劲性复合桩在深基坑支护工程中的运用

何锦华

（江西省土木建筑设计院有限公司， 江西 南昌 330038）

近年来，城市地下空间利用高速发展，越来越多的深基坑工程涌现，劲性复合桩是一种适用于软土地区的装配式新桩型，本文以南昌市小蓝公共地下停车场深基坑工程的设计方案为例，介绍劲性复合桩在深基坑支护工程中的运用。用同济启明星基坑开挖环境影响分析软件JK-3E1.0软件进行有限元分析。本基坑支护结构安全等级为二级。基坑顶边地面超载 20kPa均布荷载。桩顶水平位移及沉降位移计算结果均在30mm以内。

1 工程概况

拟建工程位于南昌小蓝经济技术开发区内，场地中间以鑫维大道为界，将地下室分为两个部分。工程总面积10448.18m2，为地下一层，框架结构，基础形式为浅基础，设计室外地坪标高约为 19.50m，地下室底板面标高为 14.250m，基坑开挖深度为6.1m，A区基坑开挖面积约5814m2，周长约323m，B区开挖面积约5845m2，周长约为336m，基坑北面为富山大道，南侧为已建管委会办公楼，东西二侧为原广场围墙，围墙外侧沿基坑边线方向分布有几栋多层建筑，周边道路两侧分布有市政管网。

拟建工程场地地势平坦，据其岩性及工程地质特征，共划分为 6个工程地质层，自上而下为杂填土、杂填土、中砂、粗砂、砾砂、强风化泥质粉砂岩。勘察期间测得稳定水位埋深：1.90～2.70m，主要赋存于中砂、粗砂、砾砂层，基坑开挖标高范围内土层以中砂层为主，透水性强，极易发生流砂、管涌现象。

2 方案比选

依据本场地岩土工程勘察报告及结合现场实际踏勘情况，基坑多数段面空间不足，砂层放坡性较差，不具备天然放坡条件与空间，且本基坑周边特别是基坑南侧为小蓝经济技术开发区办公楼及综合行政大楼，建筑对基坑开挖产生的位移较为敏感，建筑受影响后果严重，故本方案未考虑采用“天然放坡”方式； 基坑四周为道路及多层建筑，且本工程土质以砂层为主，地下水位较高极易发生流砂、管涌造成基坑边坡塌陷危害周边建筑安全。通过对各类支护结构进行比选，结合南昌地区的工程经验，采用单排桩支护加止水帷幕的支护形式。桩顶 1450mm范围辅以1：1.25放坡，坡面喷射混凝土面层，以充分利用周边空间，减小造价。设计过程中选择了二种方案进行综合比选，一种是采用钻孔灌注桩加水泥搅拌桩止水帷幕，另一种是采用劲性复合桩，即先用深层搅拌桩机成孔注浆搅拌，在搅拌后的水泥土初凝前，植入刚性桩构成劲性复合桩。

劲性复合桩主要特点：可有效提高土体承载力；桩的施工工艺为非挤土桩工艺（即搅拌成孔后植入预制桩），对周边环境影响小；施工减少泥浆排放，使施工现场文明，整洁；成桩速度快，质量好，有效缩短工期；预制桩由预制工厂生产，质量比较可靠，避免了传统灌注桩的蹋孔、缩孔、沉渣等质量问题。劲性复合桩相比与传统钻孔灌注桩具有施工速度快、造价低、对周边环境污染小等特点，且符合国家推广装配式的政策，故最终选择劲性复合桩的支护形式。

3 方案设计

水泥土三轴搅拌桩直径φ850间距650咬接200，刚性桩采用预应力管桩，直径800间距1300，即隔一插一，管桩采用预应力钢筋与普通钢筋混合配筋桩型，既保留了传统预应力管桩的高强性能，又提高了管桩的水平承载力和延性，管桩型号为PRC-Ⅰ800B110。

地下水稳定水位为17.00高于基坑底部约 3.6m，咬合的三轴水泥搅拌桩既可引孔插入管桩形成劲性复合桩，又可形成止水帷幕，水泥搅拌桩进入强风化不透水层，可将基坑内外水系隔断，基坑内设置疏干井，将坑内水抽干排出，避免因坑内降水引起周边道路建筑沉降，基坑外侧可设置减压井，保证外侧水位和设计水位相符，确保基坑施工及周边建筑安全。

基坑坡顶外侧和基坑底部各修筑截水沟一条，通过对坑的截水、止水、坑内疏干设计，可基本保证基坑在较干状态下作业，止水及必要时利用基坑外观测井进行地下水回灌措施，可较容易将基坑周边地下水位保持在较为稳定状态，确保基坑及周边环境安全。

基坑设计采用同济启明星深基坑支挡结构设计软件FRWS8.2版进行计算，采

4 施工技术要求

4.1 三轴搅拌桩施工技术要求

(1)三轴搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，施工中必须碎石检查施工记录和计量记录，重点检查水泥用量、桩长、钻头提升速度、复搅次数和喷浆深度、停浆处理方法等。采用“两喷两搅”（即搅拌桩主轴正转喷浆搅拌下沉至桩底标高，再反转喷浆复搅提升，下沉和提升时应匀速）；

(2)正式开工前应做试验桩，确定合理的施工参数;

(3)施工前，根据施工图纸对所有桩体进行编号，施工时按编号进行施工并及时做好施工记录。

(4)三轴搅拌桩在下沉和提升过程中保持螺杆匀速转动，匀速下钻，匀速提升，搅拌下沉速度不超过1米/分钟，提升速度不超过1.5米/分钟；

(5)水泥浆的浆液比须通过现场试验测定，且不低于规范要求，施工过程中应严格控制水泥浆浆液配比，为了防止浆液离析，水泥浆配置好后不得超过两小时；

(6)搅拌桩施工时不得出现冷缝，搭接施工的相邻桩的施工间歇不应超过10小时；

(7)为了确保搅拌桩桩位的准确度和垂直度，须使用定位卡，并注意起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度；

(8)严禁使用过期水泥，受潮水泥，对每批水泥质量进行复核，合格后方能使用；

4.2 混合配筋预应力管桩施工技术要求

(1按有关规范及相应图集对桩进行验收，对其制作资料进行验签，经验签后的桩才能堆放投入使用，施工前应再次逐根检查，即检查桩有无严重质量问题。

(2)搅拌桩制作后应立即插入管桩，时间间隔不超过20分钟；管桩插入必须保证管桩垂直度，管桩插入误差按相应的规程控制；

(3)支护桩应由有专门资质的施工单位组织施工，水泥土搅拌采用三轴搅拌桩设备进行施工，采用“两喷两搅”施工工艺，搅拌桩应采用套接一孔法施工，在桩体范围内必须做到水泥搅拌均匀。

5 结语

劲性复合桩是一种适用于软土地区的装配式新桩型，具有施工速度快、造价低、对周边环境污染小等特点，近年来在沿海地区运用比广泛，主要运用于工程桩，在支护桩中也有运用，遇到较深的基坑可增加锚索或内支撑形成锚拉式支挡结构或支撑式支挡结构。外芯一般采用水泥土搅拌桩或高压旋喷桩，外芯桩互相咬接可作为止水帷幕，内芯一般采用延性更好的混合配筋预应力混凝土管桩。

[1]JGJ120-2012.建筑基坑支护技术规程[M].中国建筑工业出版社

[2]JGJ94-2008.建筑桩基设计规范[M].中国建筑工业出版社

[3]GB50010-2010.混凝土结构设计规范[M].中国建筑工业出版社

[4]JGJ/T327-2014.劲性复合桩技术规程[M].中国建筑工业出版社