劉體偉

摘 要：載體樁具有施工工藝簡(jiǎn)單、承載力高、樁身質(zhì)量好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。密實(shí)的砂土具有承載力高壓縮性低等優(yōu)點(diǎn)，是良好的建筑物地基。文章采用承載原理分析與實(shí)際施工質(zhì)量量控制相結(jié)合的方法，較系統(tǒng)的研究和探討了密實(shí)砂土持力層中載體樁的應(yīng)用，所得結(jié)論可以為該地質(zhì)條件下載體樁的設(shè)計(jì)和施工等提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞： 載體樁；復(fù)合地基；密實(shí)砂土；承載機(jī)理；施工質(zhì)量

1.前言

隨著現(xiàn)代高層建筑的迅猛發(fā)展，上部建筑結(jié)構(gòu)變得愈加復(fù)雜，對(duì)地下空間和地下結(jié)構(gòu)也提出了更高的要求，許多的建筑物和構(gòu)筑物將樁基礎(chǔ)定為首選或必選的基礎(chǔ)形式。受地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求、樁基施工條件等影響，使得樁基工程在設(shè)計(jì)和施工等方面一般會(huì)比上部建筑結(jié)構(gòu)更難控制。載體樁作為一種全新的施工技術(shù)，它改變了傳統(tǒng)的地基基礎(chǔ)處理觀念，在施工中可以消耗大量的建筑垃圾和固體廢棄物，變廢為寶，和其他灌注樁相比，具有施工快、承載力高、樁身質(zhì)量好、造價(jià)低、保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生了廣闊的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

雖然載體樁基礎(chǔ)和載體樁復(fù)合地基在砂土層中的工程實(shí)踐是成功的，但其理論研究卻遠(yuǎn)落后于實(shí)踐的發(fā)展，對(duì)在砂土持力層中載體樁的承載力、可靠性的研究以及相關(guān)理論的完善是非常有必要的，是載體樁在建筑市場(chǎng)得到更加廣泛的應(yīng)用。

2、載體樁承載機(jī)理分析

2.1載體樁的受力原理

普通樁的承載力主要來源于樁的側(cè)摩阻力，而載體樁的承載力主要來自載體，載體通過反復(fù)填入建筑垃圾再以3.5噸重錘提升6米進(jìn)行自由落體夯實(shí)，通過三擊貫入度等指標(biāo)控制密實(shí)度，隨后再夯填一定量的干硬性混凝土，從而由內(nèi)向外形成干硬性混凝土、填充料和擠密土體形成的載體，使樁端土體得到最優(yōu)的密實(shí)，將上部荷載有效傳遞給下面的持力土層，達(dá)到提高承載力的目的，因此載體樁可以被看做是樁和人工地基的組合。

2.2載體樁承載力的影響因素

⑴持力土層特性

選擇承載力較好的持力土層勢(shì)必對(duì)載體樁的承載力有顯著的影響。通過試樁可以發(fā)現(xiàn)，持力土層在粉土和粉細(xì)砂中的載體樁單樁承載力明顯高于在粘土中的單樁承載力，對(duì)于單樁承載力來說，載體進(jìn)入較硬土層優(yōu)于浮在較硬土層上，更優(yōu)于其處于軟弱土層中。

⑵被加固土層特性

工程實(shí)踐表明，當(dāng)被加固土層的土顆粒粒徑過小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致對(duì)周邊的約束力減小，此時(shí)的擠密效果就會(huì)不佳。因此，盡量選擇具有一定的埋深且顆粒粒徑較大的被加固土層，以保證土體的擠密效應(yīng)。

⑶填充料種類和數(shù)量

為了能對(duì)地基土體有更好擠密效果，同時(shí)也為建筑材料循環(huán)利用做出貢獻(xiàn)，填充料宜優(yōu)選建筑拆遷的碎紅磚、碎混凝土等塊狀物，禁止使用粉狀物，同時(shí)不僅需要控制填充料的幾何尺寸，還要控制其含泥量、有機(jī)質(zhì)含量等。

⑷樁間距

施工中應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)上部設(shè)計(jì)要求的前提下，選擇最安全、經(jīng)濟(jì)、

合理的樁間距。載體樁在施工時(shí)，如若樁間距過小，可能會(huì)由于側(cè)向擠土壓力的存在，導(dǎo)致地面的隆起、鄰樁載體的偏移和樁身的上移以及斷樁等。

⑸三擊貫入度

工程實(shí)踐表明，施工中通過測(cè)量三擊貫入度可以實(shí)時(shí)了解到載體樁載體的夯擴(kuò)質(zhì)量以及該土層密實(shí)度的變化。

2.3破壞模式研究

多年的工程實(shí)踐告訴我們，搞清楚載體樁基礎(chǔ)和載體樁復(fù)合地基的破壞模式是非常重要且有必要的。

⑴單樁破壞模式

不同的地質(zhì)其土層的物理力學(xué)性質(zhì)差異非常大，由于地基土的性質(zhì)直接影響到地基土的強(qiáng)度破壞，因此選擇良好的土層作為建筑物的地基是非常有必要的。

載體樁是通過夯擊成孔，屬于擠土樁，載體樁樁身周圍的土體會(huì)對(duì)其產(chǎn)生三相約束作用，故載體樁單樁出現(xiàn)樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞的可能性比較小，一般為地基土強(qiáng)度的破壞。整體剪切破壞、局部剪切破壞、沖剪破壞是地基土強(qiáng)度破壞的三種主要形式。載體樁樁端持力土層和樁端上覆土層的性質(zhì)是決定地基土產(chǎn)生何種破壞的主要因素。

⑵復(fù)合地基破壞模式

載體樁復(fù)合地基破壞模式受上部基礎(chǔ)剛度的影響較大，樁間土分擔(dān)荷載的比例較普通剛性復(fù)合地基要更大。不同載體樁復(fù)合地基的破壞模式也有所差異，一般其在剛性基礎(chǔ)下豎向增強(qiáng)體會(huì)先產(chǎn)生破壞，而在柔性基礎(chǔ)下常常是樁間土先產(chǎn)生破壞，而后根據(jù)實(shí)際情況具體分析。

3、載體樁施工質(zhì)量控制

載體樁的應(yīng)用應(yīng)綜合考慮地基的地質(zhì)條件和施工環(huán)境兩個(gè)關(guān)鍵因素。結(jié)合工程載體樁基礎(chǔ)單樁的施工，重點(diǎn)對(duì)載體樁的施工機(jī)械、施工工藝以及施工中出現(xiàn)的問題及處理方法進(jìn)行總結(jié)和研究。

3.1施工機(jī)械的選用

目前，載體樁施工設(shè)備中液壓步履式夯擴(kuò)樁機(jī)應(yīng)用最為廣泛，該樁機(jī)在打樁時(shí)可以逐一施打，也可以跳位施打，而且具有轉(zhuǎn)動(dòng)行走靈活、無空氣污染、無噪聲、易操作等優(yōu)點(diǎn)。

3.2施工工藝流程

⑴復(fù)測(cè)樁位線

平整場(chǎng)地，根據(jù)試樁位置進(jìn)行樁位測(cè)放，并對(duì)測(cè)量基線、水準(zhǔn)基點(diǎn)及樁位進(jìn)行復(fù)核，合格后方可施工。

⑵樁基就位

檢查樁基工作狀況，移動(dòng)至樁位處，檢測(cè)并調(diào)整樁基垂直度，使護(hù)筒中心與樁位中心對(duì)齊。施工過程中，應(yīng)確保樁機(jī)平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜和位移。

⑶錘擊成孔

先用細(xì)長(zhǎng)錘低落距輕夯地面，使護(hù)筒準(zhǔn)確定位于樁位，用水平尺校正護(hù)筒垂直度，然后再提高重錘夯擊成孔。

⑷護(hù)筒沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高

采用細(xì)長(zhǎng)錘夯擊，護(hù)筒跟進(jìn)成孔的方法，當(dāng)護(hù)筒接近樁底標(biāo)高時(shí)，嚴(yán)格控制重錘落距，使其準(zhǔn)確沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

⑸護(hù)筒沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高

當(dāng)護(hù)筒沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，提升重錘，從填料口進(jìn)行填料，重錘做自由落體夯擊填充料。填料過程大致可分為填料下降、持平、上升三個(gè)階段，控制每次填料量和累計(jì)填料量。

⑹測(cè)三擊貫入度

測(cè)三擊貫入度，每級(jí)貫入度應(yīng)比前擊小或相等，三擊總貫入度應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)要求。

⑺夯填干硬性混凝土

當(dāng)三擊貫入度滿足設(shè)計(jì)要求后，填充0.4～0.6m3的干硬性混凝土，并繼續(xù)夯擊至錘底出護(hù)筒 1～2cm。

⑻下鋼筋籠至標(biāo)高

在護(hù)筒內(nèi)放入預(yù)制鋼筋籠，使鋼筋籠沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

⑼樁身混凝土灌注

混凝土采用一次澆筑，采用護(hù)筒振錘振搗，然后慢慢拔管，拔管時(shí)速度要均勻。樁身混凝土坍落度 80～120 mm。

3.3施工中遇到問題及處理方法

⑴封水問題

當(dāng)被加固土層為滲透系數(shù)較大砂土、卵石時(shí)，載體樁施工時(shí)需要及時(shí)采取封水措施，使地下水在短時(shí)間內(nèi)不能進(jìn)入護(hù)筒，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的重錘夯擊，確保載體的質(zhì)量。目前有效封水方法有磚塞夯擊法、塑料彩布法和粘土袋封水法。

⑵護(hù)筒內(nèi)壁粘帶土

重錘在夯擊的過程中難免會(huì)在護(hù)筒的內(nèi)壁粘滯一些土，在夯實(shí)填充料的過程中能夠消除一部分，但由于內(nèi)夯重錘比護(hù)筒的直徑小，在混凝土澆注的過程中殘留的部分土?xí)M(jìn)入樁身混凝土而影響樁身的質(zhì)量。

為避免此類問題的發(fā)生，在安放鋼筋籠之后和澆注混凝土之前的時(shí)間內(nèi)，可以在護(hù)筒內(nèi)壁用一定稠度的水泥漿固化內(nèi)壁的側(cè)土，達(dá)到混凝土和內(nèi)壁土隔離的目的，以保證樁身的質(zhì)量。

4、結(jié)論與展望

實(shí)踐表明，載體樁與密實(shí)砂土持力層具有良好的匹配性。載體樁同相同形狀的擴(kuò)底灌注樁相比，有更高的承載力，并且克服了困擾擴(kuò)底灌注樁的樁底虛土的弊病，是一種承載力性能優(yōu)越的樁型。工程中建議載體樁夯擴(kuò)體直徑控制在800～1000 mm之間，能獲得最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，。

由于載體樁中載體的影響范圍比較大，可能會(huì)在施工或?qū)嶋H受力的過程中對(duì)周邊的鄰樁產(chǎn)生較大的影響，因此需通過模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)等研究不同樁間距載體樁在密實(shí)砂土持力層中的群樁效應(yīng)影響是非常重要的。

參考文獻(xiàn)

[1]JGJ 135-2007，載體樁設(shè)計(jì)規(guī)程[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007 。

[2]金曉.載體樁在工程中的應(yīng)用[D]. 重慶：重慶大學(xué)，2011。

[3]楊啟安等. 載體樁的設(shè)計(jì)與施工[J].建筑技術(shù)，2006，37（10）：765-769。