SMC复合桩施工工法

SMC复合桩施工工法由南通五建建设工程有限公司新疆分公司、重庆建工集团有限责任公司完成的工法01形成原因操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《SMC复合桩施工工法》是南通五建建设工程有限公司新疆分公司、重庆建工集团有限责任公司完成的建筑类施工工法；作者分别是邓亚光、葛加君、傅明、徐渊、潘华；适用范围是公用与民用建筑、高速公路路基、港口或水利电力工程、机场、堆场、储罐的软土地基加固及支坑支护、止水帷幕等，也可用于多种软弱土层的地基加固，如杂填土、冲填土、人工填土中的素填土、含少量建筑垃圾或少量有机质的杂填土、松散粉质土、砂质土、粉砂土、软黏土、湿陷性黄土、膨胀土等，对于泥炭层、腐殖土或地下水有侵蚀性，地下水流过大或基坑开挖深度超过10米的工程应根据工程设计的要求，通过试验确定其适用性。《SMC复合桩施工工法》主要的工法特点是：单一桩型的施工简便、造价较低；复合桩将水泥搅拌桩和振动沉管桩两种工法相互结合。2009年10月19日，《SMC复合桩施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2007-2008年度国家一级工法。形成原因形成原因水泥搅拌桩和微型振动沉管桩是两种常用、成熟的加固软土地基的施工方法，其单一桩型承载力较小，特别在有着暗河浜等软弱部位或软土地基比较深厚时加固效果往往会受到土质的较大影响，达不到设计要求，甚至出现质量事故。将以上两种施工桩型组合施工，形成低价高效、应用范围广、质量可靠的几种复合桩型：水泥土砂石复合桩；素混凝土劲芯或钢筋混凝土劲芯水泥土复合桩（或劲芯水泥土砂石复合桩）；在微型砂石桩中心复打素混凝土或钢筋混凝土（CFG）桩，形成劲芯砂石复合桩。从而避免了单一桩型的缺点，综合了以上桩型各自的优点，形成质量可靠，刚度、强度、密度好，单桩承载力高的复合桩型。可作为复合地基中的竖向增强体与砂石桩、水泥土桩形成多元复合地基，也可作为单桩使用。实践及研究表明：复合桩施工方便，造价低廉，对周围环境影响小，性价比高，因而有着广阔的应用前景。自1999年以来南通五建建设工程有限公司已经在新疆、江苏等地区的数十项工程中运用这一技术，进行软土地基加固、基坑支护、帷幕止水等方面的应用，取得了良好的经济和社会效益。为进一步提高该技术的应用和推广，经江苏省建筑科学研究院有限公司、南京岩土工程技术有限公司、南京工业大学联合制定了江苏省工程建设推荐性技术规程《MC劲性复合桩技术规程》苏JG/T023一2007。在此基础上，编制了《SMC复合桩施工工法》。

工法特点工法特点《SMC复合桩施工工法》的工法特点是：一、单一桩型的特点1.水泥搅拌桩（特别是粉喷桩）：施工简便、造价较低，有较大的桩表面积提供较大的侧摩阻力和端阻力，但因强度低，荷载传递深度小，一般仅为5~7D（D为单桩直径），而单桩承载力较低（尤其是在有暗河浜等软弱土层时），加上有些施工队伍素质低下偷工减料，事故频发。2.微型振动沉管桩——一般电机功率为11~22千瓦，激振力80~150千牛，桩径220~280毫米，一台加长手扶自吊式拖拉机即可进出场，可形成挤密砂石桩、素混凝土桩和钢筋混凝土桩（加入钢筋笼、插筋或钢管）。其特点是施工简便，在较狭窄的或松软得其他大型桩机无法进场的场地内施工，造价低廉，振动、噪声也较小。但砂石桩虽有挤密和加速土体固结的效果，因本身是散粒体，其作用受桩周土体的被动约束制约，荷载传递深度更小，仅为2~4D，易发鼓胀破坏而承载力提高幅度较小。而刚性较高的素混凝土和钢筋混凝土微型桩和其他刚性桩相同，则因桩体表面积较小而提供较小的桩侧阻力和桩端阻力，在桩身材料强度未充分发挥时多因沉降过大而达到极限状态，造成桩身材料强度大部分被浪费，而单桩承载力不大（有暗河浜等软弱土层存在时，该桩型的强度和承载力受该软弱部位控制而承载力更小，甚至出现“负摩阻力”）。3.因而以上两种工法形成的几种桩型单独使用时仅适合于地基承载力设计要求不高的软基加固。操作原理适用范围施工工艺工艺原理操作原理适用范围《SMC复合桩施工工法》的适用范围是：一、该工法适用于公用与民用建筑、高速公路路基、港口或水利电力工程、机场、堆场、储罐的软土地基加固及支坑支护、止水帷幕等。二、该工法可适用于多种软弱土层的地基加固，如杂填土、冲填土、人工填土中的素填土、含少量建筑垃圾或少量有机质的杂填土、松散粉质土、砂质土、粉砂土、软黏土、湿陷性黄土、膨胀土等。三、对于泥炭层、腐殖土或地下水有侵蚀性，地下水流过大或基坑开挖深度超过10米的工程应根据工程设计的要求，通过试验确定其适用性。

工艺原理《SMC复合桩施工工法》的工艺原理叙述如下：一、水泥砂石复合桩1.挤密置换：一般先施打间距较小、桩径为220~280毫米，桩长达软弱土层底的砂石桩，对软基中较软弱的部位先行挤密加固（砂性土）和置换加固（饱和软黏土），提高该部位土体的密度和强度，使该软弱部位的承载力得到初次提高。再在部分砂石桩中心施打粉喷桩。而预留部分砂石桩构筑复合地基（基坑支护时多采用湿喷工法，不预留砂石桩）。2.排水固结通道：（1）施工中的快速排水通道：一般粉喷桩施工时，高压空气是从方形钻杆与搅拌圆孔之间排出。如果桩长超过和土质松软呈流塑状态紧裹钻杆使高压空气无法顺畅排出时，（有时也从刚施工好的附近桩体中心排出部分水汽），即使加大压缩空气的排量和压力，超孔隙水压力难以迅速消散，水泥粉难以顺畅排出，造成该部位桩体水泥掺入量较少，含有较多的气泡，强度较低的现象（在取芯检测时常会发现），而有了细而密的砂石桩作为排水排气通道后，会有大量软土中的水分在高压气体的作用和螺旋形叶片反转成桩时上部10多吨机械自重压力作用下被强制地从砂石桩中排出，（有薄层粉土或粉砂层与砂石桩贯通时更明显），还易在桩间土体中形成劈裂空隙，超孔隙水压力会快速消散，使水泥粉顺畅排出被土体吸附搅匀，经过全程复搅和压实使水泥与砂、石、土体均匀密实，在施工施工工艺《SMC复合桩施工工法》的工艺流程是：一、振动沉管桩工艺流程：桩机就位、调平→沉管→上料（如是砂石桩则加砂石料；如是混凝土桩则浇筑混凝土；如有钢筋笼则下钢筋笼）→边振边拔出套管→成型。

二、水泥土搅拌桩工艺流程：桩机就位、调平→预搅下沉至设计加固深度→边喷浆（粉）、边搅拌提升直到预定的停浆（灰）面→全桩长上下至少复搅一次→成型。

三、复合桩的工艺流程1.水泥土砂石复合桩（SM）：先打微型振动沉管砂石桩（S桩）→在砂石桩中心再施打水泥土搅拌桩（M桩）→形成水泥土砂石复合桩（SM桩）。2.劲芯水泥土复合桩（MC）：先打水泥土搅拌桩（M桩）→再在水泥土搅拌桩中心（水泥硬凝前进行施工）施打振动沉管灌注桩劲芯（C桩——可为素混凝土、钢筋混凝土、CFG小桩）→形成劲芯水泥土复合桩（MC）。3.劲芯水泥土砂石复合桩（SMC）：先打微型振动沉管砂石桩（S桩）→在砂石桩中心再施打水泥土搅拌桩（M桩）→形成水泥土砂石复合桩（SM桩）→再在水泥土砂石复合桩中心（水泥硬凝前进行施工）施打振动沉管灌注桩劲芯（C桩——可为素混凝土、钢筋混凝土、CFG小桩）→形成劲芯水泥土砂石复合桩（SMC）。材料设备材料设备一、材料《SMC复合桩施工工法》所用的材料明细如下：1.砂石料：采用中粗砂和碎石，含泥量不得大于3%，不得含有草根、垃圾等有机杂质，碎石的颗粒级配良好，粒径为20~50毫米。2.水泥：采用强度等级不低于32.5级的普通硅酸盐水泥，水泥应有出厂日期、质量合格证，并进行材料复试，合格后方可使用。3.CFG桩材料要求：粉煤灰要求采用Ⅱ级和Ⅱ级以上的干排粉煤灰。石屑要求粒径2.5~10毫米，杂质含量小于5%。水泥、粉煤灰、碎石混合料的配合比相当于抗压强度为C1.2~C7的低强度等级混凝土，密度大于2.0吨/立方米。4.水泥搅拌桩外加剂、掺合料要求：掺入量应由试验确定。外掺料可用木质素磺酸钙、石膏、三乙醇胺、粉煤灰等。5.素混凝土劲芯材料：要求采用的混凝土强度等级不低于C20，素混凝土坍落度宜为60~80毫米，配筋混凝土坍落度为80~100毫米。质量控制质量控制《SMC复合桩施工工法》的质量控制要求如下：一、《SMC复合桩施工工法》是振动沉管工法和水泥搅拌桩工法的复合运用，执行的主要规范和规程有：1.《建筑地基基础设计规范》GB；2.《地基与基础工程施工及验收规范》GB；3.《建筑安装工程质量检验评定统一标准》GBJ300；4.《建筑地基处理技术规范》JGJ一79；5.《建筑桩基技术规范》JGJ一94。

二、施工质量检验1.复合桩竣工验收时承载力检验应采取复合地基载荷试验和单桩载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28天后进行。检验数量为桩总数的0.5%~1%，且每项单体工程不应少于3点。安全措施安全措施采用《SMC复合桩施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：一、桩机操作人员上岗前必须进行安全培训，特殊工种如：电工必须持证上岗，临时工只准做辅助工作，送灰工、班长、机长必须熟悉机械性能、操作熟练，能排除故障并能进行机械维修与保养。二、作业人员要严格遵守劳动纪律，履行自己的岗位职责。三、作业人员进入施工现场必须穿戴劳动保护用品，上机架时必须系好安全带，送灰工在清除水泥粉体或浆体堵塞应戴防护眼镜，防止高压粉体或浆体喷到眼中。四、机架必须在平整、较硬的场地上施工，如果场地松软、施工中液化导致桩机不稳，应加垫枕木，确保桩机操作中不发生塌陷、倾斜。空压机应装调压阀和压力表。五、桩机周围5以内应无高压线路，作业区内应有明显标志或围栏，严禁闲人进入。六、施工现场电器设备上壳必须保护接零、开关箱与用电设备实行一机一闸一保险。七、卷扬机钢丝绳应经常处于油膜状态，防止硬性摩擦，钢丝绳的使用及报废标准应按有关规定执行。环保措施环保措施《SMC复合桩施工工法》的环保措施如下：一、建立施工环境卫生管理体系，施工过程中严格遵守国家和地方关于环境保护的有关法律法规和要求。按《环境管理体系要求及使用指南》GB/T一2004标准组织施工活动。二、施工中采用相应的措施减少噪声、振动、泥土飞溅及地基变形等现象，以降低对周边环境的影响。三、合理布置施工现场，设置泥浆沉淀池、隔油池、车辆冲洗台。基础或基坑周围设挡水墙、外设排水沟，定期检查、清理杂物。四、掌握周边地质及设施情况，预防成桩施工影响周边环境。五、水泥搅拌桩有关施工作业人员采用个体防尘用具。

效益分析效益分析《SMC复合桩施工工法》的效益分析如下：一、质量：复合桩是两种常用的成熟工法结合或复合，综合了两种工法的优点，起到了相互补充和增强的作用，避免了单一桩型的缺点和不利因素，各自工法的施工、设计、监理、检测均有国家的规程规范，因而质量可靠。二、工期：复合桩可以同时平行施工两种桩型，一般水泥搅拌桩每昼夜可施工350延米，振动沉管桩400延米，施工简便，速度快，工期短。如有局部暗河施工复合桩进行局部加强，可免除开挖、回填、再打桩的程序，缩短工期。砂石桩与粉喷桩结合施工时软土中大量水分和气体会迅速排出，再加上粉喷桩机反转时的压实作用，使主要沉降在施工中就已完成，预留在复合桩间的砂石桩与褥垫层形成具有良好排水条件的复合地基，可与上部建筑施工匹配协调，加速土体固结。也缩短工期和工后休止期，并可缩短测试时间间隔，因而缩短了总工期。三、成本：砂石桩的造价约为220元/立方米，素混凝土造价为450元/立方米，水泥搅拌桩约为120元/立方米。在软土地区，复合桩的承载力不低于同体积的刚性桩，而造价仅为其一半左右。四、由于微型振动沉管桩机的电机功率较小，其噪声和振动也较小，水泥搅拌桩更无噪声和振动，没有钻孔桩施工中的泥浆排污、夯扩桩的振动噪声、静压桩的挤土效应等不良环境问题，可以做到文明施工。五、以南通五建建设工程有限公司新疆分公司、重庆建工集团有限责任公司承建的伊宁市祥和房地产开发有限公司祥和佳苑1号2号住宅楼地基基础工程为例，作经济效益对比分析表5。应用实例应用实例《SMC复合桩施工工法》的应用实例如下：伊宁市祥和房地产开发有限公司祥和佳苑1号2号住宅楼工程，框架结构6层，桩基础，2006年4月采用《SMC复合桩施工工法》施工，计施工约350根复合桩，节省工程施工成本15.06万元，质量情况良好。经济效益分析见表5。

伊宁市荣城房地产开发有限公司荣华宛二期1~4号住宅楼，框架结构7层，桩基础，2007年5月采用《SMC复合桩施工工法》施工，计施工约610根复合桩，节省造价23.82万元，且桩基础工程工期缩短了12天，质