劲性复合桩施工工艺的应用初探

摘要：文章对S、M、C三种单一桩型的优缺点进行了阐述，据此提出了“刚柔结合”的劲性复合桩施工工艺类型；围绕承载力强、环境影响小、施工效率高等方面，分析了劲性复合桩施工工艺的应用特点；从机械设备应用管理、柔性桩施工控制、刚性桩施工控制三个角度入手，研究了劲性复合桩施工工艺的应用要点。

关键词：劲性复合桩；桩基施工；钻机设备

引言：近年来，随着我国城市建设理念的变革，以及人民生活质量的提高，社会各界对建筑工程施工活动提出了清洁化、文明化、绿色化的新要求。在此背景下，传统桩基施工工艺的泥浆排放量大、噪声污染强等弊病问题越来越突出，与现代建筑工程行业的发展目标相冲突。基于此，我们有必要对劲性复合桩这一新型施工工艺进行探究讨论。 一、劲性复合桩施工工艺的相关概述 （一）劲性复合桩施工工艺的应用类型

简单来讲，所谓“劲性复合桩”，就是将柔性桩、刚性桩等复合运用到建筑工程桩基施工当中。现阶段，可将劲性复合桩施工中应用到的桩类型用S、M、C三个字母表示。 其中“S”代表柔性砂石桩，该桩体主要由卵石、碎石、矿渣、钢渣、混凝土碎块等材料构成，可通过振动沉管、螺旋成孔、人工挖孔、强夯置换等多种手段达到成桩目的。将此类桩应用到土质较软的施工场地中，可实现振密、挤密、固结排水的土体处理效果。但由于柔性砂石桩的主要结构为散粒体，其承载能力相对较弱，单独在施工中使用易引发较严重的沉降问题。

“M”代表半刚性水泥搅拌桩，该桩体主要由石灰、炉渣、粉煤灰、泥浆以及相关混合料构成，可通过湿喷、粉喷、注浆成型等手段达到成桩目的。此类桩的优势在于胶结强度高、造价成本低。但在实际的施工应用中，半刚性水泥搅拌桩的强度波动性较强，易受土体质量的影响，且在荷载传递能力上不甚理想。

“C”代表刚性混凝土桩，该桩体以高粘度、高强度的混凝土材料作为主体，表现为预制方桩、预制管桩、现浇钢筋硂桩等多种形式，可通过振动沉管、夯击成孔、人孔挖空、螺旋钻孔等手段达到成桩目的。刚性混凝土桩具有承载力高、沉降抗性强等优势特点，但存在造价高、工期长等缺陷问题。若相关人员并未在施工中做好合理的施工控制，将会造成一定的资金资源浪费问题[1]。

结合具体的施工要求、场地环境对上述三种桩型进行科学搭配，进而形成“SMC”、“SC”、“MC”、“SM”等多种施工方式，即可形成劲性复合桩，从而达到优势互补、系统增强的桩基效果。

（二）劲性复合桩施工工艺的应用特点

结合施工经验来看，劲性复合桩施工工艺在工程应用中主要有以下几个特点： （1）与单一桩型相比，劲性复合桩具有更高的竖向承载力，可将上房建筑的沉降风险降至较低水平。究其原因，主要是在水泥浆的参与下，桩周边的土地实现了有效加固，并提高了桩体本身的侧向摩擦力与竖向阻力，继而保证了桩位、桩深的持续稳定；（2）劲性复

合桩的施工工艺通常为非挤土工艺，对周边环境的影响性比较小，且泥浆排放量相对较低，有利于保持施工现场的文明整洁。例如，在2016年参与负责的元组梦世界项目中，由于土层质量相对较好、桩点布设相对密集，故而采用了根据不同桩长实施“先引孔，后沉桩”的施工办法，从而在很大程度上降低了挤土效应的程度，以及桩基施工对周围建筑物的影响，最终该项目得到了“青浦区文明工地”、“上海市明星工地”等荣誉表彰，获得了社会各界的一致好评；（3）可提高桩基施工的整体效率，进而达到缩短工期的目的；（4）在劲性复合桩中适量引入C桩后，预制桩可在工厂车间中加工完成。这样一来，一方面可降低复杂环境对成桩质量的影响性，为工程项目整体的安全稳定做出保障。另一方面，也有助于避免传统灌注桩施工中可能发生的塌孔、沉渣等问题[2]。 二、劲性复合桩施工工艺的应用要点 （一）机械设备的应用管理

以钻机为代表的桩基施工机械设备是保障劲性复合桩施工工艺应用质量的前提和基础，在施工实践当中，必须要根据具体的现场条件，实施出针对性、实效性的设备选择、操作与优化策略。以2018年参与负责的苏州恒大童世界主题乐园北区桩基工程为例：

该施工现场的土体质量欠佳，且桩体相对较长，进而导致成桩施工中的垂直度很难精确控制，数次发生桩孔倾斜的故障问题，甚至有的钻孔区域因孔斜超标，不得不在回填后进行二次钻孔作业，对桩基施工整体的质量、成本与效率产生了严重影响。为了解决这一问题，围绕钻机设备进行了以下调整措施：

（1）为了保证钻机的平稳运行，避免钻机在施工过程中发生倾斜问题，增加了枕木数量，并对钻机天车、钻杆中心以及桩位中心进行了矫正，严格保证三者处于“三点一线”的理想状态。

（2）选用了导正性强的笼式双腰带钻头，该钻头上部配备有导正装置，腰带上下间距为1.5m，导正装置腰带与钻头腰带间距为3.0m。在此设备结构支持下，钻机设备的导正效果得到了显著增强，钻头各翼板结构也处在均匀分布的良性受力状态当中。

（3）钻杆接手部分选用了导正性强的高强度法兰盘与牙签法兰盘接手，为钻杆的持续垂直提供了有效保障。

（4）在钻进过程中，基于地层变化对钻机设备的钻进深度进行合理控制，当出现明显的地层变化时，拉起钻头进行重复钻进。通过这样的机械设备控制方式，有效避免了接触面的不平整影响，进一步提高了钻孔施工的垂直精度。

通过上述设备选用与施工控制手段，原施工模式下的孔斜问题得到了有效解决，进而将施工进度、施工质量控制在了理想范围内，并因此获得了监理方、业主方的一致好评。 （二）柔性桩施工的控制

在劲性复合桩的施工应用中，柔性桩施工的主要流程为“测量放线--搅拌机就位--水泥浆配制作--一次喷浆搅拌沉桩--二次喷浆搅拌提升”。在此过程中，主要应注意以下几个控制要点：

（1）在桩基施工机械设备进场之前，必须要做好施工场地的整平处理，并做好各类障碍物的全面清理。若土体表面存在明显起伏或缺陷，还需要进行回填、夯实等处理工作。做好这一点，一方面有利于保证现场路基的荷载能力，与自重较大的机械设备达成匹配。另一方面，也有利于强化机械设备的就位质量，避免桩基施工中出现设备倾斜、位移等问题，对劲性复合桩的施工质量与施工效率产生负面影响[3]。

（2）桩基施工机械设备就位后，应对设备的平稳程度进行检查，如激光测量、线锤测量等，以确保施工基础的精准垂直。

（3）在搅拌桩的桩位初步确定后，现场人员需要对其定位精度进行二次复核，确保桩位与施工点的偏离度处在合理范围内。

（4）在柔性桩的下沉、提升等过程当中，应做好水泥浆液的同步注入，并对下沉速度、提升速度、注浆规模进行科学控制。通常来讲，柔性桩下沉阶段的施工速度应为每分钟0.5m至0.8m，期间的注浆规模应为70％；柔性桩提升阶段的施工速度应为每分钟1.0m，期间的注浆规模应为30％。这样一来，可有效避免桩孔内部因柔性桩提升、下沉过快而形成负压，对周边环境产生沉降影响。 （三）刚性桩施工的控制

在劲性复合桩的施工应用中，刚性桩施工的主要流程为“平整施工为止--重新测放桩位--测量放线--监理验收--桩基调直--压桩--送桩--施工结束”。在此过程中，主要应注意以下几个控制要点：

（1）刚性桩应在柔性桩竣工后的6小时内开始施工。

（2）静压桩机在就位后，必须进行定位调直处理，将定位装的中心点误差维持在10mm之内。启动桩机下方平台的油缸装置，对平台进行水平校正。

（3）由于刚性桩为预制桩，故而需要进行吊装施工。在此过程中，应先采用两点起吊的方式，将刚性桩平移到静压桩机的桩架前部。其后，应用钢丝绳绑紧桩体，采用单点起吊的方式将其送至桩机的桩架内，并再次进行调平。最后，对桩位进行垂直度、偏离度检测，确保其符合施工图纸的设计要求。

（4）在抱压沉桩的过程当中，应保证桩机夹具抱在桩体的凸出部，切忌抱在桩体的凹陷部。

（5）在拼接劲性复合桩的上下两节桩体时，应采取“上螺下顶”的卡扣固接方式，并保证卡扣固接强度大于刚性桩的桩体强度，且在锤击检测下无缝隙产生，以确保劲性复合桩整桩的一体性。

（6）在下方桩体的顶端面涂抹成分为环氧树脂与固化剂的专业密封材料，并将操作时间、初凝时间、终凝时间分别控制在2分钟、6小时和12小时。

（7）若由于特殊原因，在柔性桩施工后6小时内未能开展刚性桩施工的，或刚性桩施工在入桩后出现明显偏差的，需要应用搅拌机设备对柔性桩的原桩位进行复搅处理，并在复搅完成的6小时内开展刚性桩施工。此外，刚性桩的压桩施工必须保证连续性，单根桩体的施工间歇应低于30分钟。

结论：总而言之，劲性复合桩实现了传统桩型的综合运用与优势互补，可满足现代建筑工程领域低泥浆污染、低环境影响、高承载能力、高施工效率的桩基施工需求，具有良好的应用推广价值。应注意的是，相关人员必须要做好设备、柔性桩、刚性桩等多方面的施工控制，以保证劲性复合桩工艺价值的理想化实现。 参考文献：

[1]汤海潮,徐晓建,沙亚琴,张志峰.浅谈劲性复合桩在软弱土层的应用[J].建设监理,2019(11):60-63.

[2]郭延义,刘涛,虞佰先,富秋实,施文磊.劲性复合桩施工对土体影响的试验研究[J].建筑施工,2019,41(03):377-379.

[3]李怡秋. 劲性复合桩竖向承载特性的分析与研究[D].河北工程大学,2018.