勁性復合樁在深基坑支護工程中的運用

何錦華

（江西省土木建筑設計院有限公司， 江西 南昌 330038）

近年來，城市地下空間利用高速發展，越來越多的深基坑工程涌現，勁性復合樁是一種適用于軟土地區的裝配式新樁型，本文以南昌市小藍公共地下停車場深基坑工程的設計方案為例，介紹勁性復合樁在深基坑支護工程中的運用。用同濟啟明星基坑開挖環境影響分析軟件JK-3E1.0軟件進行有限元分析。本基坑支護結構安全等級為二級。基坑頂邊地面超載 20kPa均布荷載。樁頂水平位移及沉降位移計算結果均在30mm以內。

1 工程概況

擬建工程位于南昌小藍經濟技術開發區內，場地中間以鑫維大道為界，將地下室分為兩個部分。工程總面積10448.18m2，為地下一層，框架結構，基礎形式為淺基礎，設計室外地坪標高約為 19.50m，地下室底板面標高為 14.250m，基坑開挖深度為6.1m，A區基坑開挖面積約5814m2，周長約323m，B區開挖面積約5845m2，周長約為336m，基坑北面為富山大道，南側為已建管委會辦公樓，東西二側為原廣場圍墻，圍墻外側沿基坑邊線方向分布有幾棟多層建筑，周邊道路兩側分布有市政管網。

擬建工程場地地勢平坦，據其巖性及工程地質特征，共劃分為 6個工程地質層，自上而下為雜填土、雜填土、中砂、粗砂、礫砂、強風化泥質粉砂巖。勘察期間測得穩定水位埋深：1.90～2.70m，主要賦存于中砂、粗砂、礫砂層，基坑開挖標高范圍內土層以中砂層為主，透水性強，極易發生流砂、管涌現象。

2 方案比選

依據本場地巖土工程勘察報告及結合現場實際踏勘情況，基坑多數段面空間不足，砂層放坡性較差，不具備天然放坡條件與空間，且本基坑周邊特別是基坑南側為小藍經濟技術開發區辦公樓及綜合行政大樓，建筑對基坑開挖產生的位移較為敏感，建筑受影響后果嚴重，故本方案未考慮采用“天然放坡”方式； 基坑四周為道路及多層建筑，且本工程土質以砂層為主，地下水位較高極易發生流砂、管涌造成基坑邊坡塌陷危害周邊建筑安全。通過對各類支護結構進行比選，結合南昌地區的工程經驗，采用單排樁支護加止水帷幕的支護形式。樁頂 1450mm范圍輔以1：1.25放坡，坡面噴射混凝土面層，以充分利用周邊空間，減小造價。設計過程中選擇了二種方案進行綜合比選，一種是采用鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁止水帷幕，另一種是采用勁性復合樁，即先用深層攪拌樁機成孔注漿攪拌，在攪拌后的水泥土初凝前，植入剛性樁構成勁性復合樁。

勁性復合樁主要特點：可有效提高土體承載力；樁的施工工藝為非擠土樁工藝（即攪拌成孔后植入預制樁），對周邊環境影響小；施工減少泥漿排放，使施工現場文明，整潔；成樁速度快，質量好，有效縮短工期；預制樁由預制工廠生產，質量比較可靠，避免了傳統灌注樁的蹋孔、縮孔、沉渣等質量問題。勁性復合樁相比與傳統鉆孔灌注樁具有施工速度快、造價低、對周邊環境污染小等特點，且符合國家推廣裝配式的政策，故最終選擇勁性復合樁的支護形式。

3 方案設計

水泥土三軸攪拌樁直徑φ850間距650咬接200，剛性樁采用預應力管樁，直徑800間距1300，即隔一插一，管樁采用預應力鋼筋與普通鋼筋混合配筋樁型，既保留了傳統預應力管樁的高強性能，又提高了管樁的水平承載力和延性，管樁型號為PRC-Ⅰ800B110。

地下水穩定水位為17.00高于基坑底部約 3.6m，咬合的三軸水泥攪拌樁既可引孔插入管樁形成勁性復合樁，又可形成止水帷幕，水泥攪拌樁進入強風化不透水層，可將基坑內外水系隔斷，基坑內設置疏干井，將坑內水抽干排出，避免因坑內降水引起周邊道路建筑沉降，基坑外側可設置減壓井，保證外側水位和設計水位相符，確保基坑施工及周邊建筑安全。

基坑坡頂外側和基坑底部各修筑截水溝一條，通過對坑的截水、止水、坑內疏干設計，可基本保證基坑在較干狀態下作業，止水及必要時利用基坑外觀測井進行地下水回灌措施，可較容易將基坑周邊地下水位保持在較為穩定狀態，確保基坑及周邊環境安全。

基坑設計采用同濟啟明星深基坑支擋結構設計軟件FRWS8.2版進行計算，采

4 施工技術要求

4.1 三軸攪拌樁施工技術要求

(1)三軸攪拌樁的質量控制應貫穿在施工的全過程，施工中必須碎石檢查施工記錄和計量記錄，重點檢查水泥用量、樁長、鉆頭提升速度、復攪次數和噴漿深度、停漿處理方法等。采用“兩噴兩攪”（即攪拌樁主軸正轉噴漿攪拌下沉至樁底標高，再反轉噴漿復攪提升，下沉和提升時應勻速）；

(2)正式開工前應做試驗樁，確定合理的施工參數;

(3)施工前，根據施工圖紙對所有樁體進行編號，施工時按編號進行施工并及時做好施工記錄。

(4)三軸攪拌樁在下沉和提升過程中保持螺桿勻速轉動，勻速下鉆，勻速提升，攪拌下沉速度不超過1米/分鐘，提升速度不超過1.5米/分鐘；

(5)水泥漿的漿液比須通過現場試驗測定，且不低于規范要求，施工過程中應嚴格控制水泥漿漿液配比，為了防止漿液離析，水泥漿配置好后不得超過兩小時；

(6)攪拌樁施工時不得出現冷縫，搭接施工的相鄰樁的施工間歇不應超過10小時；

(7)為了確保攪拌樁樁位的準確度和垂直度，須使用定位卡，并注意起吊設備的平整度和導向架對地面的垂直度；

(8)嚴禁使用過期水泥，受潮水泥，對每批水泥質量進行復核，合格后方能使用；

4.2 混合配筋預應力管樁施工技術要求

(1按有關規范及相應圖集對樁進行驗收，對其制作資料進行驗簽，經驗簽后的樁才能堆放投入使用，施工前應再次逐根檢查，即檢查樁有無嚴重質量問題。

(2)攪拌樁制作后應立即插入管樁，時間間隔不超過20分鐘；管樁插入必須保證管樁垂直度，管樁插入誤差按相應的規程控制；

(3)支護樁應由有專門資質的施工單位組織施工，水泥土攪拌采用三軸攪拌樁設備進行施工，采用“兩噴兩攪”施工工藝，攪拌樁應采用套接一孔法施工，在樁體范圍內必須做到水泥攪拌均勻。

5 結語

勁性復合樁是一種適用于軟土地區的裝配式新樁型，具有施工速度快、造價低、對周邊環境污染小等特點，近年來在沿海地區運用比廣泛，主要運用于工程樁，在支護樁中也有運用，遇到較深的基坑可增加錨索或內支撐形成錨拉式支擋結構或支撐式支擋結構。外芯一般采用水泥土攪拌樁或高壓旋噴樁，外芯樁互相咬接可作為止水帷幕，內芯一般采用延性更好的混合配筋預應力混凝土管樁。

[1]JGJ120-2012.建筑基坑支護技術規程[M].中國建筑工業出版社

[2]JGJ94-2008.建筑樁基設計規范[M].中國建筑工業出版社

[3]GB50010-2010.混凝土結構設計規范[M].中國建筑工業出版社

[4]JGJ/T327-2014.勁性復合樁技術規程[M].中國建筑工業出版社