劲性复合桩在地基基础领域的应用

劲性复合桩在地基基础领域的应用摘要：近年来一种新型桩型在地基基础领域脱颖而出----劲性复合桩，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了其多种优点，以及施工工艺，并结合相关实践经验，分别从注重各种施工要素的选择等多个角度与方面，就劲性复合桩施工中应注意的问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：劲性复合桩；地基基础；应用

1前言

地基基础作为高楼的基石，其重要性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对劲性复合桩应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化劲性复合桩地基的承载力稳定性、耐久性、可靠性。

2概述

劲性复合桩是一种复合载体，即通过水泥土搅拌桩与预应力管桩（抗拔方桩）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）。鄙人认为两种桩体的组合应用都可称为复合桩。其中水泥土搅拌桩是采用水泥作为固化剂，掺入掺杂比不定的粉煤灰等外加剂，利用搅拌机（一般为双轴或三轴搅拌机改装），将软土和水泥强制搅拌形成水泥土，搅拌桩成桩后，再插入预应力管桩（方桩），水泥土硬化后紧紧包裹住预制桩体，从而形成强度更高的新型桩体。

由于深层搅拌桩的应用存在一定局限性，它适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土等软弱地基。所以劲性复合桩适用范围也受其影响，适用于沿海、河、江等适用于摩擦桩的地区，而不适用于存在岩层的端承桩地区，所以，可以说劲性复合桩专为摩擦桩设计而来。其优点是：①最大限度地利用了原土；②承载力比单纯预应力管桩大幅度提升；③相较灌注桩施工费用大大降低、施工周期大大缩短，施工质量更好把控，质量通病减少，成桩可靠性得到长足提高。④节约材料，使工程材料得到充分应用，为绿色施工添砖加瓦。劲性复合桩集齐预应力管桩与灌注桩这两种技术性成熟桩型的优点，摒弃他们的缺点，其承载力可与灌注桩媲美，其施工简便性却又同预应力管桩一样，短期内得到了业内一致认可。劲性复合桩是刚性桩和柔性桩的完美结合，但其承

载性能却比刚性桩更强，“劲性”正是由此而来。

劲性复合桩如何施工？水泥掺入量如何确定？水灰比、喷搅次数等等数据如何而来？笔者根据多年的施工实践经验，以及各地劲性复合桩承载力静载实验数据确定，为了使劲性复合桩达到预期施工质量，确保其承载力的可靠、稳定、耐久，以及减少施工过程中带来的种种问题，本人根据以往施工经验和工程实际参数总结如下，供同行和从事此项工作的同仁们参考。

3施工准备

3.1收集地质资料

施工前应收集拟处理工程的地质资料。由于此种桩型适用范围的局限性，设计施工前必须做好完整详细的地质勘探，探孔个数宜比其他桩型有所增多。从地质勘探报告中分析各个土层的化学、物理性质以及土层含水率，从而确定水泥掺入量以及水灰比。如土层多为沙土质，宜采用水泥浆湿喷；如土层为淤质土等含水量较大的土层宜采用水泥粉干喷法施工。

3.2施工机械选择

土层的分布不同同样决定着施工机械的选择，沙土质土层机械的动力装置应有足够的预期准备，以防施工过程中存在搅拌缓慢，甚至埋钻杆的情况出现。搅拌水泥土桩亦可采用高压旋喷工艺成桩。由于高压旋喷采用空压机发出高压气体切割土体，喷浆口喷出水泥浆，而不同于传统搅拌钻杆钢刀排切土，笔者认为高压旋喷搅拌桩施工工艺应有更高的施工要求，为保证土体切割均匀，水泥土搅拌均匀，高压旋喷施工时的搅拌速度，钻杆进尺速度，以及搅拌次数要求均应比传统工艺要高，否则很难使水泥土均匀包裹预应力管桩，这也给施工单位以及监理单位工作过程中带来了极大挑战。

插入预制桩一般采用静力压桩机或柴油锤击式桩基，他们的选择也是视土质而定。由于锤击桩基噪音大、空气污染严重、挤土震动大，已经慢慢淡出我们的视线，但笔者认为，锤击桩基在砂层土劲性复合桩施工中尤为合适。

下图为经过改良的搅拌桩施工钻杆，配合静力压桩机施工劲性复合桩图片。

3.3熟悉桩详图

收集桩位布置平面图以及复合桩构造详图，了解设计意图。劲性复合桩一般分为：长芯、等芯、短芯等形式。所谓“等芯”即水泥土搅拌桩桩底标高等于混凝土预制桩桩底标高；“长芯”为水泥土搅拌桩桩底标高高于混凝土预制桩；而短芯反之，这样就为预制桩桩底增加了比原状土承载力更高的水泥土垫层，又节省了预制桩材料。

3.4前期试桩以及数据反馈

工程桩施工图纸必须基于前期试桩数据，所以前期试桩尤为重要。可以说试桩是对由地质勘探报告产生施工参数的进一步细化以及确认。从地质勘探报告中得出的施工参数必须得到实验的确认。以下是等芯型劲性复合桩（砂层土地质）的实验数据，设计参数为：芯桩为PHC-600 (80)AB预应力管桩，芯桩有效桩长为22米。搅拌桩为实验数据的准确性，采取空搅7米（只搅拌，不掺入水泥浆），减去负磨阻影响，有效桩长为15米。

其承载力达到9400KN，而沉降量却微乎其微。

由其实验进而我们施工人员发现一个巨大的麻烦，就是现行混凝土强度已满足不了此种桩型的承载力要求。所以在与建筑底板锚固工序上，必须加强灌芯钢筋笼钢筋的配置，以及加长灌芯的锚固长度。

4施工工艺

4.1首先，应场地及其他杂物清理，清理掉所有的位于上方和下方的地面的障碍桩，在低洼工地回填压实粘性土材料。

4.2确定标高，以及搅拌桩桩位。搅拌桩施工完毕，施工预制桩前必须二次定位，以确保预制桩与搅拌桩同心。

4.3深搅拌机，双方向确保垂直度。搅拌机启动后，正常的循环冷却水和放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土搅拌下，下降速度由电机的电流监测表控制，工作电流不应超过10个预混合，不应该冲水，当有更大的硬土下沉缓慢

冲洗，以促进钻井。当工作电流超过10个预混合时，不能停止转动，应缓慢拔钻，然后反向切土，加大空压机输出气体压力，以防埋钻和土层抱钻。

4.4加强水泥流量以及自来水流量的控制，每次施工前必须校验使用的流量计，严格把控水泥浆的配比，确保水灰比按设计要求调配施工。

4.5在钻杆上用油漆标记好停灰面标高以及设计搅拌桩桩底标高，切实有效的保证有效设计桩长。

5施工中应注意的问题

5.1预制桩施工困难

在淤泥质土中采用干喷法施工时，预制桩施工压桩力正常，施工未出现较大困难。而在砂土质地层中施工湿喷法时，发现预制桩压力随着搅拌桩与预制桩施工时间间隔的加大，压力越来越大，芯桩施工甚至出现爆桩、严重超高现象等问题。笔者根据多个工程项目实例，分析问题原因是砂土层吸收水泥浆中水分，使水泥浆失去润滑作用，并且加入的水泥使土体更加密实紧固。其解决办法为二次复搅拌，即在第一次水泥土搅拌桩施工后，等待其初凝后，水泥浆固定砂层砂砾，然后采用搅拌机带水泥浆再次快速搅拌，这样外围砂层无法吸收新加入水泥浆水分，使芯桩施工更加轻松，切成桩率大大提高。

5.2工艺缺陷

劲性复合桩作为一种新型桩型脱颖而出，它带来工期短、费用低、承载力高、成桩可靠性高的同时，也有它有待解决的问题。

混凝土最高等级为C80，而C80混凝土已经满足不了大承载力的劲性复合桩的要求，如果一味地增加锚固灌芯量，则材料与费用上将会有所提高。

水泥土的可靠度，以及持久性。水泥土在劲性复合桩中充当着重要角色，代替了大量的水泥混凝土，但是水泥土的抗侵蚀性，以及和混凝土预制桩粘结的持久性有待进一步验证。

5.3规范施工记录

在实际的施工过程中，应规范实际施工的过程，通过专人记录搅拌机下沉以及提升的时间，浆液活动的时间，同时工程项目的监理人员也应进行专业的施工监督。在发现问题时除了应立即记录之外还应及时解决问题。例如由于地形的原因所造成的打桩机在下沉过程中受到阻碍而无法下沉的现象，施工监理人员应立