载体桩在皖南某工程中的应用

孔昊泉

载体桩在皖南某工程中的应用

孔昊泉

载体桩，又称复合载体夯扩桩，指由干硬性混凝土及碎石填充料等经细长锤夯扩而形成的复合载体和钢筋混凝土桩身构成的桩，具有挤密地基、扩大桩端面积的双重作用。复合载体由干硬性混凝土、填充料和挤密土体组成。填充料是为了增强混凝土桩端下土体的挤密效果而填充的材料。碎砖、碎混凝土块、水泥拌和物、碎石、卵石及矿渣等都可以作为填充料。挤密土体是填充料周围被夯实挤密的土体。复合载体构造示意由于载体桩承载力主要来源于载体，且载体桩桩长较短，混凝土质量易保证，因而具有较高的性价比，在工业与民用建筑中得到了广泛应用。本文以载体桩在皖南某工程中的应用为实例，介绍了载体桩在该地区的应用。

一、工程概况及场地工程地质条件

1.工程概况

该工程为皖南某办公楼，框架结构六层，基础埋深1.5m。

2.场地工程地质条件

拟建场地属风化残积土丘地貌，场地虽经人工整平，局部高差仍较大。场地内沿土层自上而下为粉土、砂质粘性土、强风化花岗闪长岩、粉土层。

3.地基与基础方案

根据建筑物结构、荷载、场地土特征，浅部土层承载力低，压缩性高，天然地基土无法满足建筑物的使用要求，经过多方面论证，最终决定采用载体桩。

二、设计及施工

载体桩以④层作为桩端持力层，桩径D=420mm，桩身混凝土强度等级为C40，平均有效桩长（桩身部分）为5～8m，载体桩承载力主要来源于载体，对于桩长小于10m的桩，忽略其侧阻力，以作为安全储备。

1.单桩承载力特征值

（1）按土质确定 Ra=fa·Ae=350×3.0=1050kN

式中：

fa——经深度修正后的载体桩持力层地基承载力特征值（kPa），应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）执行；

Ae——载体等效计算面积（m2），在没有当地经验时其值可按《载体桩设计规程》（JGJ135-2007） 中的表4.3.2选用，该工程取3.0。

（2）桩身材料强度验算

N≤ψc·fc·Ap

=0.75×19100×0.138=1976.8kN

式中：

N——相应于荷载效应基本组合时，作用于载体桩单桩上竖向力设计值（kPa）；

fc——混凝土轴心抗压强度设计值（kPa），应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010）的规定；

Ap——桩身截面面积（m2）；

ψc——成桩工艺系数，桩身为预制桩时取0.8，现场灌注时取0.75。

故设计单桩承载力特征值取Ra=1050kN。

2.施工质量控制

施工时采用柱锤夯击，护筒跟进成孔，达到设计标高后，柱锤夯出护筒底一定深度，再分批向孔内投入填充料，用柱锤反复夯实，达到设计要求后再填入混凝土夯击形成载体，最后再施工混凝土桩身。与其他桩基础相比，载体桩的承载力主要来源于载体，且载体桩为挤土桩，为保证施工质量，在施工中重点做好以下工作：

（1）三击贯入度控制在12～15mm。

（2）施工过程中严格控制相邻桩的上浮量，对于混凝土终凝后的相邻桩，其上浮量控制在15mm左右，对于混凝土处于流动状态的相邻桩，其上浮量控制在40mm左右。

三、质量检测及沉降观测

1.桩身完整性检测

成桩20d后，对桩基进行了低应变检测，数量为总桩数的10%，全部为Ⅰ类桩或Ⅱ类桩，桩身完整性较好，满足设计要求。

2.静载荷试验

载体桩全部施工完毕20d后，由桩基检测机构对该桩基工程进行了三组静载荷试验，停止加载时未达最大荷载，各桩基试验点在加荷范围内沉降稳定，曲线变化正常，单桩承载力特征值Ra≥1050kN。

3.沉降观测

在建筑物施工期间及竣工后，对建筑物的沉降进行了观测，观测数据表明，沉降较均匀，未超过变形允许值。

四、结论

实践证明，载体桩在多层建筑物地基处理中具有很好的经济效益，在同等地质条件下,与钻孔灌注桩相比，载体桩费用约为钻孔灌注桩的60%，且混凝土成桩质量易保证，在皖南地区具有良好的发展前景。

对于某些地质条件较好、挤密效果佳的土层，在施工载体桩时，可以不投填充料对桩端土体直接夯实。

施工时必须根据建筑物所处的地质条件和周围的环境条件，综合考虑施工方法。为减小施工对已建建筑物的影响，可以采用无振感的施工方法进行施工，或者采取适当的减振、隔振措施。

开挖地槽时应注意不要用挖掘机或推土机等重力机械强行推平，以免造成桩身断裂，开挖宜在成桩15d后进行

安徽省·水利部淮委水利科学研究院 232000）