摘 要：载体桩具有施工方便，承载力强等特点,根据其端承的受力原理，较适合湿陷性黄土区域的工程应用。本文以三门峡碧桂园·陕州府项目为案例，分析复杂地质条件下桩基选型方案确定过程，结合当地的工程经验，针对其湿陷性、深厚回填土等不利地质条件，采取载体桩、灰土挤密桩、刚性桩复合地基等有效处理措施，在保证安全储备的前提下，取得合理的经济性。
关键词：湿陷性黄土；载体桩；素混凝土刚性桩复合地基；灰土挤密桩
1、三门峡碧桂园 陕州府项目概况
本项目位于河南省三门峡市，共8栋高层和46栋多层别墅，带局部地下室。其中62~66#楼为11层框架剪力墙结构；67#楼为12层剪力墙结构，底部两层为商业、物业用房；68#楼为30层剪力墙结构；69#楼为28层剪力墙结构；1~61#楼为4层别墅。总建筑面积近20万平方米。
本项目场地条件：抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.15g，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组，场地为抗震不利地段，基本风压为0.40kPa，地面粗糙度B类。
2、场地水文地质条件
本场地分为西地块和东地块，场地内分布大面积厚层人工填土，东侧为高边坡，西侧为河道，综合判定本场地为抗震不利地段。
考虑到场地西侧苍龙涧河蓄水的影响，抗浮水位按338.00m考虑。
2.1 西地块土层分布
西地块属苍龙涧河一级阶地，339.41～347.12m，相对高差7.71m。岩土特征自上而下分述如下：（1）人工填土，局部经人工压实，不均匀，主要以粉土为主,局部含碎砖块、水泥块等建筑垃圾，该层分布于地表，平均层厚6.26m；（2）粉土，稍湿，含腐殖质、植物根系和少量大直径卵石,孔隙发育，平均层厚4.98m；（3）卵石，颗粒级配一般、分选性一般，呈圆形及亚圆形，母岩成分以石英岩、石英砂岩、辉绿岩为主，充填物为砂质、泥质，局部夹薄层粉土。最大粒径72cm，平均层厚9.67m；（4）粉土，平均层厚8.98m；（5）粉砂，平均层厚5.28m；（6）卵石，最大粒径72cm，平均层厚9.13m。其中1~2层均具有自重湿陷性，Ⅱ级，最大湿陷深度11.5m。本场地最大冻土深度为0.60m。
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图1：三门峡碧桂园?陕州府总图
2.2 东地块土层分布
东地块属苍龙涧河一级阶地，344.12～362.66，相对高差18.54m。岩土特征自上而下分述如下：（1）人工填土，局部经人工压实，不均匀，主要以粉土为主,局部含碎砖块、水泥块等建筑垃圾（2017年5月份回填），该层分布于地表，平均层厚3.43m；（2）粉土，平均层厚5.25m；（3）粉土，平均层厚4.35m；（4）粉土，平均层厚4.65m；（5）粉土，平均层厚5.95m；（6）粉土，平均层厚5.16m；（7）粉土，平均层厚7.32m；（8）卵石，颗粒级配一般、分选性一般，呈圆形及亚圆形，母岩成分以石英岩、石英砂岩、辉绿岩为主，充填物为砂质、泥质，局部夹薄层粉土。最大粒径72cm，平均层厚7.33m；（9）粉土，平均层厚7.45m。其中1~4层均具有自重湿陷性，Ⅱ级，最大湿陷深度13m。本场地最大冻土深度为0.60m。
表1 西地块 各层土承载力特征值
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3、桩基选型分析及载体桩方案的确定
3.1 湿陷性黄土
湿陷性黄土：在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土；自重湿陷性黄土：在上覆土的自重压力下受水浸湿，发生显著附加下沉的湿陷性黄土。甲类建筑应消除地基的全部湿陷量或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层，或将基础设置在非湿性黄土层上；乙、丙类建筑应消除地基的部分湿陷量。
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》判断，本项目68#、69#高度超过60m，为甲类建筑；62~67#楼高度超过24m，不足60m，为乙类建筑；别墅及综合楼为丙类建筑。根据规范均应进行湿陷性处理或采用桩基础，处理方法有：垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法。
3.2 西地块的桩基选型
西地块第①层人工填土为新近（2013年）回填，其中多区域存在建筑垃圾（大块水泥块、卵石、砖块等），第②层粉土中含有大直径卵石，均具有自重湿陷性，Ⅱ级，最大湿陷深度11.5m。现场条件不利于预制桩和挤密桩处理，排除此两种方案；经现场勘测，地块北侧与现有小区隔道相邻，故排除强夯方案；采用灌注桩，因桩端持力层卵石层跑浆风险很大，排除此方案。经与地勘、审图老师沟通并借鉴当地施工经验，西地块单体桩基方案确定为载体桩。
3.3 东地块的桩基选型
东地块2~4层均具有自重湿陷性，Ⅱ级，最大湿陷深度13.0m。62~67#楼小高层单体优先采用灰土挤密桩地基处理，地基承载力不满足的单体采用灰土挤密桩+素混凝土刚性桩复合地基。
4、载体桩计算、构造
载体桩是一种全新的施工技术，选择下部层位稳定、土性较好的土层作为被加固土层，以桩端土体为研究对象。载体桩是由混凝土桩身和载体构成的桩。载体组成分为混凝土、夯实填充料、挤密土体三部分构成。
本次载体桩计算以69#楼28F单体为例。
载体桩桩径500mm，桩身混凝土强度等级为C30，桩基按正三角形布置，桩间距为1.8m，桩长7~9m，桩顶标高338.150m，实际桩长按桩端进入第3层卵石层1.0m控制，基础筏板厚度1.30m。桩长计算按7m计。
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图2 载体桩剖面示意
4.1 工程桩单桩承载力特征值计算
1）根据《载体桩设计规程》（JGJ 135-2007）（本项目于2017年7月通过审图，计算按2007版规范）
(1)
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工程桩取值去除重叠区域后为2.789
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图3：单体布桩-载体等效面积
2）值，根据《建筑地基基础设计规范》确定
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因本场地1~2为湿陷性土层，单桩承载力特征值需去除负摩阻、桩身自重
负摩阻：
(6)
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桩自重：
(7)
单桩承载力特征值取值:1695-23.55-34.34=1637.11kN
4）桩身强度值N，不考虑钢筋作用，工作条件系数取值0.7，混凝土强度等级C30，
(8)
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综上，单桩承载力特征值取值1600kN。
4.2 工程试桩单桩承载力计算
4.2.1 单桩承载力
按规范下限取值3.1415
单桩承载力特征值，即单桩端部可提供承载力特征值
(9)
桩身侧阻：
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桩身自重：
工程试桩承载力特征值：
工程试桩承载力极限值：
4.2.2 桩身强度
桩身强度标准值N，不考虑钢筋作用，工作条件系数取值1.0，混凝土强度等级C35
(10)
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即满足单桩承载力极限值，满足试桩要求。
4.3 载体的填料量
本单体载体桩的载体的填料量以三击贯入度控制。填料量不宜大于1.8立方米，三击贯入度不得大于10cm。当填料大于1.8立方米时，应另选被加固土层或改变施工参数。载体桩填充料根据当地经验选取，填充料级配砂卵石：采用人工级配砂石回填，砂卵石其配比关系宜为5：2：3即卵石5（粒径50＞d＞20mm）：圆砾2（粒径20＞d＞2mm）：中粗砂3（粒径2＞d＞0.25mm），最大粒径＜50mm，含泥量不超过3%。
5 结论与建议
本项目于2017年底完成全部桩基过程，2018~2019年陆续结构封顶，现场反馈载体桩试桩数据满足设计要求，单体沉降数据均在10mm以内，亦满足设计、规范要求。载体桩与普通灌注桩经济测算对比，预估节省造价约60%。
通过本案例可见，载体桩高承载力、施工进度快、造价低廉的特点在湿陷性黄土区域更能得到充分的发挥。
参考文献
[1]混凝土结构设计规范(GB50010-2010)(2015年版)
[2]建筑抗震设计规范(GB50011-2010)(2016年版)
[3]建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)
[4]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)
[5]建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)
[6]建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)
[7]湿陷性黄土地区建筑标准(GB50025-2018)
[8]载体桩设计规程(JGJ135-2007)
[9]载体桩技术标准(JGJ/T135-2018)
[10]刚-柔性桩复合地基技术规程(JGJ/T210-2010)