载体桩在某小区煤矸石地基中的应用

宋俊芳

（1.北方工业大学；2.北京矿建建设集团有限公司，北京 102300）

载体桩在某小区煤矸石地基中的应用

宋俊芳1，2

（1.北方工业大学；2.北京矿建建设集团有限公司，北京 102300）

载体桩是由载体和混凝土桩身构成的桩，其中载体是指由混凝土、夯实填充料和挤密土体三部分构成的承载体。载体桩是一种新型桩体，因其具有造价低、施工方便、保护环境、承载力高等特点已广泛应用于各个领域。文章介绍了载体桩在煤矸石地基中施工及需注意的问题。

载体桩；煤矸石；地基工程；受力机理；桩位定位

1 载体桩简介

载体桩是指采用柱锤夯击成孔，反压护筒到设计标高后，依次向孔内填入碎砖及碎石等建筑垃圾作为填充料，通过柱锤反复夯实、挤密；当满足设计要求的三击贯入度要求后，再向孔内填入干硬性混凝土，柱锤夯实挤密形成载体；然后放置钢筋笼、灌注混凝土或直接放置预应力管节而形成的桩。由此可见，载体桩是由载体和混凝土桩身构成的桩，其中载体是指由混凝土、夯实填充料和挤密土体三部分构成的承载体。如图1所示：

图1 载体桩的构成示意

2 载体桩施工技术

2.1 载体桩的受力机理

根据载体桩的构成可知，载体桩通过桩身将荷载传递到载体，载体再将上部荷载传递到桩端持力土体。而载体由三部分组成，即混凝土、填充料、挤密土体，这三部分材料的压缩模量逐级降低、承载力也逐级降低，因此下一层材料对于上一层材料来说是软弱下卧层，故压力传递到夯实填充料和挤密土体时被扩散，因此从桩身传递的附加应力经过三种材料逐级扩散，当传递到持力土层时，附加应力已大大降低，小于地基土的承载力，单桩承载力满足设计要求。载体桩的荷载传递，具有以下特点：（1）桩端的承载面积扩大，上部荷载得以传递到更大面积的地基土上；（2）通过夯扩体的扩散作用，消除了桩端的应力集中现象，将应力逐层传递到天然持力土层；（3）在形成夯扩体的过程中，对其所在的土层进行有效的加固挤密，形成“深层复合地基”，较大幅度地提高承载力，并消除桩端下被加固土层的较大部分的变形，从而减少建筑物建成后的总沉降量和差异沉降量。

2.2 载体桩优势

载体桩作为一种新型成桩工艺与传统桩工艺相比具有以下优点：

表1 载体桩优点

3 工程实例

3.1 工程基本信息

惠泽家园3#、5#、6#、9#、10#楼工程，位于门头沟废弃煤矿煤矸石堆场，桩基设计为载体桩，单桩竖向承载力特征值600kN、800kN。桩径430mm，桩基持力层为第③粘质粉土层或⑤泥质粉砂岩层，桩长5～10m。桩身混凝土强度等级C25，桩身配筋6Φ12，φ6@100/200。三击贯入度不大于12cm。根据惠泽家园小区岩土工程勘察报告（GK：0717），本工程拟建场区在地貌单元上属于山前坡洪积裙、人工整平地带；勘察深度内煤矸石素填土较厚，平均厚度8.40m，主要成分为碎石、煤矸石，上部含建筑垃圾，下部充填黏性土、煤泥、煤渣等杂填物，为人工堆填整平填土层，且年代较短，尚未完成自重固结、松散、漏浆严重、易坍塌，强度不均匀，不能作为天然持力层。②、③1、④层碎石厚度变化大，呈透镜体状，且埋藏较深，不宜做天然地基直接持力层。而③层黏质粉土厚度变化较小、强度均匀，⑤层泥质粉砂岩，强～中风化，可作为良好持力层。

针对现场施工的基本状况，施工方选择了载体桩的模式用来完成施工。这是由于载体桩本身具备更好的受力特征与承载性，因而适合用来扩大整个地基具备的承载面积，对于桩端的较大应力也进行了相应的消除。在具体施工的进程中，载体桩有利于确保土层加固的实效性，在此基础上完成相应的挤密操作。由此可见，针对上述的工程有必要借助载体桩来开展全过程的施工，以此来增大复合地基具备的深度，保持最基本的桩基形状。

3.2 桩位定位改进

3.2.1 本工程载体桩坐落在煤矸石地基上，由于煤矸石松散，载体桩定位偏差大。为克服该困难，采取在煤矸石上铺400mm厚的素土，碾压夯实后重新定位。

3.2.2 在煤矸石地质中施工，由于煤矸石疏松，桩机反压后桩位偏差较大。我们对桩机进行了改造即在护筒外加焊两个厚度为1cm半圆加劲钢圈，形成钢护圈，使钢圈与护筒之间保持约3cm间隙，并将加劲钢圈与桩机进行焊接固定，在夯击作业时钢圈对护筒位移起到了一定的约束作用，进而保证了桩位偏差在规范允许范围之内。

具体在完成桩基定位的全过程中，针对桩基所处的地下土层应当予以充分关注。通常情况下，施工流程中很可能会遇到疏松程度较高的地下土层，对此如果运用常规的措施来完成定位，则存在较大可能出现定位中的偏差。为了改进现状，有必要把特定厚度的素填土摊铺于土层上侧，以此来确认新的桩基位置。

3.3 填充材料改进

传统的填充材料一般为碎砖石、碎混凝土块，本工程由于坐落在废弃的煤矸石堆场上，煤矸石分布丰富，通过试桩发现采用煤矸石作为填充料能够满足桩基设计承载力要求。本工程通过试桩、现场工程桩施工及桩身检测，充分证明煤矸石是一种经济、环保、质量可靠的桩基填充材料。

3.4 载体桩质量检测

3.4.1 静载荷试验结果。

表2 静载荷试验结果

以3#楼的三根试验桩（37号、87号、124号）Q-S曲线（见图2）为例：

由上述单桩竖向抗压静载试验结果可以看出：试桩加载到最大荷载均未达到破坏，且Q-S曲线无明显的拐点和陡降段，为一条完整连续的平缓、匀滑曲线。根据《建筑桩基技术规范》和《载体桩设计规程》中有关条文规定，可确定试桩承载力特征值大于等于600km。

3.4.2 低应变动测结果：

表3 低应变动测结果

3.5 检测结果评价

经对五栋楼15根单桩竖向抗压静载试验可知，单桩竖向抗压承载力特征值满足设计要求；经对83根桩低应变桩身结构完整性试验，其中Ⅰ类桩97.6%、Ⅱ类桩2.4%，试桩桩身结构性较好，表明本工程载体桩的施工工艺和技术措施是可行的。

4 结语

本文以载体桩在北京市门头沟区惠泽家园小区的实践应用的背景下，分析了载体桩的施工技术及工程实践，通过现场实际情况，总结出一些载体桩在煤矸石地基中施工中应该注意的一些要点：（1）桩点定位存在困难时，可采取铺设400～500mm素土，碾压夯实后再定位；（2）载体桩基施工时，应采取合理的夯扩顺序，宜采取“先深后浅、先大后小”的总体原则，自中间向两个方向或四周对称施打，当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打；（3）施工中应严格控制拔管速度，避免造成桩身缩颈，确保桩身质量；（4）载体桩成孔时有较强振感，对周围环境会产生一定的影响，在实际施工过程前应充分考虑这一因素，提前做好周边居民的沟通工作，采取有效的减隔振措施，以减少对周围居民的影响。

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[3]朱晓姝，王东坡．复合载体夯扩桩在大荷载工业建筑中的应用[J]．安徽建筑工业学院学报（自然科学版），2005，（2）.

[4]金晓，周裕利，胡岱文．载体桩在某地基处理工程中的应用研究[J]．广州建筑，2012，（6）.

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[6]陆雁飞，沈建华．载体桩在某软土地基工程中的应用[J]．南通职业大学学报，2011，（1）.

（责任编辑：蒋建华）

TD88

1009-2374（2017）12-0064-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.033

宋俊芳（1974-），女，河北邯郸人，北方工业大学学生，北京矿建建设集团有限公司高级工程师，研究方向：建筑施工技术质量管理。

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