浅谈劲性复合管桩和预应力管桩的经济对比

浅谈劲性复合管桩和预应力管桩的经济对比

发表时间：2019-12-12T11:13:45.687Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年18期作者：邵嘉成左承晨

[导读] 劲性复合可提供承载力不低于同体积的其他刚性桩，在一定范围内代替造价高，工期长的各种预制，静压桩，钻孔桩。中建八局第四建设有限公司山东青岛 266000

摘要：基础工程施工一直是分部分项中重要的一项。而桩基施工工程在基础施工过程中显得尤为重要。桩基的选型关乎到桩基施工工期周期的长短，施工工艺难度，施工的造价成本等诸多因素。结合项目，对劲性复合管桩与预应力管桩进行经济对比。关键词：劲性复合桩；预制管桩；承载力；经济效益

1、引言

劲性复合桩是一种将水泥土搅拌桩和刚性桩结合起来的组合型桩体。分为S桩（柔性散体材料桩，桩身材料为碎石、砂、砖瓦碎块、钢渣、矿渣等散体材料），M桩（半刚性水泥土类桩，为主要水泥搅拌桩，也可为粉煤灰、石灰、化学浆液或混合料，也可采用高压旋喷、注浆等方法形成水泥土桩），C桩（刚性高强度桩，主要为混凝土类桩，也可为CFG桩、钢桩等，多采用振动沉管、螺旋成孔、静压等方法成桩），SM桩（将S桩与M桩复合施工互为先后，或将SM材料预混后施工形成SM桩），SC桩（将S桩与C桩复合施工互为先后，或将SC材料预混后施工形成SC桩），MC桩（将M桩与C桩复合施工互为先后，或将MC材料预混后施工形成MC桩），SMC桩（将S桩、M桩、C桩复合施工，互为先后SM桩成桩后初凝前，在SM桩中压入或打入C桩或在SC桩中的S桩再进行注浆），形成SMC桩。预应力混凝土管桩可分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩。先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成。

2、工程概况

本工程为江苏省盐城市苏北红星美凯龙项目三期工程29#楼商业MALL，总建筑面积为62981.1m2。建筑高度23.55m。建筑层数，地上四层，地下一层。原设计桩型为为预应力管桩，后经与业主及设计沟通，拟将预应力管桩改为劲性复合桩。

3、劲性复合管桩的桩型选用

大多桩基工程中采用的桩基选型一般为预应力管桩，采用先张法离心技术，生产效率高，成型质量稳定，具有较高的单桩承载力。预应力管桩在需穿越较厚的粉土粉砂层或硬塑粘土层，沉桩困难，严重的会发生管桩压不下或压力过大桩身碎裂。劲性复合桩是一种复合载体，即通过水泥搅拌桩与预应力管桩的完美结合，从而扩大整个桩体的摩擦面，既而提高其抗压强度（抗拔强度）。两种桩型的组合应用都可以称为复合桩。其中水泥搅拌桩采用水泥作固化剂，掺入掺杂比不定的粉煤灰等外加剂，利用搅拌机，将软土和水泥强制搅拌形成水泥土，搅拌成桩后，再插入预应力管桩，水泥土硬化后紧紧包裹预制桩体，从而形成强度更高的新型桩体。本项目中原桩型为预应力管桩，后经过承载力取证。该预制管桩承载力设计值为1100KN，而劲性复合桩的承载力设计值为1400KN。相比于原设计值承载力提升了27.2%，固桩基总桩长约节约原总桩长的27.2%。原5桩承台改为4桩承台（如图1），缩短了桩基及基础施工工期，减少了桩基及基础施工的工程量，节约了钢筋砼用量。

原管桩承台布置与劲性复合桩承台布置图比较

以下是预应力管桩与劲性复合桩的经济对比表：

表1 预应力管桩与劲性复合桩的经济对比

4、施工工艺流程及操作要点

总体施工流程：

测量定位→粉喷桩机就位→粉喷桩施工→沉管就位（6小时内）→微型桩施工→成桩毕→移至下一根桩施工。粉喷桩流程：

施工准备→钻机就位→振进→提升喷粉搅拌→升至设计标高后再复钻→提升复拌喷灰→升至设计标高后停机→下一桩循环施工微型桩施工流程：

复核桩位→桩机就位→振动沉管至设计深度→砼搅拌、运输、灌注→边振动、边拔管、边灌注砼至足量→振动拔管至地面→成桩毕→桩循环施工

（1）粉喷桩主要施工工艺

1、桩机就位

根据桩位，开启走位卷扬机将机架移到指定桩位对中。当地面起伏不平时，调整塔架丝杆或平台基座，使搅拌轴保持垂直，对中误差≯5.0cm；搅拌桩垂直度≯1.5%。使搅拌桩机机轴保持垂直，以防打斜桩，影响桩基承载力。

2、钻进下沉

启动搅拌桩机，钻头边旋转边钻进。为不至于堵塞喷射口，此时并不喷射加固材料，而是喷射压缩空气，可使钻进顺利，减小负载扭矩。随着钻进，准备被加固的土体在原位受到搅动。

3、提升钻头、反转喷灰

在提升过程喷粉搅拌、通过粉体发送器将水泥粉喷射入搅拌的土体中，使土体和水泥沿深度方向充分拌和。要根据地质情况，决定提升速度，以得到较均匀的水泥土桩，提升速度根据试桩参数确定。

4、提升结束

当钻头提升至距标高时，发送器停止向孔内喷射粉料，这是由于装置的回路是封闭的，粉体不会向空中喷射和飞散。在向土体喷射过程中的最后阶段，在搅拌钻头距地面0.8m处停止喷粉，粉粒不会溢出地面。一般在设计桩顶预加50CM作为破除桩头用。

5、复拌

停止喷粉，钻头边旋转边钻进，直至设计桩底标高处，边提升边反向旋转使土体和粉体充分拌和，土体被充分粉碎，水泥粉被均匀地分散在桩土中，复拌是保证成桩均匀和提高桩体强度的有效措施。

（2）微型桩主要施工工艺

1、振动沉管

每台机械进入场地正式开工之前要进行沉管试验，用来测量沉管深度或判断贯入度。确定桩身进入持力层的平均电流值，作为以后施工过程中控制的依据。

沉管达到深度后，应立即灌注混凝土，尽量减少间隔时间，灌注混凝土前必须检查管桩内有无夹杂桩间土或泥进水，混凝土灌注量按沉管外径和桩长计算出的体积再乘充盈系数值，单打充盈系数值≥1.0系数，第一次灌注混凝土必须灌满桩管，加灌时应保证混凝土面高出设计桩头标高0.25米。

2、拔管混凝土浇筑

拔管速度要均匀，拔管速度控制在≤1.2米/分钟，拔管开始时应先振动5-10秒钟后再开始拔管，边振边拔，每拔0.5-1.0米停拔留振5-10秒钟，如此反复直至沉管全部拔出。

沉管拔出地面后，若发现混凝土超出桩设计标高0.25米或溢出地面较多，应及时核实充盈系数，若充盈系数小于1.0则应采取复打的办法处理，若发现桩身混凝土面低于设计标高应立即补灌，使其顶面高出设计标高0.25米，并用振捣器振实，补灌混凝土时应将桩顶上的浮土清理干净。

5、应用前景分析

劲性复合预制管桩存在以下优点：

（1）最大限度的利用了软土。

（2）承载力比单纯预应力管桩大幅提升。（3）具有挤扩作用。劲性的打入还会挤扩周围的水泥土体和桩周土体，使桩周土体的界面粗糙紧密，侧摩擦阻力增大，提高单桩承载力。

（4）相比于灌注桩施工费用大大降低、施工周期大大缩短，施工质量更好的把控，质量通病减少，成桩可靠性得到长足提高。（5）节约材料，使工程材料得到充分应用，存在更高的经济实用价值。

6、结语

劲性复合可提供承载力不低于同体积的其他刚性桩，在一定范围内代替造价高，工期长的各种预制，静压桩，钻孔桩。还克服了打入桩的噪音、挤土和钻孔桩的工期长、泥浆排污及静压桩的进场费用高等问题。工期短，造价低，经济技术效果十分明显。参考文献

[1]JGJ/T 327-2014劲性复合桩技术规程

[2]江苏省工程建设标准-劲性复合桩技术规程