（青岛东盛建筑设计事务所有限公司济南分公司，济南 250000）
【摘要】载体桩作为地基处理的一种方式，较多的以复合地基的形式出现，继2007年载体桩设计规程修订后，载体桩不再局限于复合地基的形式。本文介绍的为济南地区百米高层项目，采用的载体桩桩筏基础，缩短了桩长、减少了地基的变形，与其他桩基础设计相比，缩短了工期，降低了工程造价，取得了良好的经济效益。

【关键词】载体桩；三击贯入度；桩筏

1、前言
载体桩具有以下的技术特点：
1）单桩承载力高，是相同桩径、桩长的普通灌注桩承载力的3~5倍，其原因是通过加密持力层改善了桩端地基土的物理参数指标；
2）施工工艺简单、质量易控制。施工中无需场地降水，减少了工程量，缩短了工期。
3）可消纳建筑垃圾，保护了环境，绿色环保、无污染，符合节能环保的理念。
由于上述优势载体桩在地基承载力及变形处理方面得到了广泛应用。但载体桩发展初期的应用主要是多层及小高层，以复合地基为主，而本工程为30层高层住宅，采用的载体桩桩筏基础。

2、工程地质概况
2.1工程概况
本项目为国内知名房地产开发商高层住宅工程，位于山东省济南市东部，结构形式为地上30层，地下2层钢筋混凝土剪力墙结构，房屋高度90.00米，基础埋深-6.8米。基底所在土层为粉质粘土，作为高层建筑的持力层承载力较低，因此需要进行地基处理。
2.2地质概况
根据勘察报告场地起伏较大，场地土土层主要由第四系山前冲洪积形成的黄土状粉质粘土、粉质粘土和卵石层构成，下伏基岩为白垩系闪长岩风化体，具体地质情况详见表1。建筑物抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度6度，设计地震分组为第三组，设计基本地震加速度0.05g，场地土类别为Ⅱ类，无地下水位。

场地土层物理学性质指标      表1

土层 名称	钻孔灌注桩 (Kpa)		层底 埋深	Es （Mpa）	fak （Kpa）
	qsk	qpk
黄土状 粉粘	55		0.0~7.0	6.5	140
粉质 粘土	75		6.5~15.0	9.2	180
卵石层	130	2700	14.4~25.5	30	380
残积土	70		18.3~28.5	20	230
全风化 闪长岩	80		23.0~35.2	50	300
强风化 闪长岩	160	2500	24.2~37.5	100	500
中风化 闪长岩	frk=10.0MPa				1500

3、方案对比分析
根据地质条件及计算结果，天然地基承载力不满足设计要求。根据岩土勘察报告及当地经验，初期采用钻孔灌注桩，桩径为800mm，桩长约16.0m，以卵石层为桩端持力层，采用桩端、桩侧后注浆施工工艺时，单桩承载力特征值可达4000kN。该方案的不足之处是由于场区存在卵石及胶结砾岩层，对桩基施工工艺要求高，施工质量不好保证，而且施工周期长，工程造价高。
本场地有较好的加固土层卵石层[1]，且本层埋深较浅，约在基底6~9米处，本工程选用载体桩有以下优势：1）在于桩长大大缩短，由原来的16m变为平均6.5m；2）施工简单，缩短桩长后不用深入卵石层，施工质量好保证；3）施工现场不产生泥浆，绿色环保。

4、载体桩桩筏基础设计
载体桩是由复合载体与混凝土桩身构成的桩，其中载体由混凝土、填充料和挤密土体三部分构成，载体的构造见图1。其技术原理为侧限约束下的土体密实，即在入土一定深度下，通过柱锤的势能W×h冲切土层形成孔洞，并迅速填料作为介质进行夯实，反复进行，挤压土体中的水和气，实现土体的最优密实，即地面土体不隆起、邻桩不破坏，形成扩展基础，实现力的扩散。

图1载体桩的构成

4.1计算参数确定
本工程采用载体桩计算根据岩土勘察报告及结构设计条件，选卵石层为桩端持力层，桩身混凝土强度等级为C30，桩身纵筋按照《载体桩设计规程》[2]3.0.5条构造配筋，桩径为600mm，桩长约6.5m，最后三击贯入度不大于10cm，单桩承载力特征值2700kN，桩基采用满堂布桩，桩间距2.35m。
4.2竖向承载力特征值计算
据岩土勘察报告及《载体桩设计规程》（JGJ/T135-2007）4.3.2公式及《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）5.2.4公式估算：

R_a = R_ax x A₈

f_{a =} f_ak+η_d x（d-0.5）xγ_m

其中：f_a为经深度修正后的桩端持力层承载力特征值（kPa）；f_ak=380kPa，η_d=4.4，γ_m取17kN/m³，据表4.3.2.，取三击贯入度不大于10cm对应的A_e=3.3m²；则：f_a=380+4.4×(6.5-0.5) ×17=829kPa

R_a=829×3.3=2736kN
按公式4.3.3据桩身混凝土强度验算桩身承载力：

R_a≤η_c x f_c x A_p

式中：Ψ_c为成桩工艺系数，现场灌注桩取0.75；f_c=14.3MPa；A_p=282600mm²；

故R_a≤η_c x f_c x A_p

=0.75×14.3×282600

=3030kN 
故单桩承载力特征值取2700kN。
4.3软弱下卧层的验算
以桩长7米情况为例，软弱下卧层在筏板底11.5米处，距地面18.3米，粗估土体加权平均重度为17kN/m3，据《载体桩设计规程》（JGJ/T135-2007）

4.3.5公式估算：

L₀=72m；B₀=14.5m；γ=17kN/m³;
d_h=6.8m；ΔR=0.6m；t=5m；

F_k=549000kN；G_k=36540kN；

q_s1k=75kPa；l₁=4.5m；

q_s2k=130kPa；l₁=2.0m；

据表4.3.5注4：

E_a1/E_a2=30/20=1.5<3,不考虑压力扩散角，θ=0⁰，带入下式得：

=314.5kPa

σ_pz+γ_iz=314.5+17×11.5=510kPa

f_{a =} f_ak+η_d x（d-0.5）xγ_m

=230+1.0×17×(18.3-0.5)

=532.6kPa≧510kPa

软弱下卧层计算满足要求。

5、载体桩的施工及检测
载体施工时填料量应以三击贯入度控制，本工程三击贯入度控制在10cm以内。施工过程中严格按照载体桩施工及验收要求进行施工质量控制。
选取三根工程桩做单桩静载荷试验[3]，最终沉降量均小于10mm。Q-S曲线呈缓变型，s-lgt曲线端部无明显向下弯曲，卸载后回弹率在32%~48%。单桩极限承载力不小于5400kN，满足设计要求的2700kN的单桩承载力特征值。

图2  Q~S曲线

图3  s~lgt曲线

6、结束语
本文结合工程实例对载体桩桩筏基础的设计、施工、检测过程等进行详细介绍，供业内人士参考。

参考文献
[1] 王继忠.载体桩的受力机理与技术创新[J].建筑结构，2008,38（5）：126-127.
[2] JGJ135-2007 载体桩设计规程[S].中国建筑工业出版社.2007.
[3] JGJ106-2014 建筑基桩检测技术规范[S].中国建筑工业出版社.2014.

作者简介：李辉，工学硕士，工程师，一级注册结构工程师，Email：14074636@qq.com