白冬冬，米春榮，劉 彬，李建明

（1.山東省建筑科學(xué)研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250031；2.山東建科特種建筑工程技術(shù)中心有限公司，山東 濟(jì)南 250031；3.山東省組合樁基礎(chǔ)工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250031；4.濟(jì)南市組合樁技術(shù)工程研究中心，山東 濟(jì)南 250031）

0 引言

水泥土樁、預(yù)制樁不適用于軟弱的土層，水泥土復(fù)合樁的出現(xiàn)，打破其他樁型應(yīng)用的局限性，大大增強單樁豎向承載能力、節(jié)約造價，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，承載力提高2 倍，相反，單位承載力造價節(jié)約20%～60%[1-4]。突破樁身結(jié)構(gòu)承載力受芯樁單樁承載力控制的缺陷，與預(yù)制芯樁相比，單樁承載力提高40%～100%，保障水泥土樁側(cè)摩阻力充分發(fā)揮，將經(jīng)濟(jì)樁徑擴(kuò)大到2.0m；水平荷載作用下消除芯樁抗剪脆性破壞容易產(chǎn)生的問題，水平承載力與現(xiàn)有技術(shù)相比提高80%～150%。

1 工程概況

1.1 工程簡介

萬和府1#、2#、3#、4#樓項目位于棗城南大街東側(cè)，津南路北側(cè)，阜昌路南側(cè)。1#、2#、3#、4#樓住宅樓層高為1+26 層。

1#、2#、3#樓樁基設(shè)計±0.00 所對應(yīng)的絕對標(biāo)高為12.90m，4#樓樁基設(shè)計±0.00 所對應(yīng)的絕對標(biāo)高為13.20m。樁頂標(biāo)高均為-6.49m。

1.2 設(shè)計概況

本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，建筑樁基安全等級為二級，建筑樁基設(shè)計等級為甲級。樁基采用樁徑φ0.9m 的水泥土復(fù)合管樁，1#、2#、3#、4#樓普通工程樁水泥土樁長度26.0m（保護(hù)樁頭0.5m，實際26.5m），植入的管樁為PHC-500AB-100-24。水泥土樁固化劑采用P.O 42.5 水泥，水泥摻量為500kg/m3。各棟樓基樁數(shù)量見表1 所示，工程樁單樁豎向抗壓極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為6200kN。

表1 擬建建筑物樁基數(shù)量及樁頂相對標(biāo)高

2 技術(shù)原理

利用特制鉆具，配合高壓力大流量泥漿泵及大功率空壓機組成的水泥土成樁系統(tǒng)，在地基中直接鉆進(jìn)施工水泥土樁，綜合高壓旋噴與深層攪拌兩種方法的優(yōu)點，施工出直徑大、樁身質(zhì)量均勻、低返漿量的水泥土樁。然后利用一體化樁機，水泥土凝固前在水泥土樁中心位置插入尺寸匹配的預(yù)制芯樁，形成水泥土復(fù)合樁，綜合水泥土樁側(cè)阻力高與預(yù)制芯樁自身強度高的優(yōu)點，使預(yù)制芯樁與水泥土樁共同承擔(dān)上部荷載，達(dá)到比灌注樁等剛性樁更高的性價比。

通過實時監(jiān)測施工全過程，監(jiān)測不同深度處的水泥用量、鉆進(jìn)難易程度、壓樁力等，根據(jù)需要隨時調(diào)整施工參數(shù)，使樁身質(zhì)量均勻，減少水泥漿浪費量，降低工程造價及環(huán)保費用。

3 對資源能源利用的影響

3.1 資源利用方面

水泥土復(fù)合管樁主要應(yīng)用石子、鋼筋、砂子等材料，以萬和府工程為例，采用水泥土復(fù)合管樁共需要308 棵樁，樁徑900mm，樁長26m，單樁承載力為6200kN，初始設(shè)計鉆孔灌注樁同樣布置308 棵樁，樁徑700mm，樁長40m，每棵復(fù)合樁和每棵鉆孔灌注樁消耗資源見表2。

表2 復(fù)合樁和鉆孔灌注樁資源利用情況

通過以上計算，在同一承載力條件下，復(fù)合樁與鉆孔灌注樁相比，節(jié)約鋼材66%、節(jié)約砂石79%，得到相關(guān)業(yè)主與環(huán)保部門的認(rèn)可，并且減排泥漿近2.3 萬方，減輕環(huán)境污染，節(jié)省泥漿處理直接費用162.3 萬元。

3.2 能源利用方面

在水泥土復(fù)合管樁施工的過程中，主要是對電力的消耗，主要設(shè)備為整體式樁機，功率為210kW，每個工程消耗約19.4 萬度電，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤5.88 萬t，而鉆孔灌注樁采用旋挖鉆機，功率為220kW，消耗約23.7 萬度電，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為7.18 萬t，通過計算分析，在能源使用方面，復(fù)合樁比鉆孔灌注樁節(jié)約18%左右，結(jié)果見表3。

表3 復(fù)合樁和鉆孔灌注樁能源利用情況

4 效果監(jiān)測

4.1 成樁質(zhì)量

管樁允許定位偏差為10mm；垂直度偏差為0.5%，樁頂標(biāo)高允許偏差為±50mm。管樁植入要在水泥土樁施工完成1～2h 內(nèi)施工完成，允許最長時間間隔不能大于2h。

水泥土樁和管樁是否同心，這一因素對于其質(zhì)量有較大的影響，為了兩者能很好的優(yōu)化結(jié)合，同心組合，我們要嚴(yán)格把控管樁的施工過程，發(fā)現(xiàn)偏心隨時進(jìn)行糾偏，本工程嚴(yán)格按照水泥土復(fù)合管樁的施工工藝進(jìn)行施工，同心效果良好，復(fù)合管樁示意圖如圖1 所示。

圖1 水泥土復(fù)合管樁頂面照片和剖面

4.2 靜載試驗

每個樓選取三個點做靜載試驗，樣品編號為JJ20-04498～JJ20-04500，相對應(yīng)的樁施工編號為41#、42#和45#。試驗樁的設(shè)計樁頂標(biāo)高為-6.49m，試驗樁的最大加載量為6400KN，加荷方式采用慢速維持法，待每級荷載下沉量滿足規(guī)范規(guī)定的穩(wěn)定要求后方可加下一級荷載，直至滿足終止試驗條件，以1#樓42#樁為例，加載級數(shù)和累計位移結(jié)果如圖2 所示。

根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ 106—2014）》，樁頂總沉降量s 小于40mm，因此取單樁承載力特征值為最大加載量的一半，即單樁承載力特征值為3200kN，滿足設(shè)計要求。

圖2 水泥土復(fù)合管樁加載級數(shù)和累計位移曲線

1#樓3 個檢測點當(dāng)最大加載壓力全部達(dá)到設(shè)計要求壓力值時，都未出現(xiàn)極限破壞，停止繼續(xù)加荷載并卸載。

5 結(jié)論

（1）水泥土復(fù)合管樁是針對軟弱地基并以豎向抗壓為主而開發(fā)的一種大直徑、長樁、高承載力、綠色環(huán)保的新型組合樁，通過管樁與樁周土的優(yōu)化匹配，使樁身材料強度與樁周土阻力同時發(fā)揮。

（2）在同一承載力條件下，復(fù)合樁與鉆孔灌注樁相比，節(jié)約鋼材66%、節(jié)約砂石79%，得到相關(guān)業(yè)主與環(huán)保部門的認(rèn)可，并且減排泥漿近2.3 萬方，減輕環(huán)境污染，節(jié)省泥漿處理直接費用162.3 萬元，在能源使用方面，復(fù)合樁比鉆孔灌注樁節(jié)約18%左右。

（3）水泥土復(fù)合管樁融合水泥土樁和管樁的優(yōu)點，既利用管樁承擔(dān)荷載，又利用大直徑水泥土樁提供側(cè)摩阻力，單樁承載力顯著大于相同規(guī)格的水泥土樁、灌裝樁。