載體樁在某小區(qū)煤矸石地基中的應(yīng)用

宋俊芳

（1.北方工業(yè)大學(xué)；2.北京礦建建設(shè)集團有限公司，北京 102300）

載體樁在某小區(qū)煤矸石地基中的應(yīng)用

宋俊芳1，2

（1.北方工業(yè)大學(xué)；2.北京礦建建設(shè)集團有限公司，北京 102300）

載體樁是由載體和混凝土樁身構(gòu)成的樁，其中載體是指由混凝土、夯實填充料和擠密土體三部分構(gòu)成的承載體。載體樁是一種新型樁體，因其具有造價低、施工方便、保護(hù)環(huán)境、承載力高等特點已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。文章介紹了載體樁在煤矸石地基中施工及需注意的問題。

載體樁；煤矸石；地基工程；受力機理；樁位定位

1 載體樁簡介

載體樁是指采用柱錘夯擊成孔，反壓護(hù)筒到設(shè)計標(biāo)高后，依次向孔內(nèi)填入碎磚及碎石等建筑垃圾作為填充料，通過柱錘反復(fù)夯實、擠密；當(dāng)滿足設(shè)計要求的三擊貫入度要求后，再向孔內(nèi)填入干硬性混凝土，柱錘夯實擠密形成載體；然后放置鋼筋籠、灌注混凝土或直接放置預(yù)應(yīng)力管節(jié)而形成的樁。由此可見，載體樁是由載體和混凝土樁身構(gòu)成的樁，其中載體是指由混凝土、夯實填充料和擠密土體三部分構(gòu)成的承載體。如圖1所示：

圖1 載體樁的構(gòu)成示意

2 載體樁施工技術(shù)

2.1 載體樁的受力機理

根據(jù)載體樁的構(gòu)成可知，載體樁通過樁身將荷載傳遞到載體，載體再將上部荷載傳遞到樁端持力土體。而載體由三部分組成，即混凝土、填充料、擠密土體，這三部分材料的壓縮模量逐級降低、承載力也逐級降低，因此下一層材料對于上一層材料來說是軟弱下臥層，故壓力傳遞到夯實填充料和擠密土體時被擴散，因此從樁身傳遞的附加應(yīng)力經(jīng)過三種材料逐級擴散，當(dāng)傳遞到持力土層時，附加應(yīng)力已大大降低，小于地基土的承載力，單樁承載力滿足設(shè)計要求。載體樁的荷載傳遞，具有以下特點：（1）樁端的承載面積擴大，上部荷載得以傳遞到更大面積的地基土上；（2）通過夯擴體的擴散作用，消除了樁端的應(yīng)力集中現(xiàn)象，將應(yīng)力逐層傳遞到天然持力土層；（3）在形成夯擴體的過程中，對其所在的土層進(jìn)行有效的加固擠密，形成“深層復(fù)合地基”，較大幅度地提高承載力，并消除樁端下被加固土層的較大部分的變形，從而減少建筑物建成后的總沉降量和差異沉降量。

2.2 載體樁優(yōu)勢

載體樁作為一種新型成樁工藝與傳統(tǒng)樁工藝相比具有以下優(yōu)點：

表1 載體樁優(yōu)點

3 工程實例

3.1 工程基本信息

惠澤家園3#、5#、6#、9#、10#樓工程，位于門頭溝廢棄煤礦煤矸石堆場，樁基設(shè)計為載體樁，單樁豎向承載力特征值600kN、800kN。樁徑430mm，樁基持力層為第③粘質(zhì)粉土層或⑤泥質(zhì)粉砂巖層，樁長5～10m。樁身混凝土強度等級C25，樁身配筋6Φ12，φ6@100/200。三擊貫入度不大于12cm。根據(jù)惠澤家園小區(qū)巖土工程勘察報告（GK：0717），本工程擬建場區(qū)在地貌單元上屬于山前坡洪積裙、人工整平地帶；勘察深度內(nèi)煤矸石素填土較厚，平均厚度8.40m，主要成分為碎石、煤矸石，上部含建筑垃圾，下部充填黏性土、煤泥、煤渣等雜填物，為人工堆填整平填土層，且年代較短，尚未完成自重固結(jié)、松散、漏漿嚴(yán)重、易坍塌，強度不均勻，不能作為天然持力層。②、③1、④層碎石厚度變化大，呈透鏡體狀，且埋藏較深，不宜做天然地基直接持力層。而③層黏質(zhì)粉土厚度變化較小、強度均勻，⑤層泥質(zhì)粉砂巖，強～中風(fēng)化，可作為良好持力層。

針對現(xiàn)場施工的基本狀況，施工方選擇了載體樁的模式用來完成施工。這是由于載體樁本身具備更好的受力特征與承載性，因而適合用來擴大整個地基具備的承載面積，對于樁端的較大應(yīng)力也進(jìn)行了相應(yīng)的消除。在具體施工的進(jìn)程中，載體樁有利于確保土層加固的實效性，在此基礎(chǔ)上完成相應(yīng)的擠密操作。由此可見，針對上述的工程有必要借助載體樁來開展全過程的施工，以此來增大復(fù)合地基具備的深度，保持最基本的樁基形狀。

3.2 樁位定位改進(jìn)

3.2.1 本工程載體樁坐落在煤矸石地基上，由于煤矸石松散，載體樁定位偏差大。為克服該困難，采取在煤矸石上鋪400mm厚的素土，碾壓夯實后重新定位。

3.2.2 在煤矸石地質(zhì)中施工，由于煤矸石疏松，樁機反壓后樁位偏差較大。我們對樁機進(jìn)行了改造即在護(hù)筒外加焊兩個厚度為1cm半圓加勁鋼圈，形成鋼護(hù)圈，使鋼圈與護(hù)筒之間保持約3cm間隙，并將加勁鋼圈與樁機進(jìn)行焊接固定，在夯擊作業(yè)時鋼圈對護(hù)筒位移起到了一定的約束作用，進(jìn)而保證了樁位偏差在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

具體在完成樁基定位的全過程中，針對樁基所處的地下土層應(yīng)當(dāng)予以充分關(guān)注。通常情況下，施工流程中很可能會遇到疏松程度較高的地下土層，對此如果運用常規(guī)的措施來完成定位，則存在較大可能出現(xiàn)定位中的偏差。為了改進(jìn)現(xiàn)狀，有必要把特定厚度的素填土攤鋪于土層上側(cè)，以此來確認(rèn)新的樁基位置。

3.3 填充材料改進(jìn)

傳統(tǒng)的填充材料一般為碎磚石、碎混凝土塊，本工程由于坐落在廢棄的煤矸石堆場上，煤矸石分布豐富，通過試樁發(fā)現(xiàn)采用煤矸石作為填充料能夠滿足樁基設(shè)計承載力要求。本工程通過試樁、現(xiàn)場工程樁施工及樁身檢測，充分證明煤矸石是一種經(jīng)濟、環(huán)保、質(zhì)量可靠的樁基填充材料。

3.4 載體樁質(zhì)量檢測

3.4.1 靜載荷試驗結(jié)果。

表2 靜載荷試驗結(jié)果

以3#樓的三根試驗樁（37號、87號、124號）Q-S曲線（見圖2）為例：

由上述單樁豎向抗壓靜載試驗結(jié)果可以看出：試樁加載到最大荷載均未達(dá)到破壞，且Q-S曲線無明顯的拐點和陡降段，為一條完整連續(xù)的平緩、勻滑曲線。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》和《載體樁設(shè)計規(guī)程》中有關(guān)條文規(guī)定，可確定試樁承載力特征值大于等于600km。

3.4.2 低應(yīng)變動測結(jié)果：

表3 低應(yīng)變動測結(jié)果

3.5 檢測結(jié)果評價

經(jīng)對五棟樓15根單樁豎向抗壓靜載試驗可知，單樁豎向抗壓承載力特征值滿足設(shè)計要求；經(jīng)對83根樁低應(yīng)變樁身結(jié)構(gòu)完整性試驗，其中Ⅰ類樁97.6%、Ⅱ類樁2.4%，試樁樁身結(jié)構(gòu)性較好，表明本工程載體樁的施工工藝和技術(shù)措施是可行的。

4 結(jié)語

本文以載體樁在北京市門頭溝區(qū)惠澤家園小區(qū)的實踐應(yīng)用的背景下，分析了載體樁的施工技術(shù)及工程實踐，通過現(xiàn)場實際情況，總結(jié)出一些載體樁在煤矸石地基中施工中應(yīng)該注意的一些要點：（1）樁點定位存在困難時，可采取鋪設(shè)400～500mm素土，碾壓夯實后再定位；（2）載體樁基施工時，應(yīng)采取合理的夯擴順序，宜采取“先深后淺、先大后小”的總體原則，自中間向兩個方向或四周對稱施打，當(dāng)一側(cè)毗鄰建筑物時，由毗鄰建筑物處向另一方向施打；（3）施工中應(yīng)嚴(yán)格控制拔管速度，避免造成樁身縮頸，確保樁身質(zhì)量；（4）載體樁成孔時有較強振感，對周圍環(huán)境會產(chǎn)生一定的影響，在實際施工過程前應(yīng)充分考慮這一因素，提前做好周邊居民的溝通工作，采取有效的減隔振措施，以減少對周圍居民的影響。

[1]沈保漢，王繼忠．載體樁技術(shù)的誕生與發(fā)展[J]．工程勘察，2009，（S1）.

[2]王繼忠．載體樁的受力機理與技術(shù)創(chuàng)新[J]．工程勘察，2009，（S1）.

[3]朱曉姝，王東坡．復(fù)合載體夯擴樁在大荷載工業(yè)建筑中的應(yīng)用[J]．安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，（2）.

[4]金曉，周裕利，胡岱文．載體樁在某地基處理工程中的應(yīng)用研究[J]．廣州建筑，2012，（6）.

[5]董頗．夯擴擠密煤矸石樁在某住宅小區(qū)地基處理中的應(yīng)用[J]．煤炭工程，2009，（5）.

[6]陸雁飛，沈建華．載體樁在某軟土地基工程中的應(yīng)用[J]．南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，（1）.

（責(zé)任編輯：蔣建華）

TD88

1009-2374（2017）12-0064-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.033

宋俊芳（1974-），女，河北邯鄲人，北方工業(yè)大學(xué)學(xué)生，北京礦建建設(shè)集團有限公司高級工程師，研究方向：建筑施工技術(shù)質(zhì)量管理。

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