摘要：本文以山西柳林匯豐興業(yè)王家會(huì)物流有限公司發(fā)運(yùn)站工程為例，介紹了載體樁的優(yōu)點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：道路施工技術(shù)論文發(fā)表,核心期刊,載體樁,負(fù)摩阻力,承載力

　　載體樁就是由混凝土樁身和載體構(gòu)成的樁。【1】載體樁是近年來發(fā)展起來的一種樁型，是端承樁的一種。載體是由混凝土、夯實(shí)填充料、擠密土體三部分構(gòu)成的承載體。

　　采用載體樁可以獲得較高的承載力。本文以山西柳林匯豐興業(yè)王家會(huì)物流有限公司發(fā)運(yùn)站工程為例，介紹載體樁在應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)。

　　一、工程概況：

　　工程位于山西省呂梁市孝柳鐵路王家會(huì)站，該車站擬建整列裝車線，采用站臺(tái)結(jié)合移動(dòng)式裝車機(jī)裝車。本文主要介紹移動(dòng)式裝車機(jī)地基處理時(shí)對(duì)載體樁的應(yīng)用情況。

　　二、工程地質(zhì)情況：

　　第①層　填土(Q42ml)

　　雜色，以建筑垃圾、生活垃圾等為主，含粉土，成分較亂，均勻性較差。平均層厚 3.80m。

　　第②層 砂質(zhì)黃土(Q41al+pl)

　　褐黃色，稍濕，稍密狀態(tài)，含云母、氧化物等。搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低;該層具有濕陷性。平均層厚6.27m。 基本承載力130kpa。

　　第③層 卵石(Q41al+pl)：

　　灰色，密實(shí)狀態(tài)，巖性以砂巖、灰?guī)r為主，由粉細(xì)砂充填，顆粒級(jí)配良好。平均層厚5.98m。基本承載力1000kpa。

　　第④層 灰?guī)r(O)

　　灰色，強(qiáng)風(fēng)化~中風(fēng)化，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，巖石堅(jiān)硬程度為較硬巖，巖石完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)。

　　地下水位線位于卵石層頂面以下。

　　三、設(shè)計(jì)概況

　　移動(dòng)式裝車機(jī)自重高，且裝車機(jī)是自動(dòng)化操控，裝車點(diǎn)定位精確，所以對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降等問題要求很高。

　　本工程設(shè)計(jì)標(biāo)高高于原地面6m～10m，即存在高填方段，并且原地層中存在濕陷性黃土層，所以地基考慮采用樁基礎(chǔ)處理，持力層設(shè)置在卵石層上，以保證基礎(chǔ)修建完成后不均勻沉降等參數(shù)符合要求。根據(jù)地質(zhì)剖面圖確定樁長(zhǎng)在10到14.5m之間。

　　樁基礎(chǔ)按承載性狀分類，可分為摩擦樁、端承摩擦樁、端承樁、摩擦端承樁。如果采用摩擦型樁，則樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》要求(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)，樁穿越較厚的松散填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土、液化土層進(jìn)入相對(duì)較硬土層時(shí)，在計(jì)算基樁承載力時(shí)應(yīng)計(jì)入樁側(cè)負(fù)摩阻力。而對(duì)于摩擦型樁，可取樁身計(jì)算中性點(diǎn)以上側(cè)阻力為零。對(duì)于本工程而言，裝車機(jī)基礎(chǔ)下的土層為人工填土及濕陷性黃土層，持力層為卵石層。根據(jù)《規(guī)范》，中性點(diǎn)應(yīng)在樁頂以下0.9倍樁長(zhǎng)處，因?yàn)閱螛冻休d力計(jì)算時(shí)，只能計(jì)算中性點(diǎn)以下部分的摩擦力，所以對(duì)于需要較高承載力的本工程來說，采用摩擦型樁顯然不合適。但是如何設(shè)計(jì)端承樁，才能既可以滿足工程要求又能有效的節(jié)約造價(jià)呢?結(jié)合本工程的實(shí)際情況，考慮采用載體樁。

　　根據(jù)《規(guī)范》要求，對(duì)存在負(fù)摩阻力的端承樁，計(jì)算端承樁承載力的時(shí)候，應(yīng)該考慮負(fù)摩阻力引起基樁的下拉荷載。下面我們以直徑0.45m的端承樁為例計(jì)算基樁的下拉荷載。

　　本工程產(chǎn)生負(fù)摩阻力的土層共有兩層，即第一層的人工填土層及第二層的濕陷性黃土層，現(xiàn)選取最長(zhǎng)的一根樁，即14.5m來計(jì)算其負(fù)摩阻力引起的基樁下拉荷載，計(jì)算過程如下：

　　根據(jù)《規(guī)范》，中性點(diǎn)以上單樁樁周第i層土的負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值公式為：

　　qsin=εniб′γi

　　б′γi= γe△ze+(γi△zi)/2

　　qsin—第i層土的負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值;

　　εni—樁周第i層土負(fù)摩阻力系數(shù);

　　б′γi—由土自重引起的樁周第i層土平均豎向有效應(yīng)力;

　　γi、γe—分別為第i層計(jì)算土層和其上第e層土層的重度，地下水位以下取浮重度;

　　△zi、△ze—第i層土、第e層土的厚度。

　　本工程第一層為填土層，土質(zhì)為A、B組填料，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取料情況，負(fù)摩阻力系數(shù)取砂質(zhì)土εn1=0.5, 正摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值28 kpa;第二層為自重濕陷性黃土層，負(fù)摩阻力系數(shù)εn2=0.35，正摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值46 kpa。

　　樁長(zhǎng)14.5m，根據(jù)計(jì)算，中性點(diǎn)深度在樁頂以下13.05m處，該范圍內(nèi)填土層厚5.8m，濕陷性黃土層厚7.25m。采用直徑0.45m的端承樁：

　　qs1=0.5×0.5×19×5.8=27.55kpa <28 kpa 取27.55kpa

　　qs2=0.35×(19×5.8+0.5×18.1×7.25)=61.53 kpa >46 kpa 取46 kpa

　　則下拉荷載Qn=(27.55×5.8+46×7.25) ×3.14×0.45=697KN

　　由此可見，對(duì)于普通端承樁，在此種地質(zhì)情況下，直徑越大，承載力越大，負(fù)摩阻力產(chǎn)生的下拉荷載也越大。本工程由上部裝車機(jī)荷載傳遞下來的基樁所承受的荷載，經(jīng)計(jì)算為700KN，所以，對(duì)于直徑0.45m的基樁，豎向承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)小于1397KN。

　　對(duì)于普通端承樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：

　　Q=qpkAp=2000×3.14×0.452/4=317.9KN

　　qpk—極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值;

　　Ap—樁身截面積;

　　單樁豎向承載力特征值Ra=Q/2=158.9KN

　　可見，普通0.45m直徑的端承樁遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以提供1397KN的承載力。而對(duì)于載體樁，它是采用柱錘夯擊成孔，鋼護(hù)筒反壓護(hù)壁跟進(jìn)，成孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，分批向孔內(nèi)填入碎磚或者碎石等填充料，用柱錘反復(fù)夯實(shí)、擠密，當(dāng)三擊貫入度滿足設(shè)計(jì)要求后，再向孔內(nèi)夯填干硬性混凝土，在樁端形成復(fù)合載體。【2】單樁承載力的特征值由三擊貫入度及樁身混凝土強(qiáng)度決定，以本工程直徑0.45m的載體樁為例，根據(jù)《載體樁設(shè)計(jì)規(guī)程》，三擊貫入度小于10cm時(shí)，載體等效計(jì)算面積為2.4m2，單樁豎向承載力特征值：

　　Ra=fa×Ae

　　fa—經(jīng)深度修正后的載體樁持力層地基承載力特征值;

　　Ae—載體等效計(jì)算面積;

　　因?yàn)樵摌冻至�層為卵石層，基本承載力為1000kpa，顯然由該公式計(jì)算出的單樁豎向承載力Ra>2400KN。而根據(jù)樁身混凝土強(qiáng)度計(jì)算的單樁豎向承載力：

　　ψcfcAp=0.75×11.9×3.14×2252=1418KN

　　ψc—成樁工藝系數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)灌注時(shí)取0.75;

　　fc—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;本次采用C25混凝土。

　　由此可見，根據(jù)載體等效計(jì)算面積計(jì)算出的單樁豎向承載力特征值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于按材料強(qiáng)度計(jì)算單樁承載力，所以，直徑0.45m的載體樁所能提供的單樁豎向承載力為1418KN。

　　由以上對(duì)比可以看出，載體樁在樁徑較小時(shí)也能提供較高的承載力，特別是在地質(zhì)條件較差，有負(fù)摩阻力產(chǎn)生時(shí)更能顯示出它的優(yōu)勢(shì)。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　通過對(duì)山西柳林匯豐興業(yè)王家會(huì)物流有限公司發(fā)運(yùn)站工程實(shí)例分析表明，載體樁具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、經(jīng)濟(jì)。和其他基礎(chǔ)相比，可節(jié)省造價(jià)10~20%。

　　2、單樁承載力高。是同等樁徑、樁長(zhǎng)的普通灌注樁承載力的 3~5倍。

　　3、施工工藝簡(jiǎn)單。施工過程中無需場(chǎng)地降水，減少了工程量，能有效縮短工期。

　　4、環(huán)保。由于建筑垃圾可作為載體樁的填充料，所以它可以消化一定量的建筑垃圾，變廢為寶，并且具有無污染、低噪音等特點(diǎn)。

　　可見，載體樁在地質(zhì)條件不佳、可能產(chǎn)生負(fù)摩阻力的情況下，和其它類型的樁相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　【1】《載體樁設(shè)計(jì)規(guī)程》

　　【2】張嶺.《載體樁在京滬高速鐵路軟基處理中的應(yīng)用》【J】.路基工程 ,2012(5)