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

張廣興 趙建新

（云南省設(shè)計院集團勘察院有限公司，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象，利用重錘沖擊成孔、沉管，當(dāng)沉管到設(shè)計標(biāo)高時，對樁端連續(xù)進行填料、夯實操作，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，自由落體時三次貫入的累計深度），再填以干硬性混凝土或水硬性材料進行夯實，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，其受力類似一個擴展基礎(chǔ)。樁身可以等效為一傳力桿件，復(fù)合載體受力等效為擴展基礎(chǔ)的受力。采用承臺梁和載體樁的基礎(chǔ)，其受力即可以等效為條形基礎(chǔ)的受力；采用獨立承臺，載體樁的受力可以等效為柱下一獨立基礎(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、載體樁的特點及影響因素

載體樁具有以下技術(shù)特點：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，造價低，保護環(huán)境。

影響載體樁承載力的因素主要有以下幾個方面：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，移機就位；2.提起夯錘后快速下放，使夯錘出護筒，入土一定深度；3.用副卷揚機鋼絲繩對護筒加壓，使護筒底面與錘底齊平；4.重復(fù)2、3的步驟，將護筒沿垂直沉入到設(shè)計深度；5.提起夯錘，通過護筒投料孔向孔底分次投入填充料，并進行大能量夯擊；6.填充料被夯實后，在不再填料的情況下連續(xù)夯擊三次并測出三擊貫入度，若三擊貫入度不滿足設(shè)計要求，重復(fù)5和6的步驟，直至三擊貫入度滿足設(shè)計要求為止；7.通過護筒投料孔再向孔底分次投入設(shè)計需要的干硬性混凝土，并進行夯擊；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山生活區(qū)國有工礦棚戶區(qū)改造項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，場地北側(cè)為G56杭瑞高速（楚大段）；場地南側(cè)坡腳處緊鄰G320國道；場地東側(cè)為云南燃二化工有限公司玻璃分廠廠區(qū)；場地西側(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）。場地地貌單元屬丘陵地貌，工程場區(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，呈順山勢逐級降低的臺階狀人工坡（臺）地。總體地勢呈北高南低、西高東低。

（二）場地巖土工程條件

受拆遷原有建（構(gòu)）筑物影響，場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)，局部堅硬狀態(tài)，高壓縮性，孔隙較大，勘探點揭露層厚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，勘探點揭露層厚0.5～11.2m。

②1孤石體：紅褐、紫紅色，巖性為強-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，僅部分勘探點揭露。

③粉質(zhì)黏土：紫紅色、紅褐、黃紅色，稍濕，硬塑-堅硬狀態(tài)，中壓縮性，勘探點揭露層厚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，勘探點揭露層厚1.8～18.8m。

④強-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-中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。

④1強-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），鉆進過程較難，單軸飽和抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為12.69MPa。

（三）單樁靜載荷試驗極限承載力

本工程載體樁設(shè)計樁徑為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)計混凝土強度等級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檢測，單樁極限承載力均超過了1700KN，滿足設(shè)計和規(guī)范要求（試驗結(jié)果見下圖2所示）。

圖2 單樁豎向抗壓靜載荷試驗結(jié)果圖

（四）建筑物沉降

通過第三方檢測機構(gòu)對擬建項目6期的建筑物沉降觀測結(jié)果顯示，累計絕對沉降量為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常現(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)濟效益分析

設(shè)計單位通過兩種設(shè)計方案進行了經(jīng)濟對比，即載體樁和勘察報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)濟性對比表

通過上表及兩種方案設(shè)計的基樁數(shù)量，人工費、材料費及機械費用等綜合計算，載體樁總投資費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、造價經(jīng)濟、質(zhì)量可靠、能消耗大量建筑垃圾等顯著優(yōu)點。在實施的過程中根據(jù)工程實際地質(zhì)情況，選擇合理的設(shè)計參數(shù)；同時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，利用反射波對載體樁樁身與夯擴體之間的膠結(jié)狀況進行判斷，再通過靜載試驗確定單樁承載力，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)用的價值。