夯扩挤密混凝土桩复合地基在工程中的应用

吴　宝　郑显春　周小龙

(河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)



夯扩挤密混凝土桩复合地基在工程中的应用

吴宝郑显春周小龙

(河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)

摘要:以某工程为例，介绍了夯扩挤密混凝土桩复合地基的加固机理及施工工艺.实践证明，该地基加固方法，地基处理效果好，承载力高，沉降小，造价低，工期短，在吸收常规挤密桩地基处理工法的优点基础上极大的弥补了其他工艺的不足，能够更好的适应山区冲洪积地层特点，达到既提高地基土承载力、消除湿陷性，又能很好调整地基土的不均匀性等多重要求.

关键词:夯扩挤密;混凝土桩;复合地基

1地基加固原理

对于山区地层而言，作为拟建物的受力层多为新近堆积土夹杂冲洪积角砾、碎石层或透镜体，地基持力层即不均匀又具有湿陷性，对于高层建筑其天然地基的承载能力一般也不能满足设计要求，所以，当在这类场地进行工程建设时，大部分需要进行复合地基处理，以提高地基土承载力，消除湿陷性，调整地基土的不均匀性[1].

夯扩挤密混凝土桩复合地基是指采用柱锤成孔后，将干硬性混凝土分层填入桩孔，并用柱锤夯实成桩的复合地基.柱锤冲击成孔时产生强大的夯击能，可将孔周土有效挤密，使其承载力得到很大的提高.另外，在分层回填干硬性混凝土夯实成桩过程中，不但桩体材料受到高能量夯击而密实度很大，而且桩周土受到二次挤密，使得桩周侧壁摩阻力大幅加强，进而单桩承载力会得到大大提高[2].在成孔及成桩施工时对桩间土的两次强力挤密作用还可有效减弱甚至完全消除地基土的湿陷性，对调节地基土的局部不均匀性也有很强的适用性.

2工程应用实例

2.1工程概况

张家口市某小区20#住宅楼，为张家口市桥西区某房地产开发公司开发建设，地上18层，地下1层，建筑面积22000 m2，全现浇剪力墙结构，筏板基础.

2.2水文地质条件

根据本场地的《岩土工程勘察报告》，拟建场地属于山前坡洪积裙地貌单元.本工程地层情况自上而下可分为四大层，具体表1如下:

表1

根据岩土工程勘察报告提供的资料，可不考虑该地下水对本工程建设的不利影响.

2.3地基处理方案选择

结构设计要求复合地基承载力特征值不小于280 kPa，复合地基压缩模量不小于20 MPa，建筑物最终沉降量≤60 mm.依据《岩土工程勘察报告》及拟建物基础埋深情况，本建筑物基础坐于③层粉土上，由于该层土的力学性质较差、承载力较低，且具有中等湿陷性及中等压缩性，不能满足设计提出的承载力及变形要求，须对之进行人工处理.后经各方会商，经过方案比较,本着经济合理、确保质量的原则,最终确定采用本课题组研究的夯扩挤密混凝土桩复合地基施工方案.

2.4桩的设计与布置

设计参数：桩径450 mm，桩长7.5 m～12 m(桩底坐于④层粉质粘土或④1层角砾上)，桩身混凝土强度等级C15，坍落度≤3 cm.桩数540根，采用矩形布桩，桩间距1620 mm×1660 mm(局部有所不同).

2.5复合地基施工工艺

(1)复验基槽尺寸及标高；

(2)布置材料仓库及搅拌场地，并配备水电线路；

(3)由施工单位测放建筑物控制轴线，测放完毕后让监理验收；

(4)严格按照桩位布置平面图测放桩位，并做好复检工作；

(5)检查桩机设备工作是否正常，移桩机就位，使柱锤中心与桩位中心位对齐；

(6)柱锤夯扩成孔：采用直径为37.5 cm、长度为5.0 m、重量为3.5 t的柱锤进行夯扩挤密成孔，采用隔排隔桩成孔方式，成孔完毕后及时做好成孔施工记录；

(7)夯填成桩：采用柱锤分层夯填干硬性混凝土，每次填料高度为70 cm，柱锤一阵击数为3击，柱锤落距为3.0 m；

(8)工程桩检测：根据规范选取试验桩数量，并且桩的龄期不得少于28 d，复合地基承载力可用单桩或单桩复合竖向静载荷试验确定；

(9)夯扩挤密干硬性混凝土桩竣工验收：在夯扩挤密干性混凝土桩各工序施工质量及各种材料经过检验全部合格、各项资料全部整理完毕后，报请甲方组织夯扩挤密干硬性混凝土桩竣工验收工作；

(10)碎石褥垫层施工：为了调节桩土应力比，在基础素混凝土垫层下设15 cm碎石褥垫层，当夯扩挤密干硬性混凝土桩竣工验收合格后进行碎石褥垫层施工工作，施工过程中严格控制各质量指标，使之满足设计要求；

(11)复合地基竣工验收：碎石褥垫层碾压完毕、各项质量指标经检验全部合格、各项资料全部整理完毕后，报请甲方组织复合地基竣工验收工作[3].

(12)人员及机械设备退场：经甲方、监理、监督站等有关部门检验，复合地基所有质量控制指标全部合格、所有资料全部整理完毕后，地基处理单位组织人员及机械设备退场.

2.6地基处理效果检测

该工程的夯扩挤密干硬性混凝土桩于2014年6月28日开工，7月10日完工.在复合地基施工完成后，按建设方及有关规范要求，抽取了3个点作竖向静载荷试验.处理后的复合地基的承载力特征值均大于280 kPa，压缩模量均不小于20 MPa，满足设计要求.另外，通过做桩间土探坑取原状样试验，得到试验结果如图1所示.分析试验数据，地基土湿陷性完全消除.从开工建设到竣工使用期间，通过对建筑物进行沉降观测，最大沉降值为32 mm，在允许变形范围内.

图1　地基处理前后的失陷性对比图

2.7经济效益

与原方案(CFG桩)比较，造价降低了25%，工期缩短了8天.

3结论

夯扩挤密桩工法在吸收常规挤密桩地基处理工法的优点基础上极大的弥补了其他工艺的不足，能够更好的适应山区冲洪积地层特点，达到既提高地基土承载力、消除湿陷性，又能很好调整地基土的不均匀性等多重要求.工程实践已经证明，夯扩挤密干硬性混凝土桩复合地基，地基处理效果很好，承载力高，沉降小，造价低，工期短，是一种值得应用的地基处理方法[4].

参考文献

[1]肖西卫，沈宇鹏，陈万成.夯扩挤密渣土桩在杂填土中的加固机理分析及应用[J].铁道建筑，2015(05)

[2]白振江等.夯扩挤密碎石桩在液化地基处理中的应用[J].南水北调与水利科技，2013(02)

[3]赵通.夯扩挤密桩复合地基的综合应用[J].中国科技博览，2011(20)

[4]王海泉，王志辉.夯扩桩在民用建筑地基处理中的应用[J].建筑施工，2009(26)

The Application on Composite Foundation of Expansion Compacting Concrete Pile in Engineering

WU Bao，ZHENG Xian-chun，ZHOU Xiao-long

(Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering，Zhangjiakou 075024，Hebei)

Abstract：Based on a project as an example,this paper introduces the reinforcement mechanism and construction technology on composite foundation of expansion compacting concrete pile.Practice proves that the foundation reinforcement method,the foundation treatment effect is good,and it has high bearing capacity,small settlement,low cost,short time limit.The method Greatly makes up for the deficiency of the other processes,it can adapt to the mountain diluvial stratigraphic characteristics.The beating capacity of foundation soil can be obviously improved，the collapsibility can be effectively eliminated and the inhomogeneity of the soil can be adjusted.

Key words：expansion compacting;concrete pile;composite foundation

收稿日期：2015-10-24

基金项目：张家口市科技局科研项目(1411050B)

作者简介：吴宝(1965-)，男，助理实验师.

中图分类号:TU 4

文献标识码：A