劲性复合桩在地基基础领域的应用

1、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

2、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

3、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： 最大限度地利用了原土；承载力比单纯预应力管桩大幅度提升；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。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？

4、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

5、；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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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 即做出反应，暂停打桩施工，同时复查施工状况，有效解决施工过程中产生的问 题。6结束语综上所述，加强对劲性复合桩在地基基础中应用的研究分析，对于其良好实 践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的地基基础施工过程中，应该加 强对劲性复合桩的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。并且期待 出