載體樁在呂梁某工程中的應用

劉 健

(呂梁市建筑勘察設計院，山西呂梁 033000)

0 引言

載體樁是由混凝土樁身和載體構成的樁，是一種全新的技術。載體由混凝土、夯實填充料、擠密土體三部分組成。其核心是基于深層土體的密實理論，載體樁的承載特性是受力擴散，因此它是一種擴展基礎，混凝土樁身將上部荷載傳遞到下部載體，再由載體傳遞并擴散到承載力高的持力層土體，承載力的驗算可以等效為擴展基礎的承載力驗算。填充料是為擠密混凝土樁端地基土體而填入的材料，包括碎磚、碎混凝土塊、水泥拌和物、碎石、卵石及礦渣等都可以作為填充料。擠密土體是填充料周圍被夯實擠密的土體的影響區(qū)域約寬2 m～3 m，深3 m～5 m，影響范圍廣。由于載體樁承載力主要來源于載體，且載體樁樁長較短，混凝土質量易保證、施工速度快、承載力高、造價低、保護環(huán)境，因而具有較高的性價比，所以在工業(yè)與民用建筑中得到了廣泛應用。本文即以載體樁在呂梁某工程中的應用為實例，介紹了載體樁在本地區(qū)的應用。

1 工程概況及場地工程地質條件

1．1 工程概況

該工程為呂梁某學校教學樓，平面尺寸70 m×20 m，七層框架結構，基礎埋深2．5 m，最大柱網(wǎng)尺寸9 000 mm×7 500 mm，設計要求單樁Ra=1 200 kN，樁徑450 mm，樁間距1．6 m。

1．2 場地工程地質條件

巖土勘察報告揭示，場地內地形平坦，地貌單元為三川河Ⅱ級階地，淺部地層主要為第四紀晚更新世以來形成的素填土、粉土、卵石層，各地基土主要物理力學性質指標見表1。

表1 土的物理力學指標

場地內本次勘察未見地下水，地基土對混凝土結構無腐蝕。

2 地基與基礎方案

根據(jù)建筑物結構、荷載、場地土特征，淺部土層承載力低，壓縮性高，天然地基土無法滿足建筑物的使用要求，經過多方面論證，最終決定采用載體樁。

3 設計及施工

1)載體樁以第③層卵石作為樁端持力層，樁徑D=450 mm，樁身混凝土強度等級為C30，平均有效樁長(樁身部分)為7．5 m，計算深度D=9．5，土的平均有效重度 16．5 kN/m3，根據(jù) GB 50007-2002建筑地基基礎設計規(guī)范［1］nd=4．4，載體樁承載力主要來源于載體，對于樁長小于10 m的樁，忽略其側阻力，以作為其安全儲備。

2)單樁承載力特征值計算:a．根據(jù)JGJ 135-2007載體樁設計規(guī)程［2］和現(xiàn)行國家標準GB 50007-2002建筑地基基礎設計規(guī)范［1］計算單樁承載力的特征值，fa=fak+nd(d －0．5)rm=260+4．4(9．5 －0．5) ×16．5=913 kPa，取三擊貫入度小于20 cm，根據(jù)《載體樁設計規(guī)程》表4．3．2 可知 Ae=2．6 m2，則 Ra=fa·Ae=913 ×2．6=2 373 kN＞1 200 kN，滿足設計要求。b．樁身材料強度驗算，根據(jù)JGJ 135-2007載體樁設計規(guī)程［2］4．3．3 條，N≤ψcfcAp=0．75 ×14．3 ×158 963/1．35=1 263 kN ＞1 200 kN，滿足要求。

其中，N為相應于荷載效應基本組合時，作用于載體樁單樁上豎向力設計值，kPa;fc為混凝土軸心抗壓強度設計值，kPa，應符合現(xiàn)行國家標準GB 50010混凝土結構設計規(guī)范的規(guī)定;Ap為樁身截面面積，m2;ψc為成樁工藝系數(shù)，樁身為預制樁時取0．8，現(xiàn)場灌注時取0．75。故設計單樁承載力特征值取Ra=1 200 kN。

4 施工質量控制

載體樁施工工藝簡單，易操作、質量容易保證，但控制不嚴也容易出現(xiàn)質量事故。施工時采用柱錘沖擊成孔，利用卷揚機反壓護筒成孔，達到設計標高后，再分批向孔內投入填充料，用柱錘反復夯實，達到設計要求后再填入混凝土夯擊，柱錘夯出護筒底1 cm～2 cm，避免從護筒底端進水、進泥，形成載體后，最后再施工混凝土樁身。與其他樁基礎相比，載體樁的承載力主要來源于載體，且載體樁為擠土樁，為保證施工質量，在施工中重點做好以下工作:

1)樁位測放要準確，樁位出現(xiàn)偏差后要采取補樁或加大承臺等措施。

2)夯填填充料應達到設計要求的三擊貫入度，三擊貫入度要依次減小或持平，避免出現(xiàn)假三擊。

3)混凝土澆筑要及時，防止樁底土隆起，提拔護筒的速度要慢，混凝土振搗棒應盡量向深部插入，遵從快插慢拔，防止樁身混凝土缺陷或縮頸。

4)成樁時應間隔跳打，間隔時間不少于3 d，嚴格控制相鄰樁的上浮量在20 mm以內。

5 質量檢測及沉降觀測

1)樁身完整性檢測。

根據(jù)JGJ 106-2003建筑樁基檢測技術規(guī)范［3］成樁10 d后，由樁基檢測機構進行了低應變檢測，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的10%，且不少于10根。經檢驗本工程全部為Ⅰ類樁或Ⅱ類樁，樁身完整性較好，滿足設計要求。

2)靜載荷試驗，檢驗單樁的豎向承載力，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的1%，不少于3根。本工程載體樁全部施工完畢10 d后，由樁基檢測機構對該樁基工程進行了三組靜載荷試驗，試驗樁在承載2 400 kN垂直荷載，未出現(xiàn)極限特征，呈緩變的拋物線型，卸載后殘余變形小于總變形量的20%，故單樁承載力特征值Ra滿足要求。

3)沉降觀測。

在建筑物施工期間及竣工兩年來，對建筑物的沉降進行了觀測，觀測數(shù)據(jù)表明，沉降較均勻穩(wěn)定，呈收斂趨勢，可見載體樁能減小不均勻沉降。

6 結語

1)實踐證明，載體樁在多層建筑物地基中具有很好的使用效果，在同等地質條件下，與鉆孔灌注樁相比，載體樁費用約為鉆孔灌注樁的70%，且混凝土成樁質量易保證，在呂梁具有良好的發(fā)展前景。

2)對于某些地質條件較好、擠密效果佳的土層，在施工載體樁時，可以不投填充料對樁端土體直接夯實。

3)施工時必須根據(jù)建筑物所處的地質條件和周圍的環(huán)境條件，綜合考慮施工方法。為了減小施工對已建建筑物的影響，可以采用無振感的施工方法進行施工，或者采取適當?shù)臏p振、隔振措施。

4)開挖地槽時應注意不要用挖掘機或推土機等重力機械強行推平，以免造成樁身斷裂，開挖宜在成樁15 d后進行。

［1］ GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規(guī)范［S］．

［2］ JGJ 135-2007，載體樁設計規(guī)程［S］．

［3］ JGJ 106-2003，建筑樁基檢測技術規(guī)范［S］．