盘前严格控制混凝土坍落度，保持坍落度120～140㎜。混凝土浇筑完成后提出护筒，护筒提升过程应严格控制速度，密切观察混凝土的沉降量，拔管速度过快易出现缩颈现象，严重者甚至断桩。护筒提出后，插入振捣棒进行振捣，注意插入深度，并快插慢拔。

三、载体桩复合地基施工质量控制要点

由于高速铁路对路基工后沉降要求特别严格，远高于建筑地基，基础一旦出现变形和破坏，整治和修复十分困难，因此在保证路堤填筑质量的前提下只有严格控制载体桩复合地基处理的施工质量才能满足线路工后沉降不大于15mm的要求。通过对本工程施工过程的研究分析，总结如下质量控制要点。

1、载体桩属于挤密灌注桩，打桩顺序宜遵循先中间，后两边，先深后浅的原则。施工中采用“跳打”工艺以减少对邻桩质量的影响。在施工过程中还应避免移机、施工车辆对成品桩的碾压。

2、在成孔及夯扩体施工过程中由于夯击力比较大，周围土体会产生反弹和挤压，邻桩会发生上浮现象，从而导致桩端与载体结合不紧密、发生脱节或桩被挤歪、挤断的情况。因此在成孔过程中因随时观察地面隆起情况，当隆起超出规范要求50mm时应立即停止施工，报告技术人员解决。

3、夯扩体施工时严格控制填充料材质和投入量。本工程填充料为粒径20～50mm的碎石，含泥量不得大于5﹪。投料量不宜小于0.5 m?，且不大于1.8m?。干硬性混凝土每次填入量控制在0.2m?左右，直至夯填至柱锤底部超过护筒5cm为宜。

4、严格控制三击贯入度。填充料夯填完毕后，采用锤径为355mm，质量为3.5t的柱锤，落距6m，连续3次锤击的累计下沉量即为贯入度。三击贯入度是载体桩的核心检测手段，必须满足设计不大于10㎝的要求，并且要保证一击比一击小或持平的原则。如不满足要求，则应继续填料夯击至满足三击贯入度要求。

5、桩身施工易发生缩颈和断桩现象，因此必须严格控制桩身混凝土灌注质量。施工时须注意两点，一是要严格控制混凝土质量，确保混凝土具有良好的和易性和塌落度，以便混凝土出管时顺利扩散；二是控制好拔管速度，拔管速度不得大于1m/min。

6、清理桩间土选用小型挖掘机进行开挖，挖土前标明桩头位置，以免挖断桩头。挖土预留10-15cm厚土层由人工清理至设计桩顶标高，防止机械对挤密土体的扰动。截桩头采用电锯切割，将桩头锯透后移除，严禁强制掰断桩头，造成桩顶以下桩身断裂。

7、质量控制的允许偏差

桩位的最大允许偏差分为两种状况，当桩径小于500mm时，桩位的最大允许偏差应该小于70mm，当桩径超过500mm时，桩位的最大允许偏差应该小于100mm；桩径允许偏差为-20mm；桩孔垂直度偏差不大于桩长的1.0%；填充料桩身混凝土灌注充盈系数不小于1.0且不大于1.3；桩顶混凝土超灌标高不小于0.5m；桩顶混凝土浮浆厚度不宜超过200mm。其他控制指标要满足规范和设计要求。

四、结束语

施工结束28天后，进行低应变桩体完整性检测、单桩承载力检测，复合地基荷载试验，各项指标均满足设计要求。结果表明，复合地基承载力大于200kPa，单桩承载力大于600kPa，达到极限荷载1200kN时累计沉降小于10mm，载体桩复合地基达到了加固软土地基的目的。通过载体桩复合地基在高速铁路软土地基中应用的工程实践和试验结果，充分体现了载体桩复合地基在加固软土地基中发挥了良好的作用，达到了预期的效果，在加之其在施工简便快速，废物利用，节约成本，环境保护等方面的经济和社会效益，载体桩复合地基作为一种新型的地基加固技术具有较好的发展前景。

参考文献：

[1]《复合载体夯扩桩设计规程》JGJ/T 135-2001

[2]江建.复合载体桩在邳州国际商城中的应用[J].建材与装饰，2014年52期。

[3]宋朝霞.复合载体桩施工技术的运用[J].城建档案，2009年10期。