技术理论

劲性水泥复合桩

	结构在已经施打好的M桩中心施打C桩，形成劲芯水泥土类复合桩可作为刚性单桩，也可作为复合地基中的竖向增强体。常在软基中施打桩径为600-1000mm(用湿喷，桩径可达1100mm)水泥搅拌桩（水泥土散粒体复合桩），在水泥未硬凝时施打劲芯桩径为(1) 220-280mm，C20-C30可为素砼，形成素砼劲芯水泥土复合桩（也可加钢筋笼或插钢筋、钢管形成钢筋砼劲芯）：在其中插入管桩或方桩则可形成高承载力复合桩。现在已有多种MC桩应用在工程实际中：①上海、天津、昆明、江阴地区，将预制钢筋砼小桩压入湿喷桩中形成劲芯水泥土桩，承载力高达2000KN;②淮安、南通地区将管桩压入粉喷桩中心形成复合桩，成倍地提高了管桩的抗水平、抗压和抗拔承载力。③将型钢插入刚施工好的湿喷桩体中形成SMW帷幕，用于基坑支护；（多温州地区刚施工好的18m湿喷桩体中直接插入二根脚手架用普通钢管单桩复合地基承载力可提高70%;⑤南通、盐城、扬州地区将振动沉管素砼小桩和钢筋砼小桩打入粉喷桩中心形成劲芯粉喷复合桩，单桩承载力不低于含外芯在内的同体积刚性桩；⑥天津、山东等地将管桩压入高压旋喷桩中也大幅度提高了管桩的承载力，并使管桩的压入吏加容易和方便（在其它地区也常用深搅桩先行施工，再压入管桩或方桩，但易造成软弱部位的水泥浆体外溢）。⑦先施打C桩，并在C桩中预设注浆管进行后期注浆加固C桩的桩端或桩侧土层，会较大的提高C桩的桩阻力和侧摩阻力。如在全国早已推广应用的钻7L桩后压浆工法，也可视为MC复合桩的一种特殊形式，也可在预制管桩、方桩及现浇砼桩中预设注浆管进行后期注浆加固。⑧当土质特别软弱或沉降量要求较高时，在已经施工好的SM桩中水泥土未硬凝时打入或压入C桩，形成SMC复合桩。⑨部分sc桩的散粒体部位进行注浆，即形成SCM多元复合桩在夯扩载体的散粒体部位预设注浆管进行后期注浆加固或在部分砂石劲芯复合桩的砂石部位进行后期注浆加固，形成强度较高的复合桩。作用机理 ①振密挤扩作甩a、劲芯的打入能振密水泥土体，增加水泥土体密度，而水泥土体干密度的增加可大幅度提高水泥土体的刚度和强度，能弥补粉喷桩中心软芯和减轻湿喷工艺的搅拌不均现象。b、劲芯的打入还会挤扩周围水泥土体和桩周土体，使桩周土体的界面粗糙紧密，侧摩阻力大幅度提高，有资料表明复合桩的侧摩阻力是一般水泥搅拌桩侧摩阻力的2-3倍，高于桩壁平滑的管柱、方桩等刚性桩。在用于基坑支护的相互搭接的水泥搅拌桩的中心施打劲芯会使水泥搅拌桩外芯相互挤扩，产生相互“咬合 ”、“啮合”作用，大幅度增加了复合桩体的整体抗剪、抗渗能力。c、土体中粉喷桩先行施工会改变土体的软弱状态，水泥土体会在劲芯打入时起到护壁作用，素砼劲芯一般不会发生“缩颈“现象。但是施工时一定要掌握好水泥搅拌桩施工与劲芯施工的时间间隔，在水泥土搅拌桩硬凝前打入劲芯，否则会造成水泥土外芯开裂或劲芯偏斜，在上海其它地区使用的湿喷桩中压入预制桩芯易发生浆体外溢对桩间软土则不起挤密挤扩作用，且预制桩芯配筋较高、造价也高于现浇素砼桩芯。 ②改善荷载传递途径及深度：水泥搅拌桩主要受力范围一般在桩顶下5-7D范围内，而复合桩中由于劲芯的刚度和强度较高，在上部荷载作用下，应力会集中在劲芯部位，再由劲芯纵深传递到其侧壁和桩端的水泥土体，其作用面积成倍加大。桩顶处劲芯与外芯水泥土的应力分担比一般为7:3，桩顶下5m处劲芯承担的荷载仅为桩顶荷载的20%，使复合桩全长范围内的侧阻力和端阻力充分发挥。 ③提高整体强度、刚鹿复合桩的外芯一般占复合桩体积的85%，该水泥土体经振密挤扩强度较高，内芯部分整体性和强度鞍高且与外芯紧密啮合，有钢筋笼（插筋、钢管）存在时，因钢筋与混凝土、混凝土与水泥土间握裹力协调匹配，优于水泥土体直接与钢材之间的接触。复合桩体除了不低于同体积刚性桩的竖向承载力外还具有抗剪切、抗弯和抗拨能力。可用于基坑支护及偏心荷载作用下的地基加固。 ④劲芯桩设计时据土质和设计要求调整砼劲芯直径、砼标号、长度和水泥搅拌桩的水泥掺量、直径、长度、施工工艺的调控使劲芯强度与水泥土强度协调匹配（一般复合桩长仅需达到承载力相对较高的浅层持力层），充分发挥出复合桩体较大桩表面积提供的较高的桩侧摩阻力和桩端阻力，且能调控承载力的提高幅度。 ⑤形成复合地基：与桩间砂石桩、水泥土桩及桩间土构成多元复合地基，其中劲芯复合桩的作用可按刚性桩复合地基中的竖向增强体考虑，而素砼粉喷复合桩的性价比远远高于其它刚性桩型。

管桩粉喷复合桩

	概述中天润园项目场地位于如东县城掘港镇。有20幢高层建筑。拟建场地地貌类型属属长江下游冲积平原区滨海平原，场地开挖深度约5.Om，原设计500管桩桩长38m，桩底进入较理想持力层，单桩承载力极限值4000KN。现采用PHC400AB-(95)-12m的单节管桩做为劲芯压入长度为 14m-15m直径为800mm的粉喷桩中（粉喷桩采用42 5级的复合硅酸盐水泥掺入量为15%，粉喷机械为国内最大功率的武汉产深搅机械，送灰压力较高达0.7Mpa，单桩送灰总量达1.8T以上，在粉喷桩施工结束后8小时以内用静压桩机压入），形成水泥土管桩复合桩。充分利用在场地地表下 16m左右有承载力为170Kpa，厚度大于4m的中等压缩土层。在成桩28天以后采用单桩静荷载试验，单桩承载力抗压极限值高达5000KN，水平承载力高达200KN，比单一的管桩均高出一倍以上，也远高于桩身强度设计值，而造价仅为原管桩方案的48%，同时采用了PHC500AB-13m单节管桩压入长度为15m，直径为900mm的湿喷桩中，试植承载力极限值也为5000KN。作用机理 1、管桩的压入会挤密水泥土体和桩周土体及桩端水泥土体，实测800mm的水泥土桩在400mm 的劲芯压入后直径增大到860-870mm，此桩周土体与水泥土体的界面粗糙紧密，黏结力较高，大幅度提高了桩身侧摩阻力（高于一般水泥土桩的7倍以上，也高于桩身平滑的管桩和方桩3倍）。干法水泥土体在受到劲芯挤密时会挤扩桩周土体，而湿喷浆体的挤扩效果较差。 2、由于管桩与水泥土体黏结强度高，且当水泥土的无侧限抗压强度达到1.5Mpa以上时，其抗剪强度高达0.3Mpa，同时外芯水泥土也承担一定比例的荷载，内外芯之间不会发生相对移动。在上部荷载作用下管桩会将荷载迅速传递到桩外芯和桩周土体，由于桩端下有较高强度的水泥土体，其端阻力也远远高于天然土体，同时提高了桩侧阻力，使管桩处于水泥土体的握裹侧限之中，其压屈条件较好，桩身抗压强度、抗水平力、抗拔力以及抗弯抗剪性能均达到大幅度提高。可用于高层建筑及深基坑支护工程。 3、由于水泥土桩体积较大，造价低廉，其产生的较强黏结强度和侧摩阻力以及对劲芯的握裹作用，管桩水泥土复合桩及其它钢筋混凝土劲芯复合桩也具有较高的抗拔承载力。抗拔桩身要是够的抗拉强度，可采用以下方法：(1)预制时将钢绞线锚固在桩端并采用无黏结后张拉工艺：(2) 已预制的普通管桩可在其桩端采用锚板固定钢绞线，从管桩内腔中引至桩顶并采用现浇砼填充，在强度达到70%时再采用后张拉工艺：(3)用现浇砼桩时在其桩身强度达到70%时采用后张拉工艺。桩顶施加的张拉荷载通过无粘结预应力筋施加于桩身下端，使内芯桩身砼受压，产生正泊松效应及桩身产生侧胀变形，同时挤扩外芯及桩周土体，大幅度提高侧阻力。

SMC劲性复合桩支护

	概述先采用水泥土搅拌桩施工成有一定厚度的止水帷幕（如土质松软可先打S桩再搅拌形成强度较高的SM复合桩，在固化剂或S桩中加入石灰、石膏、电石渣等）．再在其内外两侧的M桩中心打入C桩，使之形成两侧为双排MC桩，中间为强度较高的水泥土体，再在桩头部位现浇钢筋砼冠梁和连梁。如C桩为预制桩或现浇砼桩，应将桩头与冠梁紧密连接。如C桩为现浇钢管砼桩，钢管用一般脚手架钢管通过钢扣横向、纵向、斜向立体连接，形成复合桩复合支护结构，并可在受力不利部位适当再加拉锚。作用机理双排C桩打入止水帷幕的两侧水泥土桩中心如同嵌入水泥土墙的门式框架，通过强度较高的冠梁和连梁调工作，被挤扩的水泥土桩体之间的粘结强庋和抗压强度较高【可以现浇的C桩中加入筋材或在SM桩或M桩（未硬凝前）加入筋材】，且有一定厚度（格栅布置时更为显著）。这种复合支护结构能充分发挥各种材料及构件的潜能，协调变形、协同承载应力分布更加合理：使水泥土墙体发挥出空间效应，前排MC桩受压，后排MC桩受拉（可适当增加抗拉配筋），钢材（或其他筋材如毛竹等）与砼、砼与水泥土、水泥土与桩间土之间粘结强度和应力传递要优于钢材和水泥土之间的握裹与传递，这样形成强度、刚度、密度、整体稳定性均较高，且将止水帷幕和支护结构合为一体的双排劲芯复合桩与水泥土墙体复合支护体系。有资料表明单一管桩粉喷复合桩水平承载力比单一管桩高90%，如果一排粉喷复合桩相互搭接，则水平承载力可再提高30%以上。如用双排或多排水泥土桩相互搭接，并在水泥土墙体两侧再设置有较高抗水平力的预应力劲芯复合桩，则该复合桩支护结构的抗剪、抗弯、抗水平力会大大高于单一水泥土桩加单一钢筋砼桩的联合结构和SMWI法的效果，如用于深大基坑的开挖，可采用加强型支护用管桩或实心方桩，并可与外拉锚或内支撑相结合。

SC劲性散粒复合桩

	结构该复合桩由散粒体构成外芯，一般先打由280mm的散粒体桩（土层特别软弱时可复打），再在其中心施打C20-C30素砼，也可加入钢筋笼，插筋或钢管形成钢筋砼劲芯。如采用较大直径的振动沉管桩机施工可将散粒体与预制砼劲芯同时填入管中形成预制砼劲芯散粒体复合桩。如将散粒体用夯扩沉管方法打入土中的持力层部位（即复合桩底部），再打入C桩，可为预制管桩、方管、木桩、钢桩或现浇砼桩，形成现在已成为行业规范并大量应用的复合载体夯扩桩。作用机理 ①砂石外芯的护壁作用：在砂石桩间施打素砼微型桩时，如果土质松软呈流缩和软缩状态，素砼微型桩常出现缩径和夹泥等现象。如果在已施工好的砂石桩中心复打时填入素砼形成劲芯，砂石桩外芯会挤密桩间土，形成较为坚硬的砂石土复合7L壁，起到较好的护壁作用，保证劲芯的直径和强度。 ②砂石外芯的排水作用：砂石桩的外芯可使施工中卢生的超孔隙水压力迅速消散，不会产生直接施打砼桩，在附近桩中出现泛水、泛砂、冒浆、素砼劲芯离析现象，保证劲芯的完整性和均匀性。同时消除软土地基液化现象。 ③砂石桩在起到护壁和排水作用的同时能改善劲芯与砂石桩、砂石桩与桩周土体的边界条件，桩周软土由于砂石及劲芯施工时的振动、挤密、排水固结及较干的碎砖瓦、矿渣吸水等综合作用，其密度、强度、承载力、压缩模量等物理指标会得到较大的提高，反过来提供较高的摩阻力，使劲芯砼的高强度得到充分发挥（而一般的摩擦型砼桩的承载力主要由侧摩阻力提供造成约一半的砼强度的浪费），因而承载力比一般直接施打的刚性桩高出二倍左右，且改变了在软弱部位直接施打砼小桩的“豆腐里插筷子”现象和“负摩阻力”现象。 ④素砼砂石复合桩可与桩间砂桩和桩间土组成三元复合地基，由于劲芯桩有较大的强度和刚度，承受主要竖向荷载并向下传递到较硬的持力层，同时能限制砂石桩和软土产生“鼓胀”和“剪切”破坏。外柔内刚的复合桩能与桩周土体协调匹配、刚柔相济、互补增强、共同承载的整体强度和均匀性均较高的复合地基。 ⑤钢筋硷砂石复合桩在砂石外芯中预翟注浆管，成桩一段时间后再进行注浆，形成注浆散体外芯，使复合桩具有杭剪、抗弯和抗拨的功能，可作刚性单桩使用。

几种实用的SMC复合桩结构

一、桩帽结构

        1、先施打较大直径的M桩或SM桩（也可相互搭接或干湿搭接），在水泥土体硬凝前打入较高强度、较大桩长的C桩，形成上部为较大体积、较高抗冲剪能力的帽型复合桩。
        2、先施打S桩，再打C桩，C桩的桩顶标高可低于S桩3M以上，再施工较大直径的M桩（也可相互搭接或干湿搭接），形成SM桩帽。
        3、先在土体中打入C桩，桩顶标高可入±3M以上，并在C桩的顶端填入散体材料，再施打较大直径的M桩至C桩桩顶，形成SM桩帽。
        这种桩帽结构的复合桩体既适用于路基、堆场等柔性基础下的软土加固，也适用于高耸构筑物、油罐、水泥罐等基础加固。可增大地基土的承载能力，有较高的自身承载力和较大的抗冲剪能力，使桩、土、基础和上部结构协调变形，共同承载。也可有效减少上部基础的抗冲剪要求，大幅度降低承台或底板的工程造价。

二、散体注浆复合桩

         1、先打桩径较大的散体桩（散粒体材料的粒径也可稍大点），注浆管（钢管或PVC管）可在施工散粒体桩时预留，结合素砼垫层或基础、承台情况决定是否进行上部封闭或预留注浆孔，再注浆形成散粒体注浆复合桩。
         2、用钢管结合高压水在土中冲孔，在孔中填入粒径较小的石子或瓜子片，不再拨出钢管并在上部进行封闭注浆可形成钢管劲芯散粒体注泥复合桩（多用于基坑支护）。
         3、可据不同施工用途或目的在散粒体中心或桩周注水泥浆（或其它浆液、混合浆液）形成凝固速度不同、强度不同的散粒体注浆复合桩。
         4、选用钢渣、矿渣散粒体，前期具有排水、挤密等散粒体桩的特性，一段时间以后会形成有一定粘结强度的桩体，在施工上部建筑或有上部荷载作用一段时间后自行胶结，有效减少工后沉降。

三、干湿搅拌复合桩

先施工粉喷桩后再在其中心或桩身其它位置施打浆喷桩（或先施工浆喷桩后再在其中心或桩身其它位置施打粉喷桩），这样可以避免湿喷桩在相互搭接施工时桩身容易向已施工的桩位倾斜（尤其在砂性土中）及过早出现冒浆及桩头抬高等现象，也避免了粉喷桩施工时搭接部位桩身强度太高及含水量较低，桩机复觉时负荷太大的现象。可大大提高搭接处的水泥掺入量和桩身强度并形成垂直度较高的水泥土连续墙。并宜在湿喷桩中直接插入筋材或打入直径较大的刚性单桩。

四、高性能劲芯复合桩

1、先施打直径桩长较大的水泥土搅拌桩，再在水泥土硬凝前插入单节直径或边长大于400 mm，桩长大于12m的预制桩，可形成较高抗压、抗剪、抗水平力的预制桩劲芯复合桩。可用于高层建筑或深基坑支护。
2、先施打直径桩长较大的水泥土搅拌桩，再在水泥土硬凝前打入直径大于400mm，桩长大于1 5 m的现浇混凝土桩（如仅用于复合地基可为素砼或CFG桩、如用于桩基则加入筋材），采用振动沉管或长螺旋施工工艺。

五、大直径水泥土内夯复合桩

先施打直径较大的粉喷桩，再在其中心用柱锤夯实水泥土，并可掺入适量的硬质骨料（可为砂石、砖瓦、混凝土碎块、钢渣等），如地下水位较高时可采用沉管内夯工艺。

结论

SMC劲性复合桩及复合地基的技术先进性

该项目是在现有软基处理方法和桩基工程理论与实践的基础上进行的一次创新，改变了现有桩型的概念，它综合了三种单一桩型的优点，能根据土质情况、上部结构要求、加固目的有针对性地、灵活地采取多种组合方式，调整各种桩的桩径、桩长、掺灰量、强度、颗粒级别、搅拌和复打次数等，使复合桩充分发挥出桩周软土摩阻力和桩底阻力又匹配材料强度而产生的足够高的单桩承载力，且能显著提高桩间土体强度和对承载的参与度，多种介质协调匹配，刚柔相济，相互补强，共同提高。综合作用十分显著：集置换、竖向增强、排水排气、固结、胶结、压密、充填、振密、挤密等于一体。能有效地提高软基强度及稳定性，快速降低地基压缩性，并保证整个地基的均匀性，满足不同的设计要求（复合桩长一般仅需达浅层相对较硬持力层）。

SMC劲性复合桩及复合地基的质量可靠性

复合桩是由现有常用成熟桩型复合而成，各自桩型的设计、施工、监理、检测、验收均有国家规范和规程，避免了一般新技术推广应用中的不利因素，并采用静荷载试验、取芯试压、动力触探等可靠严格的测试手段，对复合桩体和复合地基进行测试，在确认符合国家规范和设计要求后再进行下步施工，安全无风险。

SMC劲性复合桩及复合地基的经济合理性

         1、性价比高：在软弱地基中复合桩能提供不小于同体积刚性桩的承载力且沉降量较小，性价比远高于其他刚性桩。
         2、工期短：施工简便、对场地、电力等要求较低。
         3、保护环境、节约资源：由于施工机具动力要求较小，无振动、噪音、泥浆污染、挤土等环境问题，同时可因地制宜采用廉价的散粒体材料：碎砖瓦、砼碎块、钢渣、卵石、建筑硬质垃圾等，除作刚性单桩用外一般不用钢材。