综述混凝土桩复合地基工艺

综述混凝土桩复合地基工艺

素混凝土桩复合地基属复合地基的一种，它是由素混凝土组成的桩作为增强体，与天然地基一起承载的地基形式。素混凝土桩复合地基与其他类型的地基相比，沉降幅度更小，一般都保持在10～40mm之间，普通低级中存在的不均匀沉降问题也得到了解决。在成本上，可以明显降低工程的造价达1/3。

一、混凝土桩的施工工艺

施工要严格按照“施工准备→定位放线→钻机成孔→准备桩料→成桩→转移钻机→桩体保护→质量检验”的流程进行。

振动沉管及回旋钻机成孔是素混凝土桩施工中常用的两种的工艺。二者都会给施工带来某些不利影响：振动沉管需要一定桩间距或采用隔行跳打，周边环境会受到较大影响;而回旋钻机成孔虽然不存在这方面问题，但施工泥浆量大，泥浆外运增加施工成本，影响施工速度。

1. 振动沉管打桩机成桩在施工中显示出缺陷，难以有效控制施工质量，工程中可能会发生断桩和缩颈显现。近年来，这一成桩方法的事故率高达25%。另外，在工程实践中还发现了这一成桩技术存在的其他问题，例如：对环境的噪音污染严重;打桩时难以穿透硬土层;振动还会给周边建筑物造成不良影响。另外，在饱和粘土中成桩时，容易造成地表隆起，进而使已打成的桩产生裂缝或折断;在灵敏度较高的土中施工时，也会使桩间土强度降低。

2.相对前一种成桩工艺，长螺旋钻孔具有许多优点：长螺旋钻孔工艺相对简易，泵送混凝土使成桩速度得到提高。使用电力的机械不会对周边环境造成太大的噪音和空气污染，适合在人口和建筑密度较大的市区施工时采用。这一工艺综合效益较好，在施工中不需降水、泥浆制备和排污。长螺旋属于摩擦桩，不受长桩效应影响，使用送笼器下放钢筋笼，比夯扩桩钢筋笼标的高容易控制。高压注浆对周围地层造成的渗透加同，可有效解决断桩、缩径、桩底虚土等问题，可提高承载力。因此，在实际施工中应尽可能多地采用长螺旋钻孔工艺。

二、施工中常见质量问题及预防措施

1.堵管

在管内泵压混合料灌注成桩和长螺旋钻孔工艺中，堵管是常遇到的一个问题。它直接降低了施工效率，增加了工人的劳动量，还造成了施工材料浪费。一旦故障排除不畅，已搅拌的CFG桩混合料就会失水、凝结，故障的再次发生率随之增加。针对这一问题，可采取以下防御措施：

（1）严格混合料配比，粉煤灰掺量必须控制在70～90kg/m3的范围内，同时，坍落度也必須控制在160～200mm之间。

（2）钻孔进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，提钻时要保证钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续。

（3）冬季施工时，要对混合料输送管及弯头进行防冻保护。如果采用加热水的办法提高混合料的出口温度，水温要低于60℃，以免使混合料早凝，产生堵管。

（4）弯头曲率半径要保持在合理范围内。弯头与钻杆不能垂直连接。混合料输送管要定期清洗。

2 窜孔

由于加固土层中有松散的粉细砂及饱和粉土或由于钻杆的剪切作用，土体受到扰动或能量积累，造成土体液化，极容易造成窜孔。因此，在桩体施工前，应先完成至少两根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，对桩身垂直度、混凝土强度和密实度进行检测，根据发现的问题，对预定的施工方案做出相应纠正。适当采取隔桩和隔排跳打法，根据施工地点的土质具体情况，合理选择桩间距。在窜孔区域的打桩推进排数要适当减少，从而使已打桩扰动能量的积累得到减小。此外，还可以在适当范围内，对钻头钻进速度合理提高。

3 桩头空芯

施工过程中排气阀不能正常工作就会导致桩头空芯。钻机钻孔时，管内的空气要在泵送混合料时由排气阀排出，若排气阀堵塞不能有效排出管内空气，空气就会存于桩体之内，形成桩头空芯。为避免桩头空芯，施工中要对排气阀的工作状态进行密切检测，一旦发现堵塞要进行及时清洗。

4 桩端不饱满

施工中为了方便阀门的打开，先提钻后泵料，导致了桩端的不饱满。钻头上的土可能因此而掉入桩孔，地下水也可能因此浸入桩孔，这会严重影响CFG桩的

承载力。施工中，前、后台工人应保证提钻和泵料一致，做到密切配合，才能杜绝这种情况的发生。

5 施工中局部实际灌量小于设计灌量

开始拔管时，桩尖活瓣被粘性土包裹无法张开，导致材料不能顺利流出，或者桩间距过小都会引起这一问题;混凝土初凝后才灌入也是重要原因之一。预防措施有：

（1）在沉管前灌入一定量的粉煤灰-碎石混合材料，起到封底作用。

（2）在按规范规定的1.1～1.3之间，合理确定实际灌量的充盈系数。

（3）检查控制填充材料的灌量，可以采用浮标观测法，发现问题应及时补救，并作好详细记录。

三、混凝土桩复合地基加固方案

根据施工现场的地质条件，可供选择的地基处理方案主要有预应力混凝土桩管桩加固方案和素混凝土桩复合地基加固方案两个。基底压力要求较大的高层建筑主要采用后者。素混凝土桩复合地基设计参数主要有：桩长、桩径、桩距和排距、桩身混凝土强度、褥垫层及材料等。

假设：广西南宁某住宅楼，地下2 层，地上26 层，筏板基础，框架剪力墙结构，建筑底面尺寸为64.m×15.88m，基础埋深-6.3m。。有关的工程地质参数如下：

土层号土质厚度侧阻力qsk 端阻力qsk

4号层黄土状粉质土 0.6-3.5m 40kPa

5号层黄土状粉土 0.6-3.4m 40kPa

6号层中砂 0.2-3.2m 50kPa

7号层粉质粘土 0.6-4.8m 48kPa

8號层粉土 0.9-3.7m 50kPa

9号层粉质粘土 0.6-4.8m 40kPa

10号层中砂 2.3-5.7m 60kPa 1700 kPa

11号层粉土最大5.4m 600kPa 1300 kPa

针对这一案例进行施工设计如下：

1.桩长设计。

在进行复合地基设计时，桩长是首先要确定的参数，建筑物地基的土质条件、建筑物本身对承载力和变形的要求等因素，都对桩长参数有所影响。素混凝土桩要求桩端落在较好的地层上，因此，根据地质勘察得出的场地各土层的主要工程性能指标，素混凝土桩首选第⑩层中砂为桩端持力层，桩长12.5m，保护桩长0.5m，有效桩长12m。

2.桩径设计。

本工程设计桩径为400mm，拟采用长螺旋钻孔、管内泵压混凝土成桩，桩身混凝土强度等级C25。

3. 桩距和排距设计。

根据基础底面的尺寸和基础形式，工程最后采用矩形布桩。桩间距分别为1.25m×1.27m，共布桩52×13=676根。

4. 桩体强度。

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第9.2.7条规定，按fcu≥3Ra/Ap计算桩体强度。

四、结束语

混凝土桩复合地基在施工中的优点很多，主要有地基承载力高、变形小、施工简单易行等，它也比其他方法更容易控制地基变形。CFG桩桩体经济效益和社会效益显著，发展潜力巨大，它不需配筋、可以掺入工业废料粉煤灰、能充分发挥桩间土的承载力。但在施工中还要注意避免其不利影响，控制好关键点，提升