載體樁在云南燃料二廠小團(tuán)山生活區(qū)國工礦棚戶區(qū)改造項(xiàng)目中的應(yīng)用與探索

張廣興 趙建新

（云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)勘察院有限公司，云南 昆明 650228）

一、載體樁的定義

載體樁是由混凝土樁身和復(fù)合載體構(gòu)成的樁。根據(jù)樁身施工的方法不同分為現(xiàn)澆載體樁和預(yù)制樁身載體樁。載體樁是一種新的專利技術(shù)，它選擇下部層位穩(wěn)定、土性較好的土層作為被加固土層，以樁端土體為研究對(duì)象，利用重錘沖擊成孔、沉管，當(dāng)沉管到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，對(duì)樁端連續(xù)進(jìn)行填料、夯實(shí)操作，用三擊貫入度作為控制指標(biāo)（三擊貫入度為錘重35kN，上提6.0m，自由落體時(shí)三次貫入的累計(jì)深度），再填以干硬性混凝土或水硬性材料進(jìn)行夯實(shí)，使樁端以下深度為3～5m、直徑為2～3m約10m3的土體得到最有效的加固擠密，自上而下形成了由干硬性混凝土（水硬性材料）、填充料、擠密土體組成的復(fù)合載體，然后再放置鋼筋籠、灌注混凝土形成載體樁。

二、載體樁的受力機(jī)理

當(dāng)承受豎向荷載作用下，載體樁荷載主要由載體承受，側(cè)摩阻只占很小的比例。從受力上分析，其受力類似一個(gè)擴(kuò)展基礎(chǔ)。樁身可以等效為一傳力桿件，復(fù)合載體受力等效為擴(kuò)展基礎(chǔ)的受力。采用承臺(tái)梁和載體樁的基礎(chǔ)，其受力即可以等效為條形基礎(chǔ)的受力；采用獨(dú)立承臺(tái)，載體樁的受力可以等效為柱下一獨(dú)立基礎(chǔ)的受力；采用滿堂布置的載體樁，則其受力可以等效為筏板基礎(chǔ)的受力。

三、載體樁的特點(diǎn)及影響因素

載體樁具有以下技術(shù)特點(diǎn)：1.該技術(shù)具有樁基的承載特性；2.單樁豎向承載力高，是同等條件下普通灌注樁承載力的3～5倍；3.應(yīng)用范圍廣；4.施工工藝簡單，施工質(zhì)量易控制；5.可消耗大量的建筑垃圾，造價(jià)低，保護(hù)環(huán)境。

影響載體樁承載力的因素主要有以下幾個(gè)方面：1.與被加固土層的擠密程度和持力層的物理力學(xué)性能有關(guān)；2.與填充料數(shù)量有關(guān)；3.與三擊貫入度有關(guān)；4.與樁間距有關(guān)。

四、載體樁施工工藝

1.在樁位處挖直徑等于樁身直徑、深度約為500mm的樁位圓柱孔，移機(jī)就位；2.提起夯錘后快速下放，使夯錘出護(hù)筒，入土一定深度；3.用副卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩對(duì)護(hù)筒加壓，使護(hù)筒底面與錘底齊平；4.重復(fù)2、3的步驟，將護(hù)筒沿垂直沉入到設(shè)計(jì)深度；5.提起夯錘，通過護(hù)筒投料孔向孔底分次投入填充料，并進(jìn)行大能量夯擊；6.填充料被夯實(shí)后，在不再填料的情況下連續(xù)夯擊三次并測(cè)出三擊貫入度，若三擊貫入度不滿足設(shè)計(jì)要求，重復(fù)5和6的步驟，直至三擊貫入度滿足設(shè)計(jì)要求為止；7.通過護(hù)筒投料孔再向孔底分次投入設(shè)計(jì)需要的干硬性混凝土，并進(jìn)行夯擊；8.放入鋼筋籠；9.灌注樁身混凝土。

五、載體樁的工程應(yīng)用

（一）工程概況

擬建的云南燃料二廠小團(tuán)山生活區(qū)國有工礦棚戶區(qū)改造項(xiàng)目位于云南省楚雄彝族自治州楚雄市紫溪鎮(zhèn)，距離鎮(zhèn)政府駐地約1.5km，場(chǎng)地北側(cè)為G56杭瑞高速（楚大段）；場(chǎng)地南側(cè)坡腳處緊鄰G320國道；場(chǎng)地東側(cè)為云南燃二化工有限公司玻璃分廠廠區(qū)；場(chǎng)地西側(cè)仍為生活區(qū)內(nèi)其它已有建構(gòu)筑物及設(shè)施。本工程為8棟層數(shù)均為6層（無地下室），建筑高度18.9m，框架結(jié)構(gòu)的建筑物（群）。場(chǎng)地地貌單元屬丘陵地貌，工程場(chǎng)區(qū)坐落于一緩丘斜坡之上，受早期生活區(qū)內(nèi)工程建（構(gòu)）筑物、道路、基礎(chǔ)設(shè)施等工程建設(shè)的影響，原自然斜坡經(jīng)人工改造、平整后，呈順山勢(shì)逐級(jí)降低的臺(tái)階狀人工坡（臺(tái)）地?？傮w地勢(shì)呈北高南低、西高東低。

（二）場(chǎng)地巖土工程條件

受拆遷原有建（構(gòu)）筑物影響，場(chǎng)地表層廣泛分布有厚度不一的人工填土層（包括素填土及堆置于地表的雜填土層）；淺部以坡洪積的黏性土層為主，中部以殘坡積的黏性土和粉（砂）性土層為主（土性的差異主要受下伏風(fēng)化巖巖性控制）；下伏由中-厚層狀的白堊系下統(tǒng)高豐寺組第二段（k1g2）砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)砂巖組成。

①1雜填土：雜色，稍濕，以大量砼塊、磚塊、碎石等建筑垃圾為主，部分地段混有少量黏性土和生活垃圾，勘探點(diǎn)揭露層厚為0.2～1.0m。

①2素填土：褐紅、黃褐、紫紅、紅夾黃等色，稍濕，以黏性土為主，部分地段頂部為10～15cm砼地坪，一般為可塑-硬塑狀態(tài)，局部堅(jiān)硬狀態(tài)，高壓縮性，孔隙較大，勘探點(diǎn)揭露層厚0.3～1.2m。

②粉質(zhì)黏土：褐黃、黃夾灰白、紅褐、紫紅色，稍濕，以可塑狀態(tài)為主，局部為硬塑狀態(tài)，中偏高壓縮性，局部高壓縮性，勘探點(diǎn)揭露層厚0.5～11.2m。

②1孤石體：紅褐、紫紅色，巖性為強(qiáng)-中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，巖芯多呈柱狀或少量塊狀，揭露厚度為0.8～3.7m不等。

②2黏土：灰褐、深灰色，稍濕，可塑狀態(tài)，中偏高壓縮性，僅部分勘探點(diǎn)揭露。

②3粉土：黃褐、紅褐、紫紅、黃灰色，濕，稍密狀態(tài)，局部中密狀態(tài)，中壓縮性，僅部分勘探點(diǎn)揭露。

③粉質(zhì)黏土：紫紅色、紅褐、黃紅色，稍濕，硬塑-堅(jiān)硬狀態(tài)，中壓縮性，勘探點(diǎn)揭露層厚0.5～12.0m。

③1粉土：紫灰色、黃褐、紫紅色，稍濕，中密狀態(tài)，局部稍密狀態(tài)，中壓縮性，勘探點(diǎn)揭露層厚1.8～18.8m。

④強(qiáng)-中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖：紅褐、紫紅色，局部黃灰色，稍濕，厚-巨厚層狀結(jié)構(gòu)，巖芯多呈長柱狀、少量短柱狀，單軸飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為3.48MPa，巖石軟化系數(shù)平均值＜0.75，屬軟化巖石，產(chǎn)狀約為205°∠41°，層間夾④1層強(qiáng)-中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。

④1強(qiáng)-中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：紫紅、紫灰色，局部黃灰色，稍濕，致密堅(jiān)硬，中厚-厚層狀結(jié)構(gòu)，巖芯多呈碎塊狀、少量短柱狀，RQD值約30%～50%（多屬差的），鉆進(jìn)過程較難，單軸飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為12.69MPa。

（三）單樁靜載荷試驗(yàn)極限承載力

本工程載體樁設(shè)計(jì)樁徑為450mm，樁長約為8.0m，持力層為③層粉質(zhì)黏土或③1層粉土，樁身設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，單樁豎向承載力特征值為850KN，最后三擊貫入度不大于10cm。試樁完成后，通過載體樁豎向靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)，單樁極限承載力均超過了1700KN，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求（試驗(yàn)結(jié)果見下圖2所示）。

圖2 單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果圖

（四）建筑物沉降

通過第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)擬建項(xiàng)目6期的建筑物沉降觀測(cè)結(jié)果顯示，累計(jì)絕對(duì)沉降量為3.19mm～5.55mm，日平均沉降量為0.01mm/d～0.03mm/d，建筑物沉降速率未出現(xiàn)較大的陡降和突降的異?，F(xiàn)象，也未出現(xiàn)較大的不均勻沉降，均滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

（五）經(jīng)濟(jì)效益分析

設(shè)計(jì)單位通過兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)對(duì)比，即載體樁和勘察報(bào)告中所建議的人工挖孔灌注樁（樁徑約0.8～1.0m，樁長約8.0m），如下表1所示：

表1 人工挖孔灌注樁和載體樁的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比表

通過上表及兩種方案設(shè)計(jì)的基樁數(shù)量，人工費(fèi)、材料費(fèi)及機(jī)械費(fèi)用等綜合計(jì)算，載體樁總投資費(fèi)用比人工挖孔灌注樁節(jié)約25%以上。

六、結(jié)語

載體樁具有施工工期短、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量可靠、能消耗大量建筑垃圾等顯著優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)施的過程中根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況，選擇合理的設(shè)計(jì)參數(shù)；同時(shí)在施工過程中控制好砼的坍落度和拔管速度，采取合理的打樁順序和事件間隔；在施工完成后，利用反射波對(duì)載體樁樁身與夯擴(kuò)體之間的膠結(jié)狀況進(jìn)行判斷，再通過靜載試驗(yàn)確定單樁承載力，這樣載體樁的工程質(zhì)量就能得到有力的保障。它也是高層建筑可嘗試的較為理想的樁型，有推廣應(yīng)用的價(jià)值。