载体桩在成都市东郊地区复合地基中的应用

载体桩在成都市东郊地区复合地基中的应用
摘要：以成都市东郊实际工程为例，详述载体桩在复合地基中的应用及相关注意事项。

关键词：载体桩，复合地基，成都市东郊
1、序言
随着城市发展，城市中的高层建筑越来越多，而相应地对地基的要求也越来越高。

成都市东郊在地貌上主要以三级阶地（台地）为主，地基土主要由第四系中下更新统的硬塑粘土和下伏白垩系泥岩组成，粘土及强风化泥岩的承载力相对于高层建筑而言，一般不能满足其承载力要求，而中风化泥岩埋藏相对较深，直接选用中风化泥岩作为持力层难以实现，因此一般选用人工挖孔桩、预应力管桩等桩基形式。

而人工挖孔桩施工受地下水影响较大，预应力管桩在以中风化泥岩为持力层时易产生“复打”现象且施工噪音较大，使得该两种桩基方案在该地区有一定局限性。

载体桩具有造价低、承载力高、施工噪音小等优点，且在持力层的选择上不受“必须到达坚硬层”的限制，因此在该地区使用是可行的。

同时，充分考虑粘土、强风化泥岩承载力相对较高的特点，采用以载体桩为加强体、粘土（强风化泥岩）为桩间土，形成承载力较高的复合地基。

2、载体桩复合地基设计
《载体桩设计规程》（JGJ135-2007）条文说明3.0.9条说明：载体桩可作为复合地基中的增强体，当作为复合地基中的增强体，桩身可不配筋。

载体桩复合地基的设计可参照国家现行标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）中水泥粉煤灰碎石桩法的有关规定。

根据此原则，载体桩复合地基设计如下：
2.1 工程概况及工程地质条件
工程地址位于成都市三环路龙潭立交，建筑物为33F框剪结构，设一层地下室，基底埋深-6.6~-7.8m。

设计要求地基承载力为570kPa。

地貌单元属川西平原岷江水系三级阶地。

根据地勘资料，地层主要由第四系全新统素填土①(Q4ml)、第四系中下更新统冰水堆积粘性土层②（Q1+2fgl）、含卵石粉质粘土③（Q1+2fgl）及白垩系灌口组泥岩④（K2g）组成，各土层主要特征描述如下：
素填土：大部分地段表层为耕土，其下为素填土，褐灰~灰褐色，以可塑粘性土为主。

可塑粘土：灰褐、黄灰色，含氧化铁、铁锰质等，有光泽，干强度高、韧性高。

硬塑粘土：黄褐色、褐红色，裂隙发育，隙间充填少量灰白色软塑粘土，含少量氧化铁、铁锰质等，偶见钙质结核，光泽度好，干强度及韧性高。

含卵石粉质粘土：褐黄、砖红色，以可塑为主，局部硬塑，一般含20~30%强风化花岗岩卵石，粒径一般30~80mm，混少量粉砂。

强风化泥岩：褐红、紫红色，以硬塑为主，部分坚硬状，原岩结构尚可辨，但风化强烈，节理裂隙发育，部分地段已强烈风化为土状，局部为碎块状。

中风化泥岩：紫红色，泥质结构，岩层产状接近于水平，节理裂隙较为发育。

为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

根据勘察报告，勘察过程中未见地下水。

2.2 复合地基设计
2.2.1 编制依据
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
《载体桩设计规程》（JGJ135-2007）
《岩土工程勘察报告》
《基础平面布置图》
《施工总平面图》
2.2.1 设计参数
⑴桩径450mm，顶部扩大至800mm，扩大头高度不小于500mm（设置扩大头的目的在于减少桩对上部混凝土垫层的应力，同时调整桩土应力比）；
⑵桩按等边三角形布置，桩距1.7m；
⑶CFG桩桩间土基本为全风化泥岩fak=190kPa，Es=8.0Mpa，部分桩间
土为强风化泥岩；
⑷桩端持力层为强风化泥岩（fak=300kPa，Es未提供，设计按经验取13MPa），桩端进入持力层深度不小于1.0m，根据设计规程，载体等效计算面积为2.2m2，设计单桩竖向承载力Ra=1200kN；
⑸CFG桩桩体砼强度为C25，桩底扩大头为C25干硬性砼+砖块（碎石）；
⑹桩长：不小于3m，桩长根据场地地质条件和现场施工情况确定；若桩端进入中风化泥岩，则可提前终孔。

⑺三击贯入度20cm±2cm；
⑻褥垫层设计厚度为300mm，为防止水渗入、保护桩间土，先铺设100mm厚的C15混凝土垫层，然后铺设200mm厚砂石垫层。

砂石垫层采用砂石比为3：7的碎石（或卵石）铺设，碎石的最大粒径不大于30mm，夯填度（压实后的厚度：虚铺厚度）应不大于0.9；褥垫层的宽度大于基础底面宽度400mm；
2.2.3设计计算
⑴单桩承载力计算
依据《载体桩设计规程》（JGJ135—2007），估算单桩承载力特征值如下：以强风化泥岩为主、局部采用中等风化泥岩为桩端持力层，承载力特征
值300kPa，自然地坪下埋深取9.1m，三击贯入度控制为20cm（±2cm ），等效桩端计算面积取2.2m2，桩长按3.5m计算，则按国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）计算，经深度修正后的承载力特征值为：
则
实际设计取值
桩身强度验算：
桩身材料选用C25混凝土。

满足设计要求，单桩承载力最终由试验确定。

⑵复合地基设计
取单桩竖向承载力1200kN，桩间土多数为全风化泥岩，取，，采用等边三角形布桩，桩间距取1.7m，一根桩承担的面积为2.5m2，桩径0.45m，顶部面积0.159m2，置换率
满足设计要求。

取
⑶沉降估算
复合地基压缩模量为
桩长范围内土层压缩量
桩端下土层压缩量（考虑桩端下有4m厚强风化泥岩层）
最大沉降
最小沉降（考虑桩端直接与中风化泥岩层接触）
倾斜值
允许沉降为200mm，允许倾斜值为0.0025，因此沉降和倾斜值均满足规范要求。

3、试桩
正式施工前，在场地内进行了试桩工作，以验证载体桩复合地基在本场地的适用性以及设计参数的选择是否正确。

试桩过程为：
桩位按1.7m等边三角形布置，共布置5根桩，施工方式及检测结果如下：
4、应注意的问题
通过试桩可以发现，由于场地地基土主要为土质较为密实的粘土及泥岩，载体桩施工时尤其在夯击成孔和填料时，夯击能量较大，容易对周边的土产生挤
土效应，造成桩间土隆起并挤压桩体，在桩身未配筋的条件下，易产生断桩等现象，对复合地基极为不利。

为了保证复合地基质量，在此种地质条件下进行载体桩复合地基设计及施工应注意以下几个方面：
⑴要求取土成孔，不得进行夯击成孔；
⑵桩身进行适当配筋，本工程配筋为：主筋6φ10，箍筋φ6.5@300
⑶施工采取跳打施工顺序
⑷加强桩顶上浮量的监测
5、检测结果
施工完成后，对复合地基进行了低应变检测和单桩复合地基承载力检测。

检测结果表明，改复合地基满足设计承载力要求。

6、结论
载体桩复合地基利用载体桩单桩承载力较高的特点，可运用于复合地基承载力较高的工程之中，设计科参照水泥粉煤灰碎石桩法的有关规定。

在施工过程中，应注意挤土效应对桩体产生的不利影响，可采取桩身配筋或合理安排施工流程等措施消除其不利影响。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。