大直径柔性桩与刚性桩上下同体组合桩施工技术研究

大直径柔性桩与刚性桩上下同体组合桩施工技术研究

郑志平1潘志慷2

1绍兴市上虞城市建设项目管理有限公司绍兴市上虞区312300；2海盐县园林市政局浙江省海盐县314300

摘要：针对柔性桩体内设置的刚性桩不能发挥较好的经济效益，研发了“大直径柔性桩与刚性桩上下同体组合桩施工技术”。大直径柔性桩与刚性桩上下同体组合桩的桩身上部为大直径柔性桩，下部为刚性桩，刚性桩嵌入柔性桩桩底，采用槽口钢板、插筋等措施提高两桩连接强度。与现有组合桩型相比，该桩型克服了柔性桩处理深度有限难于用于深厚软基处理的难题，避免了刚柔组合桩在柔性桩部分设置刚性桩存在浪费的问题，同时有效解决了柔性桩易出现桩顶强度偏低的问题，节约了工程造价。

关键词：柔性桩；刚性桩；施工技术

1前言

目前常用来处理软土地基的刚柔组合桩是柔性桩（水泥搅拌桩、高压旋喷桩等）内插刚性桩（预应力管桩、素混凝土桩、CFG桩、Y形桩等）的一种软土地基处理技术。刚柔组合桩的加固机理是打设完柔性桩同心插入长度较大的刚性桩，形成刚柔组合桩，但在柔性桩体内设置的刚性桩不能发挥较好的经济效益，造成一定程度的浪费。针对上述问题研发了“大直径柔性桩与刚性桩上下同体组合桩施工技术”，保障了柔性桩与刚性桩的协同受力，减少了因不均匀沉降产生的裂缝。

2工艺原理

本技术上部的水泥搅拌桩使软土硬结而提高地基强度，利于扩散上部结构传递下来的荷载，而将下部的刚性桩桩端置于位置较深的持力层[1]，充分发挥刚性桩荷载传递能力较强的特点，有效地承担荷载，控制沉降，充分发挥两者的优点，在刚性桩与柔性桩连接处设置钢筋混凝土加强段，使上部刚性桩与下部柔性桩连接强度更高，同时避免了目前常用的刚柔组合桩在柔性桩部分一并设置刚性桩的情况，解决因此导致的刚柔组合桩性价比差，节约了工程造价。

柔性桩与刚性桩上下同体组合桩结构如图1所示：

图1柔性桩与刚性桩上下同体组合桩结构示意图

3施工工艺流程

本技术关键施工步骤图如图2所示：

图2柔性桩与刚性桩上下同体组合桩施工步骤示意图

1-加筋水泥土回填桩体，2-柔性桩，3-混凝土加强段，4-刚性桩桩顶插筋，5-沉管衔接段，6-带孔及槽口钢板，7-钢板槽口，8-刚性桩槽口（螺纹），9-桩顶混凝土封闭段，10-刚性桩，11-预制桩尖，12-水泥搅拌桩搅拌叶片，13-水泥搅拌桩钻杆，14-刚性桩压桩沉管，15-搅拌喷浆形成的水泥土，16-橡胶垫，17-桩顶回填水泥土。

4操作要点

4.1施工准备

大直径柔性桩与刚性桩上下同体组合桩施工应具有下列资料[2]：

（1）建筑场地岩土工程勘察报告。

（2）施工图及图纸会审纪要。

（4）施工组织设计。

（5）人员的安全培训，专业技术人员的工作许可证等。

（6）有关荷载、施工工艺的试验参考资料。

4.2桩位测量

（1）桩位应在施工图中对其逐一编号，做到不重号、不漏号。

（2）桩位经测量定位后，应按设计图进行复核。

4.3柔性桩施工

（1）确定桩机型号和技术参数，水泥搅拌机就位并加以调整，做好工作前的检查。

（2）桩机下垫枕木，不得下沉，桩机垂直偏差不大于1%。

（3）施工时，先不喷浆搅拌至柔性桩底部上0.8m~1.0m，然后喷浆搅拌至柔性桩底标高，以标高为控制依据，再不喷浆搅拌提起至地表[3]。

（4）水泥搅拌桩机搅拌钻杆底部设置橡胶垫，防止钻杆对加强段的破坏。

（5）柔性桩钻进至其钻杆底到刚性桩桩顶混凝土加强段顶标高时，搅拌喷浆上拔钻杆，并根据柔性桩工艺要求确定搅拌及喷浆次数。

（6）严格控制注浆量和提升速度，防止出现夹心层或断浆情况。

（7）在现场按批次拌合一定量水泥土，柔性桩施工完成后，采用预先拌合好的水泥土，分层填补柔性桩搅拌下陷部分至设计桩顶标高，并根据设计在水泥土中添加纤维或分层填补时铺设土工加筋材料，压实后形成加筋水泥土回填桩体。

4.4预制管桩施工

（1）检查预制管桩质量及上部的衔接部分是否可靠牢固。

（2）启动门架支撑油缸，使门架作微倾，以便吊插预制桩[4]。

（3）起吊预制桩。

（4）稳桩和压桩。

5施工过程质量控制

5.1柔性桩的质量控制

（1）水泥浆的制备和搅拌桩机的工作状态要严格检查控制。

（2）施工前桩的定位工作要求复测检查，确保定位精准。

（3）桩顶回填水泥土的土工格栅等加筋材料，23±2℃时拉伸测试中拉伸速率不大于50mm/min，设计强度fd大于等于1.07kN/m。

5.2加强段的质量控制

（1）压桩至合适高度，将沉管与管桩的对接严密，以便继续压桩。

（2）水泥搅拌桩机再次施工时，搅拌钻杆底部设置橡胶垫，防止钻杆对加强段的破坏[5]。

5.3刚性桩的质量控制

（1）机械设备检测完毕后，施工前宜试打，以校对勘察报告所提供的地质条件，同时检验设备性能并加以调试，以确保施工质量。

（2）桩打入后的偏差是否在规范允许范围内，保证桩的纵横双向垂直偏差不得超过1%。

6资源节约

（1）在搅拌后的设计位置上压桩，可有效降低对压桩力和机具设备的要求，降低能耗，节约能源。

（2）依据本技术施工，上下同体组合桩和传统的刚柔组合桩相比避免了同深度柔性桩部分设置刚性桩存在浪费的问题，而且节约钢筋和混凝土、减少泥浆排放量，在节约资源降低造价的同时也减少了对环境的污染[6]。

（3）依据本技术施工，可以使桩机施工更快捷，有利于缩短工期，降低施工成本，节约资源。

7效益分析

7.1技术效益

本技术使用上下组合的方式灵活运用柔性桩和刚性桩，与传统的刚柔组合桩相比，柔性桩区段不再设置刚性桩，创新性地在两者的连接段予以加强，并在桩顶回填加筋水泥土，加强柔性桩和连接段强度的同时发挥下部刚性桩传力能力较强的特点，使得整个单桩的承载力得到保障，并充分发挥上部柔性桩加强土体分散荷载的能力和下部刚性桩有效传递荷载的能力，使得本技术处理深厚软土地基时更加安全节约，促进了刚柔组合桩基领域技术的进步和创新。

7.2经济效益

本技术在柔性桩区段不设置刚性桩，保证刚柔组合桩质量的同时，在处理深厚软土地基问题的时候，可以避免刚性桩的浪费，节约资源，降低成本。以单桩施工为例，若采用柔性桩内设置重复设置刚性桩的方法，但会多使用一半长度的刚性桩，水泥土搅拌桩市场价约50元/m，预制钢筋混凝土桩约100元/m，虽然在连接部分要增加一部分材料费用，但在实际工程应用实例中表明本技术所用组合桩在保证单桩质量的同时，与采用的传统刚柔组合桩相比可节约造价15%左右。

7.3社会效益

本技术指导下的组合桩，单桩承载力高，桩身质量得到充分保障，因少设置刚性桩而节约资源，减少污染，而先搅拌后压桩的方式，降低了对桩机的功率要求，降低能耗，综合来说是一种非常节能环保节约的施工技术。

8结论

大直径柔性桩与刚性桩上下同体组合桩施工技术适用于公路工程灌注桩截桩适用于深厚淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土层和刚性桩桩端适宜嵌入相对持力层的地质条件下的深厚软弱地基处理。经过实际工程应用得到如下结论：

（1）组合桩桩顶采用加筋水泥土回填，提高了柔性桩桩顶的抗压、抗剪强度，避免了桩头因强度不足而发生破坏，柔性桩承载力也得到了提升。

（2）本技术通过在刚性桩桩顶设置插筋、带孔及槽口钢板等措施，实现了刚性桩与柔性桩的有效连接，同时提高了两桩的连接强度，保障了柔性桩与刚性桩的协同受力。

（3）采用上下一体的成桩方式，衔接牢固可靠，上下共同分担荷载，故处理后的地基沉降更加均匀，减少了因不均匀沉降产生的裂缝，安全可靠。

（4）柔性桩和刚性桩紧凑衔接交替施工，在柔性桩钻杆底部设置橡胶垫，避免了钻杆在施工过程中对混凝土加强段的破坏，同时首先进行进行的柔性桩钻进搅拌施工，搅拌后，在设计桩位压桩，有效降低了刚性桩的压桩力及机械设备要求。

（5）本技术避免柔性桩段设置刚性桩的情况，故可使基础工程成本节约10%~20%，节约了投资；并且由于对压桩力和设备要求的降低，本技术使得施工过程更加节能环保，具有良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]刘琳，厉立强，姜虹，等.一种柔性桩与刚性桩上下同体组合桩及成桩方法：CN，CN102605775A[P].2012.

[2]唐理民.预应力砼管桩在海滨城市建设中的应用[J].建筑工程技术与设计，2016（6）.

[3]刘琳，厉立强，姜虹，等.一种柔性桩与刚性桩上下同体组合桩及成桩方法：CN，CN102605775A[P].2012.

[4]朱春根.建筑工程桩基施工技术探讨[J].中国新技术新产品，2013（23）：61-62.

[5]杨文泉.水利工程施工对环境的影响与保护[J].城市建设理论研究：电子版，2013（23）.

[6]王毅.室内装饰设计的发展趋势探析[J].天津职业院校联合学报，2005，7（2）：76-78.