MC勁性復(fù)合樁在基坑工程中的應(yīng)用

傅國強(qiáng)

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 MC勁性復(fù)合樁研究的新進(jìn)展

地基處理的方法有很多，如強(qiáng)夯法、換土墊層法、排水固結(jié)法、化學(xué)固結(jié)法、深層攪拌法等，但隨著近年來出現(xiàn)的水泥土攪拌樁或散體樁芯復(fù)打勁性混凝土剛性樁的逐步應(yīng)用，其良好的加密周圍土體的作用、較高的勁性芯樁豎向承載力等優(yōu)點(diǎn)要比單獨(dú)采用某種樁型具有更高的工程經(jīng)濟(jì)效益[1]。

MC勁性復(fù)合樁是指將散體樁、柔性（半剛性）樁、剛性樁經(jīng)復(fù)合施工形成的具有互補(bǔ)增強(qiáng)作用的樁，其施工工藝并不復(fù)雜，即將常用的柔性（半剛性）水泥土類樁、剛性混凝土類樁2種單一樁型相互復(fù)合，后一種樁體在前一種樁體上再次施工，成為剛?cè)嵯酀?jì)的勁性復(fù)合樁[2]。它突破了單一樁型的局限性，可適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、填土、黏性土、粉土、砂土、強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)基巖等不同的地基處理[3]。

最新的研究成果表明，利用MC勁性復(fù)合樁的特性，選擇合理的樁長，在勁性樁的頂部安裝樁帽，再在樁帽頂部安裝墊層和土工格柵，是完全能夠保證建（構(gòu)）筑物上部結(jié)構(gòu)達(dá)到沉降控制要求的[4]。

2 勁性復(fù)合樁構(gòu)造與特點(diǎn)

根據(jù)勁性復(fù)合樁根據(jù)樁體構(gòu)造不同，可以分為MC樁和SMC樁等。其中，S為散體樁，樁身為碎石、砂、磚瓦碎塊、鋼渣、礦渣等散體材料，多采用振動沉管、錘擊沉管、柱錘沖擴(kuò)、振動水沖等方法成樁；M為半剛性樁，樁身多為水泥土，也可采用粉煤灰、石灰、化學(xué)漿液或混合料與土混合形成，多采用深層攪拌法成樁，也可采用高壓旋噴、旋攪、注漿、夯實(shí)水泥土等方法成樁；C一般為混凝土灌注樁或預(yù)制樁等剛性樁（圖1、圖2）。

圖2 SMC樁示意

因此，MC復(fù)合樁是一種十分適合用于沿海軟基處理的經(jīng)濟(jì)有效的新樁型，它綜合了2種類型單元樁的優(yōu)點(diǎn)，能根據(jù)土質(zhì)情況、上部建筑結(jié)構(gòu)要求、加固目的進(jìn)行有針對性的組合，同時調(diào)整各種樁的樁徑、樁長、摻灰量、強(qiáng)度、顆粒級配等，使復(fù)合樁產(chǎn)生足夠高的單樁承載力，且能顯著提高樁間土體強(qiáng)度和對承載力的參與度，來滿足不同的設(shè)計(jì)要求（圖3）。

3 應(yīng)用工程概況

某污水處理廠地下污水處理設(shè)施為全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)箱體，占地面積70 529.18 m2（不含池壁），其平面尺寸513.6 m×282.5 m，最大埋深為14.5 m。按以往工程經(jīng)驗(yàn)，由于地下結(jié)構(gòu)埋置深度較深，水池及空箱加上覆土后荷載很大，單樁抗壓承載力要求較高；同時，因污水處理廠存在定期放空檢修工況，其樁基又需要承受可能上浮的拔力，構(gòu)筑物埋深越深，樁基承受拔力也越大，本工程即屬此類型（圖4）。

圖3 成型樁頭

圖4 污水處理廠鳥瞰

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，擬建場地四周較為空曠，周圍建筑物均距離較遠(yuǎn)，周邊環(huán)境也較為簡單?；舆吔缇嚯x張家浜最近約45 m，基坑距離廠區(qū)既有構(gòu)筑物間距均大于50 m，新開河道距離向陽河及向陽泵站約10 m，距離某軍事設(shè)施區(qū)約50 m。

考慮到本工程基坑深度較深，工程樁樁頂埋置亦較深，且空鉆或者送樁長度均較長，為加快施工速度，減小對周邊環(huán)境影響，經(jīng)研究，決定選用等芯柔剛結(jié)合的MC勁性復(fù)合樁。

勁性復(fù)合樁的柔性樁采用φ700 mm水泥土攪拌樁，水泥摻入量15%；施工位于C1標(biāo)移交后的場地－8.1 m標(biāo)高；其中剛性樁采用預(yù)應(yīng)力混凝土異形管樁（圖5）。

圖5 異形樁

工程實(shí)踐證明：勁性復(fù)合樁單樁承載力較高，沉樁較為容易，施工質(zhì)量易控制；沉樁振動及擠土效應(yīng)對附近已有建（構(gòu)）筑物影響較??；造價較灌注樁低；產(chǎn)生泥漿量小，對環(huán)境影響較小。

4 項(xiàng)目施工的難點(diǎn)及對策

4.1 超高密度勁性復(fù)合樁群樁施工難度大

根據(jù)施工方案，本工程工程樁間距僅2.25 m，且施工面積較大，打樁數(shù)量達(dá)到12 435根。故在群樁施工時，由于樁對土體的擠壓作用，先打入的樁極易因水平推擠而造成偏移和變位，或被垂直擠拔而造成浮樁；爾后打入的樁又因擠密作用難以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高或入土深度，造成土體隆起和擠壓；再者，因污水池箱體落深較大，截樁長度亦相應(yīng)較大。

應(yīng)對措施：打樁的總體流程由東向西進(jìn)行。由于樁與樁中心距約2.25 m，樁直徑為500 mm，因此對基坑分區(qū)分塊采取跳倉法施工，以確保擠土樁施工過程中應(yīng)力的有效釋放，減小相互影響。

4.2 大型機(jī)械設(shè)備落坑施工難度高

為滿足工期需要，本工程樁基施工至少須配備8臺改造后的三軸樁機(jī)、4臺靜壓樁機(jī)、2臺雙軸樁機(jī)、4臺吊車，24 h不間斷地進(jìn)入－8.1 m標(biāo)高土層進(jìn)行打樁施工，但如此多的大型設(shè)備對施工安全管理以及地基承載力帶來了相當(dāng)多的問題和困難。

應(yīng)對措施：根據(jù)網(wǎng)格化管理，分區(qū)分塊配備相應(yīng)管理人員全天候進(jìn)行現(xiàn)場安全巡查并提出整改意見?，F(xiàn)場配置200塊2 m×6 m型鋼路基箱。在樁基臨時道路上鋪設(shè)30 cm道砟＋型鋼路基箱，在打樁施工點(diǎn)則鋪設(shè)50 cm道砟＋鋼板。

4.3 打樁期間排水要求高

本工程處于長江邊岸，雨季期間雨量相對市區(qū)較大，因此對現(xiàn)場的排水要求很高。

應(yīng)對措施：工程樁盡量選擇在長江枯水期期間施工，總工期約100 d，在雨季到來前完成所有工程樁的施工。據(jù)估算，單日基坑內(nèi)降水共15 000 m3，按12 h后能保證正常施工計(jì)，每小時需排水1 250 m3，所以我們配置了13臺100DL100-20×6的水泵，為防止特大暴雨等特殊情況，另外還配置了1臺離心式清水泵（1 200 m3/h）。

4.4 周邊在建工程、周圍標(biāo)段配合及道路交通組織保障

本工程分標(biāo)段進(jìn)行施工，故各標(biāo)段施工前后配合交接、穿插施工內(nèi)容眾多。同時包含C1、C2、C3、C4標(biāo)在內(nèi)的整個西北地塊，僅西南側(cè)有唯一的一處進(jìn)場大門。結(jié)合本工程的實(shí)際體量和工期要求，在項(xiàng)目開展過程中如何確保大門處的通暢極為重要。

應(yīng)對措施：推廣全局開發(fā)觀念，統(tǒng)籌考慮各標(biāo)段施工進(jìn)度安排、施工流程及施工場地布置；場內(nèi)設(shè)置臨時道路，分階段組織交通流向，動態(tài)調(diào)整，確保通暢；西南側(cè)主要出入口的市政道路在原寬5 m車道旁再增加1條寬5 m的車道；在施工大門和車輛集中路段安排專人進(jìn)行指揮和統(tǒng)一調(diào)度。

5 技術(shù)措施

本工程主體結(jié)構(gòu)采用MC勁性復(fù)合樁，樁長最長達(dá)到28 m，其中柔性樁采用φ700 mm水泥土攪拌樁，水泥摻量15%，采用一噴一攪施工工藝；剛性樁采用預(yù)應(yīng)力混凝土異形樁（T-PHC D/C500）。

由于采用了在基坑內(nèi)沉樁的施工工藝（圖6），沉樁場地地面絕對高程為－12.6 m（相對標(biāo)高－8.1 m），根據(jù)地質(zhì)報告，該標(biāo)高處于②3-2砂質(zhì)粉土層，土層地基承載力較高（約125 kPa），可以滿足重型機(jī)械的行駛，因此采用了靜壓樁方式來完成工程樁的沉樁。

圖6 沉樁施工主要流程

但考慮到地下水的影響，為保證沉樁時的垂直度，沉樁范圍內(nèi)均鋪設(shè)500 mm厚道砟并壓實(shí)。

6 結(jié)語

本工程實(shí)踐表明：勁性復(fù)合樁具有承載力高、施工對環(huán)境影響小、經(jīng)濟(jì)效益較高等優(yōu)點(diǎn)[5-7]，適用于沿海、沿江軟土地基，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、大有發(fā)展前途的綠色施工工藝，值得在同類工程中推廣。