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【摘要】结合工程实例，简要介绍复合载体夯扩桩在地基处理中的应用。
【关键词】复合载体；夯扩桩；施工方法
1、前言
复合载体夯扩桩作为一種新的施工工艺，是采用细长锤夯击成孔，将护筒沉到设计标高后，细长锤击出护筒底一定深度，分批向孔内投入填充料和干硬性混凝土，用细长锤反复夯实、挤密，在桩端形成复合载体，最后放置钢筋笼，灌注桩身混凝土而形成的桩，不仅能通过对桩周围土体进行挤密加固，以消除地基土的湿陷性，提高地基承载力，并且能穿透湿陷性黄土层直接将上部荷载传递到非湿陷性高承载力的持力层。由于夯扩桩能对桩端下部土体进行填料夯击形成复合载体，改变了原状土的物理力学性质，消除了桩端地基土的湿陷性，形成了一个人工桩端持力层，大大缩短了桩长，与普通钢筋混凝土桩相比最有明显的经济效益。现以秦安县某教学综合楼工程为例，对该技术在湿陷性黄土地基处理中的应用进行介绍。
2、工程概况
秦安县某中学教学综合楼为四层框架结构，建筑面积11922.79m2学生宿舍，四层框架结构，建筑面积9522.12m2。采用复合载体夯扩桩基础，设计桩径为430mm，桩长为7.3m，设计单桩承持力为800kN，基础设计等级Ⅱ级。
根据地质报告，建筑场地在钻探深度范围内，自上而下地层为第四系全新统耕土、冲洪积物粉质粘土、圆砾、粉土和圆砾。现将场地工程地质层自上而下分述如下：①耕土（Q4ml）：以人工回填粉质粘土为主，稍湿，可塑。含有黄褐色团块、碳屑、砂粒、植物残骸、腐殖质及少量生活垃圾等。该层土质不均匀，结构松散，力学性能差。层厚为：0.30～0.80m。②粉质粘土（Q4al+pl），灰黄色，稍湿～湿，呈硬塑～可塑状态。土质较均匀，刀切面稍有光泽，干强度中等，韧性较差，摇振反应无。含白云母碎片、黄褐色团块、铁锈黄团块、植物根系、腐殖质、砂粒等。层厚为：2.70～13.70m层顶埋深：0.30～0.80m；地基土承载力特征值110kPa。③圆砾（04al+pl）：杂色，湿～饱和，稍密～中密，骨架颗粒成份以变质岩为主，微一中等风化，呈亚圆状，磨圆状一般，级配良好，分选性差。骨架颗粒缝隙主要由中、粗砂及少量粉质粘土填充。粒径大于2mm占54.8%～94.80%，粒径小于0.075mm占3.1%～9.8%。局部有卵石，含泥量较大。层厚为：1.20～9.00m；层顶埋深：5.60～14.10m，地基土承载力特征值220kPa。③-1细～粗砂（Q4al+pl）：杂色，湿～饱和，中密，骨架颗粒成份以云母、石英、长石为主。含砾粒、铁锈黄团块、粉土团块等。粒径大于0.25mm占39.3%～86.6%，小于0.075mm的细粒土含量占总土重的4.8%～9.9%。层厚为：0.10～3.70m。③-2粉土（Q4al+pl）黄褐色，稍湿一湿，稍密。摇振反应中等，干强度低，韧性低，无光泽反应。土质较均匀，含有白云母碎片、黄褐色团块、铁锈黄团块、少量钙质结核。层厚为：0.30～5.20m。④粉质粘土（Q4al+pl）：灰黄色，湿，呈可塑～软塑状态。土质较均匀，刀切面稍有光泽，干强度中等，韧性较差，摇振反应无。含白云母碎片、黄褐色团块、铁锈黄团块、植物根系、腐殖质、砂粒等。层厚为：2.10～4.80 m；层顶埋深：13.10～15.30m；地基土承载力特征值105kPa。⑤圆砾（Q4al+pl）：杂色，饱和，稍密～密实，骨架颗粒成份以变质岩为主，微～中等风化，呈亚圆状，磨圆状一般，级配良好，分选性差。骨架颗粒缝隙主要由中、粗砂及少量粉质粘土填充。粒径大于2 mm占74.9%～91.1%，粒径小于0.075mm占6.2%～9.6%。未揭穿该层。该层最大揭露厚度为：4.80 m；层顶埋深：13.10～18.90 m；地基土承载力特征值260kPa。本次勘探期勘探深度有一层地下水，勘察期间地下水稳定水位埋深9.6～11.7m，地下水位随季节有所变化，变幅1.0m。根据本次勘察土工试验结果表明，该建筑场地内无湿陷性土分布，不考虑湿陷性对场地的影响。
3、基础方案的选择
3.1天然基础
由于建筑采用框架结构，柱网尺寸大，采用浅基础，钢筋砼的用量大，费用高。
3.2钻孔灌注桩
由于桩端持力层在地下水位以上，采用人工成孔灌注桩，降水及护壁费用较大。钻孔灌注桩在技术上是可行，但成本高。
3.3复合载体夯扩桩
复合载体夯扩桩是一种很成熟的基础施工工艺，已有设计规程《复合载体夯扩桩设计规程》（JGJ/T135-2001），它的最大特点是在基础施工过程中进行地基处理，具有承载力高、施工速度快、造价低、不需降水、安全可靠的特点，故最后优选复合载体夯扩桩方案。
4、复合载体夯扩桩的设计
根据岩土工程勘察报告，选粉质粘土层④为复合载体夯扩桩的持力层，根据《复合载体夯扩桩设计规程》（TGJ/T135-2001）选复合载体夯扩桩桩径430mm，桩距1.8m，桩长7.3m，计算单桩体承载力特征值：
qpa=fka+ηα×γ×（d-0.5）
Ra=up∑qsiali+qpaAe>Qk
满足设计要求
混凝土强度等级为C30，0.7fcAp=1257kN>Qk=800kN
抗压强度满足要求。
复合载体夯扩桩采用6φ12通长配筋，配筋率0.2%～0.15%，在桩顶部3～5d范围内箍筋加密，箍筋为φ10@100，加劲箍φ12@1500，混凝土保护层40mm。
纵筋嵌入承台梁的长度不得小于35d。
5、复合载体夯扩桩的施工
复合载体夯扩桩的施工工艺流程为：
移机就位→锤击护筒到设计深度提起夯锤→投填充料→夯击填充料→投干硬性混凝土→夯击干硬性混凝土→放入钢筋笼→灌注桩身混凝土到设计标高
为保证桩的承载力，桩进入持力层不应小于1m，投填应以三击贯入度控制，若三击贯入度不满足设计要求，应重复填料、夯实，直至三击贯入度满足设计要求为止，投填料不应小于0.5m3，也不宜大于1.8m3。
桩管灌注混凝土后振动拔管每次的高度0.5～1.0m，反插深度0.3～0.5m，拔管速度应控制在0.5m/min，在拔管时桩锤宜施压于管中混凝土顶面，且边施压边拔，防止缩劲、断桩。
6、质置控制
为了确保复合载体夯扩桩的施工质量，应从以下几方面进行控制：
（1）工程护筒达到设计标高，持力层应属低压缩性、高承载力、分布均匀的土层。为了保证桩身混凝土质量，施工前对原材料进行检验，严格按C30设计的配合比施工，混凝土坍落度控制在100～120mm范围内、充盈系数大于1.0，混凝土连续浇注，边浇边振，严格控制护筒提升速度。
（2）控制最后三击贯入度不大于100mm，是复合载体夯扩桩质量的决定因素，夯填材料在夯锤冲击作用下，使桩端下部2～4m范围内的土体得到了挤密加固。如果最后三击贯入度达不到要求，桩端挤密土体密实度和加固深度偏低，承载力达不到设计要求，可能造成桩的沉降较大。
（3）控制钢筋笼的制作与安放
主筋采用6根φ12，箍筋采用φ6@300螺旋钢筋笼，桩顶3～5倍桩身直径范围内箍筋采用φ6@100，每隔2m设一道φ12焊接加劲箍筋，混凝土保护层厚40mm，钢筋笼安放应准确到位，就位后固定。
（4）如果有地下水，应控制地下水，防止走浆、离析，应进行降水或作好护筒的封水工作，确保施工进度和施工质量。
（5）采用低应变动测法检测桩身的完整性，检测结果显示Ⅰ类桩占96%以上，未出现Ⅲ、Ⅳ类桩，满足设计要求。
结论：
采用复合载体夯扩樁处理地基，安全可靠，与钻孔灌注桩，条形基础相比，具有显著的经济效益。
【关键词】复合载体；夯扩桩；施工方法
1、前言
复合载体夯扩桩作为一種新的施工工艺，是采用细长锤夯击成孔，将护筒沉到设计标高后，细长锤击出护筒底一定深度，分批向孔内投入填充料和干硬性混凝土，用细长锤反复夯实、挤密，在桩端形成复合载体，最后放置钢筋笼，灌注桩身混凝土而形成的桩，不仅能通过对桩周围土体进行挤密加固，以消除地基土的湿陷性，提高地基承载力，并且能穿透湿陷性黄土层直接将上部荷载传递到非湿陷性高承载力的持力层。由于夯扩桩能对桩端下部土体进行填料夯击形成复合载体，改变了原状土的物理力学性质，消除了桩端地基土的湿陷性，形成了一个人工桩端持力层，大大缩短了桩长，与普通钢筋混凝土桩相比最有明显的经济效益。现以秦安县某教学综合楼工程为例，对该技术在湿陷性黄土地基处理中的应用进行介绍。
2、工程概况
秦安县某中学教学综合楼为四层框架结构，建筑面积11922.79m2学生宿舍，四层框架结构，建筑面积9522.12m2。采用复合载体夯扩桩基础，设计桩径为430mm，桩长为7.3m，设计单桩承持力为800kN，基础设计等级Ⅱ级。
根据地质报告，建筑场地在钻探深度范围内，自上而下地层为第四系全新统耕土、冲洪积物粉质粘土、圆砾、粉土和圆砾。现将场地工程地质层自上而下分述如下：①耕土（Q4ml）：以人工回填粉质粘土为主，稍湿，可塑。含有黄褐色团块、碳屑、砂粒、植物残骸、腐殖质及少量生活垃圾等。该层土质不均匀，结构松散，力学性能差。层厚为：0.30～0.80m。②粉质粘土（Q4al+pl），灰黄色，稍湿～湿，呈硬塑～可塑状态。土质较均匀，刀切面稍有光泽，干强度中等，韧性较差，摇振反应无。含白云母碎片、黄褐色团块、铁锈黄团块、植物根系、腐殖质、砂粒等。层厚为：2.70～13.70m层顶埋深：0.30～0.80m；地基土承载力特征值110kPa。③圆砾（04al+pl）：杂色，湿～饱和，稍密～中密，骨架颗粒成份以变质岩为主，微一中等风化，呈亚圆状，磨圆状一般，级配良好，分选性差。骨架颗粒缝隙主要由中、粗砂及少量粉质粘土填充。粒径大于2mm占54.8%～94.80%，粒径小于0.075mm占3.1%～9.8%。局部有卵石，含泥量较大。层厚为：1.20～9.00m；层顶埋深：5.60～14.10m，地基土承载力特征值220kPa。③-1细～粗砂（Q4al+pl）：杂色，湿～饱和，中密，骨架颗粒成份以云母、石英、长石为主。含砾粒、铁锈黄团块、粉土团块等。粒径大于0.25mm占39.3%～86.6%，小于0.075mm的细粒土含量占总土重的4.8%～9.9%。层厚为：0.10～3.70m。③-2粉土（Q4al+pl）黄褐色，稍湿一湿，稍密。摇振反应中等，干强度低，韧性低，无光泽反应。土质较均匀，含有白云母碎片、黄褐色团块、铁锈黄团块、少量钙质结核。层厚为：0.30～5.20m。④粉质粘土（Q4al+pl）：灰黄色，湿，呈可塑～软塑状态。土质较均匀，刀切面稍有光泽，干强度中等，韧性较差，摇振反应无。含白云母碎片、黄褐色团块、铁锈黄团块、植物根系、腐殖质、砂粒等。层厚为：2.10～4.80 m；层顶埋深：13.10～15.30m；地基土承载力特征值105kPa。⑤圆砾（Q4al+pl）：杂色，饱和，稍密～密实，骨架颗粒成份以变质岩为主，微～中等风化，呈亚圆状，磨圆状一般，级配良好，分选性差。骨架颗粒缝隙主要由中、粗砂及少量粉质粘土填充。粒径大于2 mm占74.9%～91.1%，粒径小于0.075mm占6.2%～9.6%。未揭穿该层。该层最大揭露厚度为：4.80 m；层顶埋深：13.10～18.90 m；地基土承载力特征值260kPa。本次勘探期勘探深度有一层地下水，勘察期间地下水稳定水位埋深9.6～11.7m，地下水位随季节有所变化，变幅1.0m。根据本次勘察土工试验结果表明，该建筑场地内无湿陷性土分布，不考虑湿陷性对场地的影响。
3、基础方案的选择
3.1天然基础
由于建筑采用框架结构，柱网尺寸大，采用浅基础，钢筋砼的用量大，费用高。
3.2钻孔灌注桩
由于桩端持力层在地下水位以上，采用人工成孔灌注桩，降水及护壁费用较大。钻孔灌注桩在技术上是可行，但成本高。
3.3复合载体夯扩桩
复合载体夯扩桩是一种很成熟的基础施工工艺，已有设计规程《复合载体夯扩桩设计规程》（JGJ/T135-2001），它的最大特点是在基础施工过程中进行地基处理，具有承载力高、施工速度快、造价低、不需降水、安全可靠的特点，故最后优选复合载体夯扩桩方案。
4、复合载体夯扩桩的设计
根据岩土工程勘察报告，选粉质粘土层④为复合载体夯扩桩的持力层，根据《复合载体夯扩桩设计规程》（TGJ/T135-2001）选复合载体夯扩桩桩径430mm，桩距1.8m，桩长7.3m，计算单桩体承载力特征值：
qpa=fka+ηα×γ×（d-0.5）
Ra=up∑qsiali+qpaAe>Qk
满足设计要求
混凝土强度等级为C30，0.7fcAp=1257kN>Qk=800kN
抗压强度满足要求。
复合载体夯扩桩采用6φ12通长配筋，配筋率0.2%～0.15%，在桩顶部3～5d范围内箍筋加密，箍筋为φ10@100，加劲箍φ12@1500，混凝土保护层40mm。
纵筋嵌入承台梁的长度不得小于35d。
5、复合载体夯扩桩的施工
复合载体夯扩桩的施工工艺流程为：
移机就位→锤击护筒到设计深度提起夯锤→投填充料→夯击填充料→投干硬性混凝土→夯击干硬性混凝土→放入钢筋笼→灌注桩身混凝土到设计标高
为保证桩的承载力，桩进入持力层不应小于1m，投填应以三击贯入度控制，若三击贯入度不满足设计要求，应重复填料、夯实，直至三击贯入度满足设计要求为止，投填料不应小于0.5m3，也不宜大于1.8m3。
桩管灌注混凝土后振动拔管每次的高度0.5～1.0m，反插深度0.3～0.5m，拔管速度应控制在0.5m/min，在拔管时桩锤宜施压于管中混凝土顶面，且边施压边拔，防止缩劲、断桩。
6、质置控制
为了确保复合载体夯扩桩的施工质量，应从以下几方面进行控制：
（1）工程护筒达到设计标高，持力层应属低压缩性、高承载力、分布均匀的土层。为了保证桩身混凝土质量，施工前对原材料进行检验，严格按C30设计的配合比施工，混凝土坍落度控制在100～120mm范围内、充盈系数大于1.0，混凝土连续浇注，边浇边振，严格控制护筒提升速度。
（2）控制最后三击贯入度不大于100mm，是复合载体夯扩桩质量的决定因素，夯填材料在夯锤冲击作用下，使桩端下部2～4m范围内的土体得到了挤密加固。如果最后三击贯入度达不到要求，桩端挤密土体密实度和加固深度偏低，承载力达不到设计要求，可能造成桩的沉降较大。
（3）控制钢筋笼的制作与安放
主筋采用6根φ12，箍筋采用φ6@300螺旋钢筋笼，桩顶3～5倍桩身直径范围内箍筋采用φ6@100，每隔2m设一道φ12焊接加劲箍筋，混凝土保护层厚40mm，钢筋笼安放应准确到位，就位后固定。
（4）如果有地下水，应控制地下水，防止走浆、离析，应进行降水或作好护筒的封水工作，确保施工进度和施工质量。
（5）采用低应变动测法检测桩身的完整性，检测结果显示Ⅰ类桩占96%以上，未出现Ⅲ、Ⅳ类桩，满足设计要求。
结论：
采用复合载体夯扩樁处理地基，安全可靠，与钻孔灌注桩，条形基础相比，具有显著的经济效益。