夯扩桩地基承载力确定方法分析

王志军

（一）概述

夯扩桩（又称柱锤冲扩桩）复合地基具有施工方便、造价低、可就地消化建筑垃圾和工业废渣、明显提高地基承载力和提高投资效益等优点，该技术自1989年开始研究，近几年施工技术及施工工艺不断完善，已在河北省多个工程中应用。1997年，河北省颁布了DB13（J）10-97《柱锤冲孔夯扩桩复合地基技术规程》，2002年，该技术正式列入中华人民共和国行业标准JGJ79-2002《建筑地基处理技术规范》。对于以土为介质的地基来说，由于其区域性差异很大，不管是国家标准、行业标准还是地方标准，都应结合当地的经验灵活运用，并及时总结已取得的经验，将其用于新的工程，使该技术不断完善，设计和施工更加经济合理。

本文以邯郸市某实际工程为例，结合上述两项标准及静载荷试验结果，探讨了夯扩桩复合地基承载力的确定方法。

（二）工程概况

拟建建筑物为一栋6层住宅楼，砖混结构，属二级建筑物，拟采用钢筋混凝土条形基础。由于该场地持力层承载力较低，不能满足上部结构荷载的需要，设计采用了柱锤冲扩桩复合地基，冲扩桩材料就地取材，使用拆除原有建筑物的建筑垃圾，以碎砖为主，桩径600mm，桩长为3m，间距为1.414m，呈正方形布置，共布置单桩640根。要求处理后地基承载力特征值达到120kPa，该场地土层由上至下描述为：

第（1）层：杂填土，以粉土及粉质粘土为主，含砖屑、灰渣等，结构松散，厚度为0.8～1.5m。

第（2）层：粉土，褐黄色，稍密，湿—很湿，含木炭、云母碎屑，具振动析水现象，夹多层粉质粘土薄层。该层厚度为1.3～2.3m，属中等压缩性土。

第（3）层：粉质粘土，褐黄色，可塑，局部软塑，含氧化锰，夹粉土及粘土薄层。厚度为2.4～3.3m，属中等压缩性土。

第（4）层：粉土，褐黄色，稍密—中密，湿，含炭、云母碎屑，夹粉质粘土薄层，底部夹浅灰色粉质粘土［即第（4-1）层］。厚度为1.7～2.8m，属中等压缩性土。

第（4-1）层：粉质粘土，褐黄色—浅灰色，可塑—软塑，厚度为0.0～1.3m，属中等压缩性土，局部为高压缩性土。

第（5）层：粉土，褐黄色，稍密—中密，湿，含云母碎屑，夹粉质粘土薄层，厚度0.5～2.3m，属中等压缩性土。

第（6）层：粉质粘土，灰褐色，可塑，含有机质、青砖瓦片，偶见小姜石，夹粘土薄层。底部夹灰黑色硬塑状态的粘土薄层。层顶埋深9.4～10.5m，属中等压缩性土，局部为高压缩性土。

第（7）层：粉质粘土，褐黄色，可塑-硬塑，含姜石及氧化铁，夹多层粘土薄层，层顶埋深12.5～13.0m，属中等压缩性土。各层土的物理力学性质指标见表1。

（三）静载荷试验结果及分析

为检测该工程地基承载力是否满足设计要求，对该工程进行了单桩复合地基静载荷试验，共做3个点，载荷板采用面积为1.96m2的圆形钢板（直径d=1580mm），反力系统为堆载，试验方法为慢速维持荷载法，最大加载量为300kPa，分8级施加，试验时成桩时间均已超过60天。各点的P-s曲线如图1所示。

表1　土的物理力学性质指标汇总表

图1　各测点净载试验的P-s曲线

从图1中的P-s曲线可以看出，最大沉降量超过或接近JGJ79-2002中规定的极限荷载，即载荷板直径的6%，但未达到DB13（J）10-97中规定的10%。可以认定这3个点已接近或达到极限承载力，即该工程复合地基极限承载力应定在最大加载量300kPa左右是合理的，按JGJ79-2002考虑，这3个点的极限承载力分别为295、290和300kPa。且3点均有较明显的第一拐点，结合试验曲线，用下面的3种方法确定该工程的地基承载力特征值。(www.xing528.com)

1.规程DB13（J）10-97中的相对变形法

规程DB13（J）10-97中规定地基承载力特征值（基本值）可取S/d=0.010～0.015所对应的荷载。

当取S/d=0.010时，取值如下：

fa1=150kPa，fa2=135kPa，fa3=100kPa，平均值为fspk=128kPa，极差超过了平均值的30%。

当取S/d=0.015时，取值如下：

fa1=190kPa，fa2=170kPa，fa3=150kPa，平均值为fspk=170kPa，极差未超过平均值的30%。

2.规范JGJ79-2002中的相对变形法

规范JGJ79-2002中规定地基承载力特征值可取S/d=0.012所对应的荷载。

当取S/d=0.012时，取值如下：

fa1=170kPa，fa2=150kPa，fa3=130kPa，平均值为fspk=150kPa，极差未超过平均值的30%。

3.上述结果分析及本文建议值

从上面的结果可以看出如下几个问题：

（1）规程DB13（J）10-97中的相对变形法，S/d的高限和低限对应的结果相差太大（128和170kPa），即其规定的S/d=0.010～0.015范围偏大，且取高限时结果明显偏大，超过了最大加载量（本工程为极限荷载）的一半。

（2）规范JGJ79-2002中的相对变形法，规定取S/d=0.012所对应的值，但就本工程而言，笔者认为，该标准对1、2号点是合适的，而对于3号点，该标准所对应的点明显小于其第一拐点，且考虑到地基极限承载力300kPa，因此对于3号点取值偏低。

（3）本文建议1、2号点可按S/d=0.010取值，即fa1=147kPa，fa2=135kPa，对于3号点，考虑到其拐点对应的荷载较大且该点最大沉降量较其他两点小，可取fa3=150kPa，各点的特征值均未超过其极限承载力的1/2。综合评价该地基的承载力特征值为fspk=144kPa，这一取值从各曲线线形、各点最大沉降量及各点极限承载力等方面考虑都是较为合理的。

（四）结语

由于夯扩桩复合地基是一个相对较新的技术，利用载荷试验确定其复合地基承载力特征值时，既要依据又不能拘泥于现行的规程及规范，应结合P-s曲线的线形、最大加载量、最大沉降量综合确定。