胡海生，袁運(yùn)濤

（1.蘇錫通科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督站，江蘇 南通 226017；2.河海大學(xué)巖土工程科學(xué)研究所，江蘇 南京 210098;3.江蘇華巖建設(shè)有限公司，江蘇 蘇州 215101）

近年來，勁性復(fù)合樁作為地基處理的手段發(fā)展較為迅速，作用機(jī)理研究不斷深入，應(yīng)用范圍也逐步擴(kuò)大。李俊才等［1］根據(jù)現(xiàn)場靜載試驗、應(yīng)力監(jiān)測及ABAQUS 有限元計算結(jié)果，研究了素混凝土勁性水泥土復(fù)合樁的受力性狀，分析總結(jié)了素混凝土勁性復(fù)合樁的承載機(jī)理。錢于軍等［2］進(jìn)行了大量試樁試驗，包括一般管樁與水泥土-管樁復(fù)合樁，并量測了復(fù)合樁中樁身軸力的傳遞。張志華［3］將MC 勁性復(fù)合樁成功應(yīng)用于某高層住宅中。李立業(yè)等［4-5］研究表明混凝土芯樁與水泥土樁之間有很強(qiáng)的黏結(jié)力，一般不會成為承載力的控制條件，需要進(jìn)一步的定量研究。陳邱云［6］研究表明：MC勁性復(fù)合樁具備了剛性樁和半剛性樁兩種類型單元樁的優(yōu)點,能夠經(jīng)濟(jì)有效地增強(qiáng)地基承載力。陳家冬等［7］對比分析了勁性復(fù)合樁的碳排放量、工程造價與施工工藝，結(jié)果表明，勁性復(fù)合樁不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和施工效率，而且更為節(jié)能環(huán)保,具有廣闊的推廣價值。另外，對MC 勁性復(fù)合樁的受力機(jī)理及應(yīng)用范圍也有進(jìn)一步的研究［8-10］。

MC 勁性復(fù)合樁自研發(fā)以來，在水利工程中的應(yīng)用較少，缺乏相關(guān)的工程經(jīng)驗。本文以江蘇省南通市某深厚砂層臨江取水泵閘工程為例，詳細(xì)分析了MC勁性復(fù)合樁施工工藝、質(zhì)量控制要點、設(shè)計技術(shù)指標(biāo)的檢測方法及檢測結(jié)果。

1 工程概況

新通海沙南通開發(fā)區(qū)上段岸線綜合整治圍堤續(xù)建工程位于江蘇省南通市蘇通大橋的北翼，為新通海沙岸線現(xiàn)存缺口段的蘇通大橋上下游各約1.0 km范圍內(nèi)的堤防工程，主要包括新建斜坡堤、新建直立堤、新建取水泵閘和新建排水閘等，工程全長2 031 m。

新建取水泵閘包含箱涵、泵室、海漫段、消力池、上下游翼墻底板等結(jié)構(gòu)。下覆土層為深厚且承載力較低的砂層。采用MC勁性復(fù)合樁進(jìn)行地基加固處理，共293根，如圖1所示。外芯樁徑φ700 mm，內(nèi)芯樁徑φ220 mm，外芯高程范圍在-3.1~-14 m，內(nèi)芯長8 m，方型布置。

圖1 取水泵閘基礎(chǔ)平面布置

地基加固影響范圍內(nèi)的主要有②~④共3 個土層，其中②層及④層存在透鏡體②-T、④-T：②-1粉砂夾粉土，局部夾薄層粉質(zhì)黏土及細(xì)砂，水平層理，松散，局部稍密；②-T 粉砂，夾薄層粉質(zhì)黏土，水平層理，中密；③粉砂與粉土，夾細(xì)砂及層狀粉質(zhì)黏土，水平層理，稍密～中密；④-T 粉質(zhì)黏土夾粉土，局部夾青灰色粉砂，水平層理,粉質(zhì)黏土軟塑～軟可塑，干強(qiáng)度中等，中等韌性；④粉砂夾細(xì)砂，夾粉土及薄層灰褐色粉質(zhì)黏土，中密。各土層參數(shù)如表1所示。

表1 主要土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

2 實施過程分析

MC勁性復(fù)合樁施工時先進(jìn)行外層水泥攪拌樁（M 樁）的施工，在攪拌樁中心水泥土初凝前采用振動沉管灌注樁機(jī)打入素混凝土芯樁（C樁）。

2.1 深層水泥攪拌樁（M樁）施工

水泥攪拌樁采用濕噴法施工，其工藝流程如圖2 所示。

圖2 M樁施工工藝流程

采用單軸深層攪拌樁機(jī)，機(jī)上配有灰漿拌制機(jī)、集料斗、灰漿泵、灌漿記錄儀等設(shè)備。膠凝材料為P.O.42.5級水泥，水泥摻量16%，施工過程中按照“四攪兩噴”的工藝施工，水灰比控制為0.5，漿液比重≥1.8 g/cm3，噴漿流量80~100 L/min，下鉆速度1.0~1.2 m/min，提升速度0.5~0.8 m/min，注漿壓力≥0.4 MPa。

樁機(jī)安裝時用枕木墊平、墊實，在樁機(jī)上測出標(biāo)高控制線，并用紅漆在機(jī)架上劃出深度標(biāo)志，機(jī)架正面、側(cè)面和攪拌管嚴(yán)格控制垂直度，攪拌頭對準(zhǔn)樁位，并用線錘測量樁架垂直度，經(jīng)檢查符合要求后進(jìn)行鉆進(jìn)。

按照試樁確定的配合比拌制水泥漿。攪拌機(jī)預(yù)攪下沉同時，后臺拌制固化漿液，拌好待用的漿液倒入集料池中。預(yù)攪下沉至設(shè)計深度后，開動灰漿泵坐漿30 s，把水泥漿壓入軟土層中，以300~500 mm/min 的均勻速度，邊提升、邊攪拌、邊噴漿，使水泥漿與土體充分拌和。為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆時應(yīng)在樁底部停留30 s。

為使土層與水泥漿攪拌均勻，用同樣方法，進(jìn)行二次攪拌下沉、提升噴漿，即將深層攪拌機(jī)重復(fù)攪拌下沉、提升噴漿，施工的要求同第一次。

2.2 振動沉管灌注樁（C樁）施工

施工工藝：測量定位→樁機(jī)就位→振動沉管→灌注混凝土→振動拔管→成樁。

樁機(jī)就位后，核對樁位無誤后套入樁尖，并調(diào)整垂直度，振動沉管，沉至設(shè)計深度后，向樁管內(nèi)灌滿混凝土，開啟振動5~10 s，然后拔管，邊拔邊振，每拔0.5~1.0 m，停拔振動5~10 s，直至樁管全部拔出，拔管速度控制在1.2~1.5 m/min。

采用C30 混凝土灌注，混凝土塌落度控制在80~100 mm，拔管過程中，采用垂線法檢查管內(nèi)混凝土高度，保持管內(nèi)混凝土高度至少在2 m 以上或不低于地面，不足時及時補(bǔ)充混凝土。

在試打前開展現(xiàn)場生產(chǎn)性工藝試樁試驗。本工程試樁根數(shù)為2 根，通過試樁試驗確定攪拌機(jī)械的灰漿泵送量、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時間、提升和下沉攪拌速度等施工參數(shù)。

3 實施效果分析

MC勁性復(fù)合樁開挖實景如圖3~4。

圖3 MC勁性復(fù)合群樁開挖實景

圖4 MC勁性復(fù)合單樁開挖實景

從開挖效果來看，外層攪拌樁樁身成型效果較好、內(nèi)部素混凝土樁基本位于中心，偏差滿足設(shè)計要求。內(nèi)外樁之間連接性整體較好。由于C樁的剛度和強(qiáng)度高于M樁，上部荷載會集中分布于C樁上，再由C樁依次傳遞至M樁、樁側(cè)及樁端土體。

采用振動沉管施工內(nèi)部C 樁，C 樁和M 樁緊密嚙合，M 樁經(jīng)振密擠擴(kuò)提高密實度及強(qiáng)度，有效傳導(dǎo)。

3個點位M樁取芯率均超過90%，連續(xù)性較好，未見因C樁后施工導(dǎo)致的夾泥、夾砂、水泥土內(nèi)部砂向底部沉淀等不良性狀。

采用慢速維持荷載法對2 根樁（測點1 和測點2）的單樁豎向承載力和1 根勁性復(fù)合樁（測點3）的復(fù)合地基承載力進(jìn)行了靜載檢測。

如圖5所示，單樁靜載測點1樁徑700 mm，樁長8 m。最大加載量1 000 kN，最大位移量6.9 mm，最大回彈量4.52 mm，回彈率65.04%。

圖5 單樁靜載測點1 Q~S曲線

如圖6所示，單樁靜載測點2樁徑700 mm，樁長8 m。最大加載量1 000 kN，最大位移量10.30 mm，最大回彈量5.06 mm，回彈率49.13%。

圖6 單樁靜載測點2 Q~S曲線

如圖7 所示，復(fù)合地基靜載測點3 設(shè)計荷載290 kPa，壓板面積3.240 m2，最大加載量：290 kPa，最大位移量31.94 mm，最大回彈量21.63 mm，回彈率67.72%。

圖7 復(fù)合地基靜載測點3 Q~S曲線

通過樁基靜載荷檢測，MC 勁性復(fù)合樁單樁豎向承載力和復(fù)合地基承載力均滿足設(shè)計要求。

4 結(jié) 語

本文結(jié)合工程實例，詳細(xì)分析了MC 勁性復(fù)合樁施工工藝、質(zhì)量控制要點、設(shè)計技術(shù)指標(biāo)的檢測方法及檢測結(jié)果，得出如下結(jié)論：

（1）MC 勁性復(fù)合樁在深厚砂層水利工程的應(yīng)用是可行的；

（2）可通過單樁靜載及復(fù)合地基靜載檢測對比驗證MC勁性復(fù)合樁的加固效果；

（3）深層水泥攪拌樁及振動沉管樁的施工對MC 勁性復(fù)合樁的實施效果至關(guān)重要，各單體樁樁位允許偏差為±10 mm，垂直允許偏差為0.5%，應(yīng)嚴(yán)格控制；

（4）MC勁性復(fù)合樁施工對場地條件要求低，相較于常規(guī)水泥攪拌樁承載力得到較大提升。