载体桩在杂填土地基处理中的设计应用

2020-11-25张诗涛

建材发展导向 2020年17期

张诗涛

（辽宁城建设计院有限公司，辽宁抚顺 113008）

1 载体桩承载机理与特点分析

1.1 承载机理

载体桩主要是应用柱锤夯击成孔，进而挤开或挤密上部的软弱部分，并主要以下层土性较好、层位稳定的土层作为主要的加固层。同时以三击贯入深度作为主要的控制指标，挤密加固周围土体，在成孔后将护筒沉至设计标高后，通过展开持续的填料、夯实、挤密等操作，形成由上到下分别为干硬性混凝土、填充料、挤密土体、影响土体等层次构成的复合载体。最后将放置钢筋笼、灌注混凝土，形成具有较强承载能力的载体桩。其中，复合载体起到的作用主要是分散荷载的作用，可以将传递到桩端的荷载有效的传递到下层持力土层中，在这一过程中复合载体既能够很好的发挥缓冲效果，也能有效的扩大持力土层的有效承载面积。

1.2 特点

载体桩的特点主要体现在以下几方面：第一，兼具桩基与天然基础的优势。载体桩具备桩基的承载优势，能够通过承台将上部结构的荷载直接传递到桩基上，是建筑物的基础形式更趋于简单化。第二，较高的承载力。通过对其承载原理的分析可以知道，载体桩的成桩主要是通过向地面以下的土层进行夯扩而形成的，所以在修正地基承载力的深度后，其承载力往往会得到明显的提升。第三，节能环保。在进行载体桩施工中，通常使用的填充料都是一些碎砖、碎石等建筑垃圾，有效的提高了废物利用率，变废为宝。同时，在实际施工中不需要进行场地降水、基坑开挖等工序，如此一来既减少了工序，使工期有效缩短，同时也避免了大量的残土堆积，促进了施工现场的安全管理。第四，广泛的适用范围。载体桩能够在多种建筑中发挥良好的效果，特别是针对表层杂填土较厚以及地基浅层存在较好土层的情况更能发挥有效作用。

2 载体桩在杂填土地基处理中的应用分析

以下以某办公楼的建设施工为例，探究载体桩在杂填土地基处理中的实际应用：

2.1 工程概况

某地建设六层的社区办公楼，主体机构为钢架，运用独立基础，其中柱网间距为7×8（m），单柱荷重为4000kN，埋深为1.5m。

场地地质条件的基本情况如下：

第一，杂填土，即杂色土壤，其中包含大量的小混凝土块、砖块以及一些生活垃圾，土质松散；第二，粉土，即灰黄色土壤，其中局部包含薄层粉砂，土质略湿，属于中密土质；第三，粉质粘土，同样是灰黄色土壤，其中包含少量的姜石，具有一定的可塑性；第四，粉砂，即褐黄色土壤，其主要包含长石、石英等成分，土壤较密实，饱和度较高。

2.2 应用载体桩的优势

在该工程中，采用载体桩技术主要运用的是冲击成孔成桩工艺，这是比较理想的一种施工技术，在技术与经济方面都具有非常明显的优势，既能够解决管桩施工穿越困难的问题，同时也避免了钻孔灌注桩造价高、工期长的问题。在实际应用中，载体桩具有桩长短、桩径小以及单桩承载力高的优势，在施工中大大降低了混凝土用量、缩短了施工工期，既能够确保上部荷载与沉降的要求得到满足，也满足了经济的合理性，在技术与经济方面都体现了极佳的效果。

2.3 单桩承载力计算

在第四层粉砂作为载体桩持力层，且载体桩桩长12.0m，桩径450mm，有效桩长10.5m的条件下，依据载体桩技术标准JGJ/T135-2018，可按照如下公式对单桩承载力进行计算：

Ra=fa·Ae；fa=fak+ηdγm（d-0.5）。

在上述公式中各符号指代如下：

Ra：单桩竖向承载力特征值

fa：经深度修正后的载体桩持力层地基土承载力特征值

Ae：载体等效计算面积

fak：载体桩持力层地基土承载力特征值

Hd：载体桩埋深的地基承载力修正系数

γm：载体桩底面以上土的加权平均重度

D：载体桩底面埋置深度

通过以上公式的估算可以得到fa约为753kPa，其中，三击贯入度10、20、30（cm）的等效桩端面积经过计算可得到2.5、2.2、1.9（m2），在此条件下的单桩承载力特征值经过估算得出分别为1882、1656、1430（kN）。

此外，在此次施工中，若控制其三击贯入度为20cm时，在施工完成后的单桩静载荷试验中，检测到的实际载体桩单桩承载力特征值结果为1700kN，起到了良好的承载作用。

2.4 应用载体桩进行地基处理中需注意的问题

第一，在应用载体桩技术时，不宜选择软土层作为加固土层，而要选择层厚2m左右的粘性土、粉土、碎石土等；第二，持力层深度通常需要选择10m以下，具有良好挤密性、厚度足够的土层面；第三，目前的载体桩技术多在多层建筑或小高层建筑中使用，针对高层（或超高层）建筑的经验还有所缺乏；第四，在载体桩施工过程中，需要先进行试桩，并对填料成份、填料量、干硬性混凝土用量、三击贯入度等施工参数进行确定；第五，在软-硬土交界处、细砂层等位置，需要采取一定的措施避免出现偏位、断桩、夹泥等问题。