有关载体桩承载力问题的探讨

　　摘要：载体桩工艺作为复合地基增强体应用于复合地基的施工，由于载体桩承载力高而大大提高地基承载力，且由于大部分荷载通过载体桩传递到了深层土体，故载体桩复合地基沉降也大大减少。基础载体设计深度通过沉管长度控制，载体夯实料挤密度和承载力可通过锤击沉降度来控制，本文将通过实例分析载体桩的有关问题。
　　关键字：载体桩；承载力；方法；问题
　　载体桩是一种通过内夯管成孔、端部通过夯实料挤密扩大、管内边浇捣砼或钢筋砼边拔管形成的结构基础桩，也是结合扩孔桩和灌注桩的改良桩。其施工方法是在桩位处以单管内夯击方式成孔至设计深度后，在所成桩孔内填入固体填充料并夯击形成扩大头载体和密实桩身混凝土，其中采用由包括一根底端封闭并经连接结构在底端外连接有成孔结构单元的内夯管和内夯锤在内的成孔结构系统，通过内夯锤在内夯管的封闭底端部的夯击力将成孔结构单元分步或直接夯入土内，直至使夯管沉入土层至设计深度,然后在所成桩孔内进行载体施工和密实桩身混凝土。
　　载体桩是近年来推广使用较多的桩型，由于其具有承载力高、造价低廉、施工快捷,噪音小、沉管能力强、适应土层广、桩身质量好及可消纳部分固体建筑垃圾等优点，特别适合于复合地基中素混凝土刚性桩和碎石桩的施工，也可用于钢筋混凝土桩的施工，受到了许多设计单位和建设单位的青睐，目前,该技术已经开始在复合地基施工中采用。
　　一、地基承载力的定义
　　所谓的地基承载力就是指地基所能承受荷载的能力。在不同的状态下，地基具有不同的承载力，如极限承载力、临塑承载力等。在设计建筑物基础时，为了保证建筑物的安全和正常使用，既保证地基稳定性不受破坏，而且具有一定的安全度，同时还应满足建筑物的变形要求(即正常使用状态)，常将基底压力限制在某一允许的范围之内，该容许值即地记的容许承载力，常以[P]表示。《建筑地基基础设计规范》（GBTJ-89）用承载力标准值取代了习惯用的容许承载力[P]，而现行的《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）采用地基承载力特征值fak表示，正常使用极限状态计算时的地基承载力，其涵义是发挥正常使用功能时所允许采用的抗拉设计值。影响地基承载力特征值的因素较多，它不仅与地基的形成条件和性质有关，而且与基础的结构类型、荷载大小及施工深度等因素密切相关。
　　二、承载力的几种检测方法
　　1、静载荷试验
　　静载荷试验是在一定面积的承压板上向地基逐级施加荷载，测求地基土的压力与变形特性的原位测试方法。它反映了压板下数倍承压板直径或宽度范围内地基土强度、变形的综合性状，可以测求地基土和各种复合地基的承载力。
　　2、触探方法
　　触探分静力触探和动力触探。静力触探是将一定规格的圆锥形探头，按一定的速率压入土中,量测土对探头的阻力，借以推测土的性质；动力触探是利用一定能量的落锤，将与探杆相联接的一定规格的探头打入地基土中，根据探头贯入土中的难易程度来探测地基工程性质的一种现场测试方法。
　　3、波速测试法
　　弹性波在土中的传播速度是反映土的动力特性的一项重要参数。由此可以确定地基的动剪切模量和动弹性模量，进而求出地基承载力。通过对加固前后弹性波速度的比较，可检验地基的加固效果。
　　4、动力参数法
　　该方法是根据动力学原理，分别测出复合地基中桩和土的自振频率和初速度，计算出桩和土的抗压刚度系数，再根据抗压刚度系数和承载力的关系计算出桩土各自的承载力，最后按桩土承载力分担公式，计算出复合地基承载力。
　　三、承载力检测方法的确定
　　地基承载力不仅决定于地基的性质，还受到以下影响因素的制约：
　　1、基础形状的影响：在用极限荷载理论公式计算地基承载力时是按条形基础考虑的，对于非条形基础应考虑形状不同地基承载的影响。
　　2、荷载倾斜与偏心的影响：在用理论公式计算地基承载力时，均是按中心受荷考虑的，但荷载的倾斜荷偏心对地基承载力是有影响的。
　　3、覆盖层抗剪强度的影响：基底以上覆盖层抗剪强度越高，地基承载力显然越高，因而基坑开挖的大小和施工回填质量的好坏对地基承载力有影响。
　　目前确定方法有：
　　a、根据原位试验确定：载荷试验、标准贯入、静力触探等。每种试验都有一定的适用条件。
　　b、根据地基承载力的理论公式确定。
　　c、根据《建筑地基基础设计规范》确定。
　　根据大量测试资料和建筑经验，通过统计分析，总结出各种类型的土在某种条件下的容许承载力，查表。
　　地基承载力直接影响建筑物的安全和正常使用。因而在选用确定承载力方法时，应本着准确而又合理的方法综合确定，做到即安全可靠，有经济合理。
　　四、实例分析
　　载体桩施工技术作为一种近年来较新的施工方法，它是在锤击沉管灌注桩与扩底桩的基础上发展起来的一种将桩端夯扩成扩大头的新桩型。它继承了沉管桩能挤密桩周土层,直接浇注混凝土等优点，又能充分利用桩端的扩大头提高承载力。具有承载力高、节省投资地质适应面广、场地不用清障、成桩率高、施工工艺简单、施工质量容易控制、施工速度快、安全文明、布桩灵活、抗拔性能好等多种特点。但是作为一种新型的地基加固技术在具体的施工过程当中也会存在各种问题。
　　1、工程简介
　　某住宅小区项目,地质情况如下：
　　(1)填土层：杂色，稍湿，以粉土为主，含少量建筑垃圾和生活垃圾，松散。厚度1.0～2.4m。
　　(2)黄土状粉质粘土及粉土层：上层和下层含水量变化大，分为上、下两个亚层。上层呈黄褐色，可塑，一般稍湿～湿，土质较均匀。厚度1.2～1.9m；下层呈黄褐色，软塑～流塑，很湿～饱和，岩芯不成形，呈泥糊状。厚度7.1～8.3m。
　　(3)圆砾卵石层：杂色～青灰色，湿，粒径多为20～130mm，母岩岩性主要为花岗岩、辉长岩、石英岩和灰岩等，多呈亚圆～次圆状，充填以粗砂，稍密～密实，一般中密。厚度3.5～4.0m，层面埋深12.9～14.4m。
　　(4)泥岩层：砖红色，稍湿，块状构造，泥质结构，岩芯多呈短柱状，钻进较困难，岩块遇水易软化，多为强风化。最大勘察深度10.6m，未穿透。
　　设计采用载体桩作为桩基础形式,单体工程检测工程桩数为3根，设计桩长为13m，桩径为500mm，以圆砾卵石层为加固土层，基桩进入加固土层不小于2倍的基桩直径，桩长控制按三击贯入度及标高双控，填充料选为碎砖块、混凝土块等硬性建筑垃圾,最后三击贯入度为不大于20cm，三击贯入度满足要求后再填加干硬性混凝土，干性混凝土填加量控制在0.3～0.5m3，桩身采用C30的商品混凝土，单桩竖向承载力设计特征值为1500kN，桩长依据现场地质条件进行调整(三根工程桩实际桩长11.5m)。
　　2、工程现场检测
　　通过对三根试验桩的现场检测结果为：（1）低应变完整性检测：:三根试验根中的①、②号两根基桩完整性为I类，③号基桩完整性为II类。（2）单桩竖向抗压静载试验：静载试验采用堆载反力法提供反力，对基桩施加2倍的设计单桩竖向抗压承载力特征值(即3000kN)荷载，检测结果为第1根和第2根基桩承载力均满足设计(1500kN)要求，Q-s曲线呈缓变形，s-lgt曲线呈平缓规则排列，第三根基桩荷载加至1350kN时，Q-s曲线出现明显陡降，本次沉降达到前一级(1200kN)荷载作用下的5倍。
　　3、问题分析
　　根据低应变曲线③号试桩完整性为II类，II类桩桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥，可以作为工程桩使用。因此理论上讲③号试桩的单桩竖向抗压承载力特征值应满足设计要的1500kN，而实际检测结果却与预期完全相反。因此需对该结果进行分析论证为今后的工程安全提供相应的建议。
　　五、结语
　　静载荷试验被认为是检验地基承载力是否满足工程要求的最可靠方法，也是规范规定的标准方法。也是检验其它方法是否准确的唯一方法。在所有动测方法中，必须依靠静载荷试验去建立动静关系，才能把动参数转换成地基承载力值；但是动测方法具有轻便、快速、不受场地条件限制等优点，故可作为静载荷试验的必要补充。把动静方法有机地结合起来，是地基承载力检测技术发展的趋势,也是工程建设发展的需要。
　　参考文献
　　1、《载体桩设计规程(JGJ135-2007)》中国建筑工业出版社2007
　　2、《JGJ/T135-2001复合载体夯扩桩设计规程》中国建筑工业出版2001
　　3、陈凡、徐天平《基桩质量检测技术》中国建筑工业出版社2003.
　　4、《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)2003