水泥土复合管桩在大型商业体的应用研究

魏 进，米春荣，李文洲

（1.山东省建筑科学研究院有限公司，山东 济南 250031；2.山东建科特种建筑工程技术中心有限公司，山东 济南 250031；3.山东省组合桩基础工程技术研究中心，山东 济南 250031；4.济南市组合桩技术工程研究中心，山东 济南 250031）

0 前言

水泥土复合管桩是山东省建筑科学研究院有限公司等单位在静压管桩、水泥土搅拌桩、高压旋喷等技术的基础上开发的一中新型复合组合桩，汲取了高压旋喷桩、水泥土搅拌桩、管桩等技术优势，具有性价比高、整体造价低、承载力较高、直径较大、容易施工、绿色等特点。

1 工程概况

1.1 工程简介

济阳力高未来城B3地块位于济南市济阳区纬二路南侧，经二路西侧，该地块东侧为商业购物中心，商业购物中心地上四层，一层层高为5.9m，二至四层层高5.3m，设计檐口高度23.45m，结构形式为框架结构；地下部分负一层层高5.2m，负二层层高3.7m。商业购物中心地上总建筑面积30965m2，地下车库总建筑面积27164m2。

1.2 地层条件

济南市济阳区，地处黄河冲击平原，黄河、徒骇河、土马河穿境而过，水资源丰富，水资源丰富，主地貌单元属冲洪积平原。B3地块具体地层如下：①层素填土结构松散，强度低，不宜作基础持力层；②层粉质黏土具中压缩性，强度稍高，层位不稳定，可作一般建筑物基础持力层；③层粉土具中压缩性，强度稍高，层位稳定，可作一般建筑物基础持力层；④层粉质黏土具中压缩性，强度稍高，层位稳定，可作一般建筑物基础持力层；⑤层粉土具中压缩性，强度稍高，层位稳定，可作一般建筑物基础持力层；⑥层粉质黏土具中压缩性，强度稍高，层位稳定，可作一般建筑物基础持力层；⑦层粉土具中压缩性，强度稍高，层位稳定，可作一般建筑物基础持力层；⑧层粉质黏土具中压缩性，强度稍高，层位稳定，可作一般建筑物基础持力层；⑨层粉土具中压缩性，强度较高，层位稳定，为良好地基土；⑩层粉质黏土具中压缩性，强度较高，层位稳定，为良好地基土。

1.3 桩基设计

本地块桩基安全等级为二级，建筑桩基设计等级为二级。外围水泥土桩采用抗硫酸盐外加剂，水泥强度等级为42.5级，平均掺入量500kg/m3，水灰比0.8～1.5。

工程的±0.00标高为绝对黄海高程22.00m。

车库地下一层ZH1试桩的外围水泥土桩径为900mm，水泥土桩长为21m，管桩类型为PHC-AB500-100，管桩长17m，抗压极限承载力为4700kN，抗拔极限承载力为800kN；工程桩的外围水泥土桩径为900mm，水泥土桩长为18m，管桩类型为PHCAB500-100，管桩长14m，抗压极限承载力为4000kN，抗拔极限承载力为800kN，相对标高从-5.6～-7.65，持力层在第9层粉土，共145颗桩。

车库地下二层ZH2试桩的外围水泥土桩径为900mm，水泥土，桩长为25m，管桩类型为PHC-AB500-125，管桩长23m，抗压极限承载力为5900kN，抗拔极限承载力为900kN；工程桩的外围水泥土桩径为900mm，水泥土桩长为20m，管桩类型为PHCAB500-125，管桩长18m，抗压极限承载力为5000kN，抗拔极限承载力为900kN，相对标高从-9.5～-12.15，持力层为第10层粉质黏土，共338颗桩。

车库地下二层ZH3试桩的外围水泥土桩径为900mm，水泥土桩长为23m，管桩类型为PHC-B500-125，管桩长19m，抗压极限承载力为5100kN，抗拔极限承载力为1400kN；工程桩的外围水泥土桩径为900mm，水泥土桩长为18m，管桩类型为PHCB500-125，管桩长14m，抗压极限承载力为4200kN，抗拔极限承载力为1400kN，持力层为第9层粉土，共283颗桩。

1.4 桩位布置图（见图1）

2 施工过程

2.1 施工准备

（1）施工资料准备。①勘察单位的岩土工程勘察报告；②设计单位的桩基工程施工图纸及图纸审核记录；③机械单位的施工机械的各项性能指标；④建设单位提供的预备施工区域的地下管线、地下构筑物的基本信息；⑤相关资料规范包括JGJ/T 330规范等。

（2）施工技术准备。①根据施工现场桩基的位置，对桩基施工机械、生活区等进行施工现场规划布置，安排好桩基机械的行走线路；②工程桩施工前应进行工艺性试验桩，以确定施工参数；③进行技术交底、安全交底，做好培训教育活动。

2.2 场地三通一平

施工机械正常施工前，即应清除地下和空中障碍物，完成三通一平。B3地块工地场地较小，地下障碍物如旧基础等较多，采用挖掘机和破碎锤综合处理后在进行施工。

B3地块的黏土层较多，故对平整后的场地平整度和标高要求较高，应满足施工机械对于正常施工的要求，同时施工前地面标高应高出水泥土复合管桩设计桩顶标高不小于1.0m。

2.3 测量放线定桩

根据建设单位和规划部门提供的规划控制点，严格参照设计单位的施工图的桩位布置图，计算桩位坐标和轴线坐标等数据，并且采用RTK、全站仪测放各主要桩位坐标及轴线位置。

2.4 采用整体式施工机械机械，进行就位、调平

在整体式施工机械机身位置安装蘑菇头等北斗打桩系统，技术人员计算出坐标后，由桩机操作机长利用平板中的打桩软件，按照坐标的位置，进行桩点定位，整体式机械见如图2所示。

水泥土复合管桩整体式桩机采用的是ZYJ800BⅡ型，具备水泥土桩施工和将管桩同心植入水泥土桩两种功能。该桩机采用液压静力压桩机，在操作台和压桩机中间设置桩架与桩架平行的钻杆，钻杆顶端设置高压旋喷水龙头、动力头，钻杆底端设置直板型搅拌翅、喷嘴、钻头以及卷扬机。

2.5 水泥浆制备

整体式机械中，外围水泥土中的水泥采用的水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥。按JGJ/T 330规范和设计文件，水泥水灰比应为0.8～1.5，应采用带有重量计量的仪器，对水和水泥的配比重量进行精准的控制，水泥浆和水应按照符合要求的配比，在搅拌机里充分搅拌均匀，并进行过滤，以筛掉大块的渣滓。

图2 整体式施工机械（图片来源：作者自摄）

2.6 水泥土桩成孔作业

通电后，整体式机械先成孔水泥土桩，首先使动，力头运作，保证钻杆下沉并转动，同时提供高压水泥浆、高压空气，保证高压旋喷、强制搅拌和下钻的正常运转。

2.7 同心植入预应力高强混凝土管桩

采用整体式机械施工，在水泥土外桩成桩后，水平挪动水泥土桩施工机具2m左右，由GPS和全站仪双重定位，将静压管桩的夹具等进行就位，利用全站仪和线坠调整管桩垂直度；在水泥土初凝前务必压桩、焊接、送桩至设计标高。

3 施工后检测

力高未来城B3地块商业体桩基工程由山东省建筑工程质量检验检测中心有限公司进行检测，其中分别对桩的抗压承载力、抗拔承载力、桩身完整性、水泥土强度等各自进行检测，并且检测合格。其中因大型商业体荷载比较复杂，故商业体对单桩竖向抗拔承载力要求较高。

检测仪器应使用千斤顶，由试验反力系统提供支座反力，桩顶面应平整并且具有足够的强度，检测现场见图3。

图3 抗拔承载力现场检测（图片来源：作者自摄）

检测加载分为10级，在每一级作用下，桩顶上拔量均小于前一级上拔量的5倍且桩顶上拔量远小于100mm，具体检测结果见图4。

4 结语

（1）水泥土复合管桩在大型商业体进行了成功应用，该地块为冲击平原，地层为粉土、粉质黏土等软土地基，该商业体桩型复杂，承载力多样化，水泥土复合管桩根据相关规范，可以满足设计的多项要求。

（2）水泥土复合管桩在施工过程中，采用成孔加静压管桩形式，采用整体式机械、保证了施工效率、施工安全和施工质量。没有噪声，没有挤土，没有钻孔灌注桩的泥浆排放和污染，能最大限度保护好环境，及保护周围居民不被施工干扰。

图4 单桩竖向抗拔静载试验数据汇总表

（3）水泥土复合管桩施工后的抗压、抗拔承载力检测和桩身完整性检测均能完全符合设计和规范的相关要求，在节约成本的同时，提供最完整的质量保证。为黄河流域的冲击平原等软土地基使用水泥土复合管桩提供了又一成功案例和多样选择。