1.课题来源及背景 本课题名称为载体桩单桩竖向承载力特征值及桩体位移预估模型研究，工业攻关，项目编号（GYGG-201906）.载体桩作为一种中国首创的新型桩基础，以混凝土桩身为传力杆件，以桩锤夯击桩端土体后并填充水泥砂拌和物形成的载体为扩展基础，可实现持力层承载力的提高及桩端面积的增大，竖向承载性能提高显著，具有施工速度快、承载能力高、造价低、经济效益好等方面的特点。该技术自推广以来，已在国内多个工程领域应用，应用前景广阔。 2.研究目的及意义 当素填土、软土、黄土等天然地基承载力或变形不满足设计要求时，通常需要进行地基处理或采用桩基础。载体桩施工完毕后，桩端承载面积显著扩大，桩端以下3m～5m、横向径长2m～3m载体影响区域范围内的土体得到了有效挤密，承载力和压缩模量有所提高。竖向荷载作用时，桩身侧摩阻力很小，大部分荷载通过桩端载体传递并扩散到持力层，载体内的层层结构自上而下压缩模量逐层降低，有利于应力的逐层扩展，从而消除了桩端应力集中现象。因此，载体桩可视为以混凝土桩身为传力杆件，以载体为扩展基础，通过提高桩端承载面积及单位面积上的桩端阻力，实现了竖向荷载由桩身压杆传递到桩端载体（相当于扩展基础）的线面转化传递过程。 3.主要论点和论据 （1）为载体等效计算面积预估提供定量参考，有助于载体桩载体等效计算面积的取值； （2）再生粗骨料替代率35%条件下矿渣砂40%等体积替代普通砂后，其抗压强度、劈裂抗拉强度不低于同配合比条件下的原生混凝土，可作为填料用于载体桩中。； （3）提出载体桩沉降预测模型研究新思路。 4.创新 本课题以工程测试数据为基础，通过相关性分析，定量地分析了被加固土层土性、持力层土层土性、桩径等因素对载体等效计算面积取值的影响，并提出了适用于以细砂、粉土为持力层的载体等效计算面积预估模型和载体桩单桩竖向承载力特征值预估模型，该预测模型与工程实测数据相差10%以内，有利地保障了载体等效面积取值的预估，达到了国内先进水平。提出以矿渣、再生骨料为载体填料的配合比，可为废弃混凝土、工业矿渣的工程应用提供新途径，可由此减少对耕地的占用和环境的污染，该研究成果具有一定的创新性和先进性，具有重要的工程应用和推广价值。 5.社会经济效益，存在的问题 齐齐哈尔位于松嫩平原，地层结构从上至下多为杂填土、粉质粘土、细砂、砾砂、中粗砂等分布，市内建筑以100以下的高层、小高层及多层为主。近年来，随着经济建设步伐的加快，小高层、高层建筑中采用桩基础类型的建筑越来越多，载体桩因承载力高、施工速度快，近年来在东北地区工程应用范围逐渐扩大，效益也越发显著。载体桩设计时单桩承载力特征值的确定对工程造价、工期等均有影响。本课题所提出的适用于以细砂、粉土为持力层的载体等效计算面积预估模型和载体桩单桩竖向承载力特征值预估模型，非常适用于齐齐哈尔地区的工程地质条件，且该预测模型预测效果良好，可减少非必要的材料浪费，可实现载体填料的创新，可降低工程造价，为工程设计、施工提供便捷。 目前存在的问题： （1）回归分析时所采用的工程测试数据有效，以细砂为持力层的样本数量较多，但以粉土为持力层的样本数量相对偏少 （2）室内试验完成了以再生骨料、矿渣砂为载体填料的配合比，但其工程适用性有待进一步探究探索。 改进意见如下： （1）依托实际工程测试数据及相关文献资料，进一步研究该预测模型的有效性并进行合理的调整改进。 （2）继续加强该类型载体填料的性能研究，除目前的力学性能研究外，在耐久性、和易性等方面有待进一步研究，并依托实际工程进行测试验证。 6.成果简介 项目以工程测试数据为基础，通过相关性分析和回归分析，研究了载体桩载体等效计算面积影响因素，得到了适用于以细砂、粉土为持力层的载体等效计算面积预估模型及单桩竖向承载力特征值预估模型，该预估模型能够为载体等效计算面积、单桩竖向承载力特征值预估提供定量参考，有助于载体桩设计。 基于实验，研究了矿渣再生混凝土的力学性能，结果表明一定配合比条件下矿渣再生混凝土可作为填料应用于载体中，为工业废料、建筑材料再生利用提供实验基础。基于载体桩测试数据，提出了载体桩沉降预估模型研究的新思路。

齐齐哈尔大学

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