關于載體樁在軟土地基中設計與施工的總結

張 謙

(澤州縣建筑設計室，山西 晉城 048000)

關于載體樁在軟土地基中設計與施工的總結

張 謙

(澤州縣建筑設計室，山西 晉城 048000)

結合載體樁的工作機理和適用范圍，對載體樁在巴公中學圖書信息樓工程中的應用技術作了研究，通過計算單樁承載力與沉降量，闡述了載體樁的設計方法，并針對影響載體樁承載力的常見問題提出了解決方法，為載體樁的應用積累了經驗。

載體樁，基礎，承載力，設計

1 載體樁的工作機理和適用范圍

1)載體是由混凝土、夯實填充料、擠密土體三部分構成的承載體。載體樁由兩部分組成，即上部的鋼筋混凝土樁身和下部的載體。載體樁通過柱錘夯擊成孔，待護筒到達設計標高后，不斷填入建筑垃圾再用重錘反復夯實，通過三擊貫入度、填入量等技術指標來控制夯實的密實程度，最后再添加一定量的干硬性混凝土并夯實，這樣就形成由內向外分別為干硬性混凝土、填充料和擠密土體形成的加固載體，從而使樁端土體得到最優(yōu)的密實，有效地將上部荷載傳遞給下面的持力土層，從而大大提高土體的承載力。載體樁結構示意圖如圖1所示。

2)載體樁持力層是直接承受載體樁傳遞荷載的土層，被加固土層是指載體所在的土層。故選擇的持力層必須能夠滿足上部結構的荷載和變形的要求，也就是說當上部結構的荷載通過載體傳遞到所選持力層時，該持力層土層的地基承載力必須大于上部結構所傳遞下來的壓力，同時地基持力土層的變形也必須滿足建筑結構的要求。而選擇的被加固土層也須滿足土體的被加固性。根據(jù)JGJ 135—2007載體樁設計規(guī)程規(guī)定，被加固土層宜為碎石土、砂土、粉土及可塑、硬塑狀態(tài)的粘性土，但由于粘性土細顆粒較多，顆粒之間的粘聚力大，被加固性較其他幾種土相對差些，尤其是軟塑～流塑狀態(tài)的粘性土，由于其一般含水量高，可加固性差。因此宜優(yōu)先選用顆粒較粗的土體作為被加固土層。

3)當載體樁持力層為含水量較大的粘性土時，試樁施工完畢后，應重點觀測負水壓力的影響，不要被“假象三擊貫入度”所迷惑；當試樁不能滿足設計要求時，應重點考慮改換填充料材質，有時因地制宜選用三七灰土可以得到很好的效果。

2 工程實例

2.1 工程概況

澤州縣巴公鎮(zhèn)政府巴公中學圖書信息樓位于山西省晉城市澤州縣巴公鎮(zhèn)巴公一村村東南部，本工程地上5層，結構形式為框架結構，基礎為載體樁基承臺基礎，基礎底標高為-2.000 m。根據(jù)太原市興華巖土工程勘察質量檢測有限公司2010年5月提供的《澤州縣巴公鎮(zhèn)中學二期工程巖土工程勘察報告》<詳勘>，場地土分布如表1所示。

表1 場地土層分布表

該場地土類別為Ⅱ類,擬建場地為較穩(wěn)定性場地，天然地基視為不均勻地基，場地土無液化；勘察期間無地下水。依據(jù)巖土工程勘察報告和該工程上部結構體系,設計單位經性價比分析，優(yōu)先推薦采用載體樁承臺基礎,設計方案為樁徑450 mm,樁長7.60 m～13.5 m,承臺下布樁。樁端進入第③層粉質粘土層不小于1.5 m，共布樁177根。載體樁必須進行樁身完整性檢測和豎向承載力檢測；依據(jù)JGJ 135—2007載體樁設計規(guī)程的規(guī)定及該工程的重要性類別(學校類建筑為乙類)，本工程樁樁身完整性檢測數(shù)量為總樁數(shù)的100%，即177根工程樁全部進行樁身完整性檢測，且均為Ⅰ類樁；工程樁承載力檢測采用靜載荷試驗，檢測數(shù)量為30根，且均可滿足工程要求。

2.2 載體樁的設計

1)單樁承載力的計算。載體樁的樁身只是一個傳力桿，只需樁身將上部荷載傳遞給復合載體即可，根據(jù)自己多年設計的工程經驗，本工程地上僅有5層，建筑荷載相對較小，選用φ450樁就可滿足樁身強度要求。根據(jù)本工程地質勘察報告，選第③層粉質粘土為本工程地基持力土層，該土層為中壓縮性土，地基承載力特征值較高，很適合作為本工程復合載體的持力層；依據(jù)基底標高，確定設計載體樁有效樁長為8.2 m。

依據(jù)《載體樁設計規(guī)程》，單樁承載力標準值為：

Fa=160+1.6×14.3×(8.2+2.0-0.5)=381.94 kPa。

初步確定三擊貫入度為15 cm，根據(jù)規(guī)范查表Ae取值為2.20 m2，故:

Ra=faAe=381.94×2.2=840.27 kN。

本次設計暫取單樁承載力為800 kN。

設計樁身混凝土強度等級取C25，即fc=11.9 N/mm2，樁身混凝土強度驗算：

成煤后期為內陸環(huán)境，以內陸中的河床相和泥炭沼澤相沉積為主。河流對煤層的沖蝕明顯增強。這種趨勢直至泥炭沼澤環(huán)境(坑洼處)大面積砂巖、泥巖的生成。晚期受秦嶺-大別山古陸和華夏系構造影響(晉豫交界)，整個區(qū)域過渡為河流發(fā)育的沖積平原，沉積了厚度比較穩(wěn)定的中細粒砂巖。

0.7fcAp=0.7×11.9×3.14×450×450/4=1 324 kN。

大于800 kN，樁身混凝土強度滿足設計要求。

2)樁身配筋按構造要求進行。

3)沉降驗算。依據(jù)規(guī)程公式4.5.7-1與4.5.7-2，經計算載體樁變形s=24.2 mm，滿足規(guī)范要求。

2.3 試樁

1)通過試樁確定土層分布情況、設計參數(shù)選取、三擊貫入度等，以指導下一步工程樁的大面積施工。

2)工程樁施工前應先試樁，每項單體工程不得少于3根，滿足設計要求后方可正式施工。

2.4 影響載體樁承載力的常見問題及解決思路

1)三擊貫入度。載體的形成主要依靠重錘反復夯實填充料，而夯實的密實程度主要用三擊貫入度來衡量；但對于含水量比較大且滲透性比較好的土層時，由于取出夯錘后馬上會有水進入夯坑，這樣再加入填充料夯擊時，所反映的三擊貫入度就會由負水壓力貢獻一部分，而隨著時間的推移，負水壓力又會慢慢釋放，從而造成載體樁承載力的降低；例如，澤州縣殘疾人康復中心為地下2層，地上11層，載體樁施工時適逢雨季，再加上地基持力層自身含水量較大，三擊貫入度達到10 cm時，工程試樁承載力不能滿足設計要求，最后采用三七灰土進行水封后，三擊貫入度僅達到15 cm時，工程試樁承載力就能滿足設計要求。

2)相鄰樁的相互影響。對于夯擴成孔載體樁，一方面是樁身形成時要對周側土體進行擠壓；另一方面是載體形成時夯填填充料的過程中對載體周側土體進行擠密；這種施工工藝對周邊土體擠密程度非常大，處理不當往往會對鄰樁造成縮頸，甚至斷樁。特別是對于粉質粘土，在間距不太大且大面積載體樁施工后極易造成相鄰樁向上平移，最終影響載體樁的地基承載力等。比如，晉城某煤礦職工公寓樓，恰巧載體樁的被加固土體和載體樁的持力層均為粉質粘土，場地正方形布置載體樁且間距為1.8 m，采用間隔跳打；靜載荷試驗時荷載加到600 kN時突然沉降3.6 cm。對于間距較小且滿堂布置時，我們往往采用預鉆孔成孔，或盡量選地基承載力特征值較高的土層作為持力層(減少填充量及載體的體積)等來滿足工程的要求。

3)樁身與載體結合處處理不當。載體樁主要由兩部分組成，即樁身和載體；樁身作為傳力桿主要用來將上部荷載傳遞給載體；載體用來將傳遞來的荷載再二次傳遞給地基土體；可見當二者不能協(xié)調作用時，將直接影響到載體樁的承載能力，因此，樁身與載體結合處的承上啟下作用也是至關重要的。比如，某工程施工完靜載荷試驗時，對承載力不滿足要求的樁開挖后發(fā)現(xiàn)樁身與載體間夾有厚度不等的土體。對此，采取措施嚴密控制施工工藝和程序，并預檢測樁身完整性，發(fā)現(xiàn)樁身與載體結合處出現(xiàn)夾土現(xiàn)象，及時錘擊樁頂消除不結合現(xiàn)象。

3 總結及建議

1)載體樁樁身作為傳力桿件，載體相當于無筋擴展基礎，該方法充分利用了地下較硬土層和鋼筋混凝土的強度，有效提高了地基承載力，大量節(jié)約了建筑材料；該工程節(jié)省費用達到了20%～30%，取得了較好的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

2)建議在施工前期和施工中要加強管理，采用信息化動態(tài)施工；根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對可能出現(xiàn)的一些情況提前預判，做到未雨綢繆，盡量減少質量事故的發(fā)生，對已發(fā)生的問題，應及時采取必要的措施進行現(xiàn)場解決，如情況比較嚴重或復雜，應及時通知建設單位、設計單位等相關單位到現(xiàn)場排除，保證工程樁的質量安全。

3)該工程設計未考慮群樁效應的作用，而實際工程中均為群樁，故應在以后的設計施工中，充分考慮群樁效應的影響，將會產生更大的經濟效益。

[1] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規(guī)范[S].

[2] JGJ 135—2007，載體樁設計規(guī)程[S].

[3] 龔曉南.地基處理手冊[M].第3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[4] JGJ 94—2008，建筑樁基技術規(guī)范[S].

[5] 楊啟安.載體樁的設計與計算[J].建筑結構，2005(sup):18-19.

Summary on the carrier pile design and construction in soft soil foundation

Zhang Qian

(ZezhouBuildingDesignOffice,Jincheng048000,China)

Combining with carrier pile working mechanism and application scope, the paper studies the application technology of carrier pile in Bagong middle school library information building engineering, describes the carrier pile design methods through calculating the single pile bearing capacity and settlement, and puts forward solving methods to common bearing capacity problems of carrier pile, which has accumulated experience for carrier pile application.

carrier pile, foundation, bearing capacity, design

2014-11-20

張 謙(1973- )，男，工程師

1009-6825(2015)04-0076-02

TU471.8

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