载体桩（夯扩桩）的应用
一、载体桩简介
载体桩主要适用于上部土质较软弱而下部土质相对较好的地基，其基本原理是通过成孔、夯击在地基土中填充碎石、碎砖、干混凝土等材料，利用夯击能量使填充材料与原地基土相互挤密，形成承载力较高的复合载体，桩端置于复合载体之上，形成单桩承载力较高的桩基。载体桩在成都地区主要适用于处理松散卵石、圆砾、粘性土、强（全）风化泥岩等地层，可作为桩基，也可作为复合地基中的加强体。
载体桩主要施工工艺如下：
⑴定桩位及桩号。
⑵桩机到位，使其护筒垂直对准桩位线，调整地脚，使机身水平，机架及护筒垂直，并测定垂直度。
⑶锤击成孔。正驾驶、启动主卷扬机，拉紧左操作柄，使击实锤缓慢上提至一定高度后自由落下，锤击引孔。提到一定高度（6-8米），松开操作柄，让锤自由落下，贯入土内，副驾驶启动副卷扬机，反压护筒，使其护筒逐渐沉入土层内，重复以上操作，直至护筒底标高达到设计桩底标高为止。
⑷填料夯扩击实。启动主卷扬机，拉紧左操作柄，将击实锤提至护筒填料口以上，先从填料口填入一定数量的砖块，落锤击实。填料量根据桩端土层情况调整，夯填时，应提高击实锤使砖块挤出护筒，使锤底低于护筒5—10cm处。三击贯入度的测定：起落击实锤击三次空击，提升击实锤高度距桩底标高6.0米处，落锤下击三次，三击后测量总贯入
度，三击贯入度合格后方可填充干硬性混凝土。之后提起击实锤，将击实锤甩放在机架旁，以便安装钢筋笼。
⑸放置钢筋笼。钢筋笼按照设计图纸在孔外制作，利用桩机吊放至孔内。钢筋笼安放好后，测量桩顶标高。
⑹浇灌混凝土。从填料口先灌入砼，直到一定高度，保证振捣密实使不产生离析和缩颈一次投料高度3.5m，再启动副卷扬机，间歇地拉紧左手柄，缓慢或间断地提升护筒，每次提升0.5m左右应停顿少顷，并不断从填料口填入砼至设计标高，拔管时严控垂直度，拔管速度控制在3m/min以内。护筒拔出地面后，调整地脚高度将护筒管放至桩外，使用插入式振动棒进行振捣。
二、工程实例
下面通过几个工程实例说明载体桩的设计施工，并在承载力、造价和施工三个方面与其他桩型进行对比。
（一） 富丽花城（桩基）
1、工程概况
⑴ 建筑物性质
场地位于成都市北三环路三段川陕立交与成绵立交之间，拟建建筑物主要由16栋18层高层住宅楼组成，一层地下室，地下室埋深约4m，采用独立柱基。由浙江城建设计集团西南设计院设计，根据设计要求，6、9栋基础工程设计为复合载体夯扩桩，单桩承载力
1300kN，承台下桩的布置数量根据承台形式和柱荷重而异。
⑵ 工程地质条件
场地地基土分布较简单，从上至下依次为：
杂填土：层厚0.30～6.50m。
素填土：层厚0.30～6.90m。
粘土：层顶埋深0.50～13.50m，层厚2.10～16.90 m。
残积土：层厚0.3～1.70 m，场地中未连续分布。
强风化泥岩：一般厚度在0.20～12.10m
中风化泥岩：层面埋深一般12.00m～14.00m左右，未揭穿。
2、载体桩设计施工
⑴ 设计参数
桩身直径为450mm，桩长4.5m，以硬塑性粘土作为桩端持力层（即成桩管底进入硬塑性粘土层后再进行夯扩端头施工），部分地段以强风化泥岩为持力层，其单桩竖向承载力Ra≥1300kN。桩身（含扩大头）混凝土强度等级为C25，三击贯入度不大于10cm。
⑵ 施工方法
施工工艺流程为：夯击成孔至设计深度——填料（碎砖、碎石）并夯击至三击贯入度满足要求——填干性混凝土并夯击至三击贯入度满足要求——下钢筋笼——浇灌桩身混凝土
⑶ 施工成果
根据检测结果，桩身完整，单桩承载力Ra≥1300kN。
（二）IBP总部公园景观广场（桩基）
1、工程概况
⑴ 构筑物性质
场地位于成都市双流航空港路口，构筑物为若干景观柱，采用独立柱基。由浙江城建设计集团西南设计院设计，根据设计要求，基础采用复合载体夯扩桩，单桩承载力550kN，桩的布置根据柱的位置布置，一般每个承台下布置1~2根桩。
⑵ 工程地质条件
场地地基土分布从上至下依次为：
填土：层厚0.5～1.0m。
粘性土、粉土：层厚2m左右。
砂卵石层：层顶埋深一般3~4m，上部以松散卵石和稍密卵石为主。
2、载体桩设计施工
⑴ 设计参数
桩身直径为450mm，桩长3~4m，以松散卵石或稍密卵石作为桩端持力层，其单桩竖向承载力Ra≥550kN。桩身（含扩大头）混凝土强度等级为C25，三击贯入度不大于10cm。
⑵ 施工方法
施工工艺流程为：夯击成孔至设计深度——填料（碎砖、碎石）并夯击至三击贯入度满足要求——填干性混凝土并夯击至三击贯入度满足要求——下钢筋笼——浇灌桩身混凝土
⑶ 施工成果
根据检测结果，桩身完整，单桩承载力Ra≥550kN。
（三）北湖龙郡（复合地基）
1、工程概况
⑴ 建筑物性质
场地位于成都市龙潭立交附近，该工程主要由33F高层建筑组成，框剪结构，采用筏板基础，设一层地下室，基底埋深-6.6~-7.8m。由基准方中设计院设计，设计要求进行地基处理，处理后复合地基承载力特征值fspk≥570kPa，ES≥20MPa。地基处理由我院进行设计。
⑵ 工程地质条件
场地地基土分布较简单，从上至下依次为：
素填土：层厚1m左右。
可塑粘土：层厚1m左右。
硬塑粘土：层厚3~4m。
以上三层开挖后均被挖除。
含卵石粉质粘土：层厚2m左右。
强风化泥岩：层厚2m左右。
中风化泥岩：层面埋深约9m。
2、载体桩设计施工
⑴ 设计参数
根据设计要求，采用以载体桩作为加强体的复合地基，其在理论上属于CFG桩范畴，命名为“扩顶扩底CFG桩”。设计主要依据《载体桩设计规程》、《建筑地基处理技术规范》和《建筑地基基础设计规范》。
①桩径450mm，顶部扩大至800mm，扩大头高度不小于500mm；
②桩按等边三角形布置，桩距1.7m，置换率m=0.06；
③CFG桩桩间土基本为全风化泥岩fak=190kPa，Es=8.0Mpa，部分桩间土为强风化泥岩；
④桩端持力层为强风化泥岩（fak=300kPa，Es未提供，设计按经验取13Mpa），桩端进入持力层深度不小于1.0m，根据设计规程，修正后的地基承载力为561.4kPa，载体等效计算面积为2.2m2，设计单桩竖向承载力按《载体桩设计规程》中公式计算，Ra取1200kN，再根据《建筑地基处理技术规程》中CFG桩复合地基承载力计算公式计算，复合地基承载力满足570kPa要求；
⑤桩体砼强度为C25，桩底扩大头为C25干硬性砼+砖块（碎石）；
⑥桩长：桩长不小于3.5m，根据场地地质条件和现场施工情况确定；若桩端进入中风化泥岩，则可提前终孔。
⑦三击贯入度20cm±2cm；
⑧桩顶设10cm素混凝土垫层，其上设20cm砂石褥垫层，砂石褥垫层采用砂石比为3：7的碎石（或卵石）铺设，卵石的最大粒径不大于30mm，夯填度（压实后的厚度：
虚铺厚度）应不大于0.9；褥垫层的宽度大于基础底面宽度400mm；
⑨桩身配置适量钢筋以保证在施工过程中桩身不因“挤土效应”而破坏。
⑵ 施工方法
施工工艺流程为：取土成孔至设计深度——填料（碎砖、碎石）并夯击至三击贯入度满足要求——填干性混凝土并夯击至三击贯入度满足要求——下钢筋笼——浇灌桩身混凝土——完成所有桩体——褥垫层施工
⑶ 施工成果
根据检测结果，桩身完整，复合地基承载力fspk≥570kPa，压缩模量Esp≥20MPa。
（四）龙锦小区（复合地基）
1、工程概况
⑴ 建筑物性质
场地位于成都市龙泉驿区，为1栋18F高层建筑组成，采用筏板基础和独立柱基，设一层地下室，基底埋深-6.85m。由浙江城建设计集团设计，设计要求进行地基处理，处理后复合地基承载力特征值fspk≥380kPa，ES≥20MPa。地基处理由我院进行设计。
⑵ 工程地质条件
场地地基土主要由素填土、硬塑粘土、硬塑粉质粘土、可塑粉质粘土、软塑粉质粘土、含圆砾粉质粘土、强风化泥岩、中风化泥岩组成。
2、载体桩设计施工
⑴ 设计参数
根据设计要求，采用以载体桩作为加强体的复合地基，设计主要依据《载体桩设计规程》、《建筑地基处理技术规范》和《建筑地基基础设计规范》。
①桩径450mm；
②桩距依据置换率和基础宽度而定；
③桩间土基本为可塑粉质粘土fak=150kPa，Es=5.0Mpa；
④桩端持力层为可塑、硬塑粉质粘土层（fak=150kPa），根据设计规程，修正后的地基承载力为560kPa，载体等效计算面积为2.0m2，设计单桩竖向承载力按《载体桩设计规程》中公式计算，Ra为1120kN，根据试桩结果取800kN，再根据《建筑地基处理技术规程》中CFG桩复合地基承载力计算公式计算，置换率m=0.0529，部分桩间土较薄弱地段m=0.0636；
⑤桩体砼强度为C25，桩底扩大头为C25干硬性砼+砖块（碎石）；
⑥桩长8m，根据场地地质条件和现场施工情况确定；
⑦三击贯入度15cm；
⑧褥垫层设计厚度为300mm，采用砂石比为3：7的碎石（或卵石）铺设，卵石的最大粒径不大于30mm，夯填度（压实后的厚度：虚铺厚度）应不大于0.9；褥垫层的宽度大于基础底面宽度400mm；
⑨桩身配置适量钢筋以保证在施工过程中桩身不因“挤土效应”而破坏。
⑵ 施工方法
施工工艺流程为：取土成孔至设计深度——填料（碎砖、碎石）并夯击至三击贯入度满足要求——填干性混凝土并夯击至三击贯入度满足要求——下钢筋笼——浇灌桩身混凝土——完成所有桩体——褥垫层施工
⑶ 施工成果
根据检测结果，桩身完整，复合地基承载力fspk≥380kPa，压缩模量Esp≥20MPa。
三、载体桩与其他桩型的对比
载体桩具有施工较简单、成本相对较低、承载力高的特点，在持力层的选择上不受“必须到达坚硬层”的限制，可以在松散卵石、强风化泥岩等地层中发挥优势。下面以“富丽花城”工程为例，用目前成都常用的桩型——人工挖孔桩和预应力管桩与之对比。
1、与人工挖孔桩对比
⑴ 施工对比
上述“富丽花城”工程若采用人工挖孔桩，桩端须进入中风化泥岩，桩长约7~8m。泥岩层中赋存基岩裂隙水，水量虽然不是很大，但无法用管井等降水方式进行降水，在桩孔开挖过程中裂隙水会源源不断涌出，对人工挖孔桩的施工以及进度都造成影响，甚至有可能影响质量。而载体桩选择强风化泥岩作持力层，成桩过程简短快速，不受基岩裂隙水影响。
⑵ 承载力对比
桩身直径1m、桩底扩大头直径2m的人工挖孔桩以中风化泥岩作持力层，单桩承载力7000kN左右，相当于5~6根载体桩。
⑶ 造价对比
按承载力对比结果计算，在相同承载力条件下，人工挖孔桩平均每根需混凝土7m3、钢筋400kg，而6根载体桩需混凝土4m3、钢筋270kg。因此，在材料的消耗上，载体桩远小于人工挖孔桩。
2、与预应力管桩对比
⑴ 施工对比
采用预应力管桩，桩端也须进入中风化泥岩，桩长7~8m。通过多个施工实例表明，在施工中，易在桩端未到达中风化泥岩层面之前遇到块状强风化泥岩等较坚硬层而难以贯入，强行贯入易使桩身破坏，桩端进入中风化泥岩易出现“复打”现象，施工操作不便，
噪音也较大。而载体桩施工便捷，噪音小。
⑵ 承载力对比
桩径450mm的预应力管桩，采用中风化泥岩作为桩端持力层，在考虑摩擦的情况下单桩承载力一般1300~1500kN左右，与载体桩的承载力相当。
⑶ 造价对比
相同桩径的情况下，预应力管桩须进入中风化泥岩，桩长比载体桩长，其桩体材料一般为C80混凝土，远高于载体桩，而单桩承载力与载体桩相当，因此在造价方面也远高于载体桩。
四、结束语
在高层建筑不断发展的今天，对地基要求的承载力也越来越高，特别在成都市东郊地区、德阳地区上部土层难以满足要求，而承载力较高的地基土埋深又较深，在这种情况下采用人工挖孔桩、预应力管桩等桩型造价高，施工也有不便之处。载体桩在这种地层中可充分发挥其优势，尤其在卵砾石层中，可发挥更高的承载力，在高层建筑桩基或复合地基的选择上，可优先考虑采用。
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