刘 健

(吕梁市建筑勘察设计院，山西吕梁 033000)

0 引言

载体桩是由混凝土桩身和载体构成的桩，是一种全新的技术。载体由混凝土、夯实填充料、挤密土体三部分组成。其核心是基于深层土体的密实理论，载体桩的承载特性是受力扩散，因此它是一种扩展基础，混凝土桩身将上部荷载传递到下部载体，再由载体传递并扩散到承载力高的持力层土体，承载力的验算可以等效为扩展基础的承载力验算。填充料是为挤密混凝土桩端地基土体而填入的材料，包括碎砖、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的影响区域约宽2 m～3 m，深3 m～5 m，影响范围广。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、施工速度快、承载力高、造价低、保护环境，因而具有较高的性价比，所以在工业与民用建筑中得到了广泛应用。本文即以载体桩在吕梁某工程中的应用为实例，介绍了载体桩在本地区的应用。

1 工程概况及场地工程地质条件

1．1 工程概况

该工程为吕梁某学校教学楼，平面尺寸70 m×20 m，七层框架结构，基础埋深2．5 m，最大柱网尺寸9 000 mm×7 500 mm，设计要求单桩Ra=1 200 kN，桩径450 mm，桩间距1．6 m。

1．2 场地工程地质条件

岩土勘察报告揭示，场地内地形平坦，地貌单元为三川河Ⅱ级阶地，浅部地层主要为第四纪晚更新世以来形成的素填土、粉土、卵石层，各地基土主要物理力学性质指标见表1。

表1 土的物理力学指标

场地内本次勘察未见地下水，地基土对混凝土结构无腐蚀。

2 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。

3 设计及施工

1)载体桩以第③层卵石作为桩端持力层，桩径D=450 mm，桩身混凝土强度等级为C30，平均有效桩长(桩身部分)为7．5 m，计算深度D=9．5，土的平均有效重度 16．5 kN/m3，根据 GB 50007-2002建筑地基基础设计规范［1］nd=4．4，载体桩承载力主要来源于载体，对于桩长小于10 m的桩，忽略其侧阻力，以作为其安全储备。

2)单桩承载力特征值计算:a．根据JGJ 135-2007载体桩设计规程［2］和现行国家标准GB 50007-2002建筑地基基础设计规范［1］计算单桩承载力的特征值，fa=fak+nd(d －0．5)rm=260+4．4(9．5 －0．5) ×16．5=913 kPa，取三击贯入度小于20 cm，根据《载体桩设计规程》表4．3．2 可知 Ae=2．6 m2，则 Ra=fa·Ae=913 ×2．6=2 373 kN＞1 200 kN，满足设计要求。b．桩身材料强度验算，根据JGJ 135-2007载体桩设计规程［2］4．3．3 条，N≤ψcfcAp=0．75 ×14．3 ×158 963/1．35=1 263 kN ＞1 200 kN，满足要求。

其中，N为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为混凝土轴心抗压强度设计值，kPa，应符合现行国家标准GB 50010混凝土结构设计规范的规定;Ap为桩身截面面积，m2;ψc为成桩工艺系数，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=1 200 kN。

4 施工质量控制

载体桩施工工艺简单，易操作、质量容易保证，但控制不严也容易出现质量事故。施工时采用柱锤冲击成孔，利用卷扬机反压护筒成孔，达到设计标高后，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，柱锤夯出护筒底1 cm～2 cm，避免从护筒底端进水、进泥，形成载体后，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)桩位测放要准确，桩位出现偏差后要采取补桩或加大承台等措施。

2)夯填填充料应达到设计要求的三击贯入度，三击贯入度要依次减小或持平，避免出现假三击。

3)混凝土浇筑要及时，防止桩底土隆起，提拔护筒的速度要慢，混凝土振捣棒应尽量向深部插入，遵从快插慢拔，防止桩身混凝土缺陷或缩颈。

4)成桩时应间隔跳打，间隔时间不少于3 d，严格控制相邻桩的上浮量在20 mm以内。

5 质量检测及沉降观测

1)桩身完整性检测。

根据JGJ 106-2003建筑桩基检测技术规范［3］成桩10 d后，由桩基检测机构进行了低应变检测，检测数量为总桩数的10%，且不少于10根。经检验本工程全部为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，检验单桩的竖向承载力，检测数量为总桩数的1%，不少于3根。本工程载体桩全部施工完毕10 d后，由桩基检测机构对该桩基工程进行了三组静载荷试验，试验桩在承载2 400 kN垂直荷载，未出现极限特征，呈缓变的抛物线型，卸载后残余变形小于总变形量的20%，故单桩承载力特征值Ra满足要求。

3)沉降观测。

在建筑物施工期间及竣工两年来，对建筑物的沉降进行了观测，观测数据表明，沉降较均匀稳定，呈收敛趋势，可见载体桩能减小不均匀沉降。

6 结语

1)实践证明，载体桩在多层建筑物地基中具有很好的使用效果，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70%，且混凝土成桩质量易保证，在吕梁具有良好的发展前景。

2)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。

3)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。为了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。

4)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15 d后进行。

［1］ GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］．

［2］ JGJ 135-2007，载体桩设计规程［S］．

［3］ JGJ 106-2003，建筑桩基检测技术规范［S］．