MC勁性復合樁在基坑工程中的應用

傅國強

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 MC勁性復合樁研究的新進展

地基處理的方法有很多，如強夯法、換土墊層法、排水固結法、化學固結法、深層攪拌法等，但隨著近年來出現的水泥土攪拌樁或散體樁芯復打勁性混凝土剛性樁的逐步應用，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點要比單獨采用某種樁型具有更高的工程經濟效益[1]。

MC勁性復合樁是指將散體樁、柔性（半剛性）樁、剛性樁經復合施工形成的具有互補增強作用的樁，其施工工藝并不復雜，即將常用的柔性（半剛性）水泥土類樁、剛性混凝土類樁2種單一樁型相互復合，后一種樁體在前一種樁體上再次施工，成為剛柔相濟的勁性復合樁[2]。它突破了單一樁型的局限性，可適用于淤泥、淤泥質土、填土、黏性土、粉土、砂土、強風化軟質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）筑物上部結構達到沉降控制要求的[4]。

2 勁性復合樁構造與特點

根據勁性復合樁根據樁體構造不同，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、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、夯實水泥土等方法成樁；C一般為混凝土灌注樁或預制樁等剛性樁（圖1、圖2）。

圖2 SMC樁示意

因此，MC復合樁是一種十分適合用于沿海軟基處理的經濟有效的新樁型，它綜合了2種類型單元樁的優點，能根據土質情況、上部建筑結構要求、加固目的進行有針對性的組合，同時調整各種樁的樁徑、樁長、摻灰量、強度、顆粒級配等，使復合樁產生足夠高的單樁承載力，且能顯著提高樁間土體強度和對承載力的參與度，來滿足不同的設計要求（圖3）。

3 應用工程概況

某污水處理廠地下污水處理設施為全地下鋼筋混凝土結構箱體，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。按以往工程經驗，由于地下結構埋置深度較深，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

根據現場調查，擬建場地四周較為空曠，周圍建筑物均距離較遠，周邊環境也較為簡單。基坑邊界距離張家浜最近約45 m，基坑距離廠區既有構筑物間距均大于50 m，新開河道距離向陽河及向陽泵站約10 m，距離某軍事設施區約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，減小對周邊環境影響，經研究，決定選用等芯柔剛結合的MC勁性復合樁。

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

圖5 異形樁

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

4 項目施工的難點及對策

4.1 超高密度勁性復合樁群樁施工難度大

根據施工方案，本工程工程樁間距僅2.25 m，且施工面積較大，打樁數量達到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到設計標高或入土深度，造成土體隆起和擠壓；再者，因污水池箱體落深較大，截樁長度亦相應較大。

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

4.2 大型機械設備落坑施工難度高

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、4臺靜壓樁機、2臺雙軸樁機、4臺吊車，24 h不間斷地進入－8.1 m標高土層進行打樁施工，但如此多的大型設備對施工安全管理以及地基承載力帶來了相當多的問題和困難。

應對措施：根據網格化管理，分區分塊配備相應管理人員全天候進行現場安全巡查并提出整改意見。現場配置200塊2 m×6 m型鋼路基箱。在樁基臨時道路上鋪設30 cm道砟＋型鋼路基箱，在打樁施工點則鋪設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較大，因此對現場的排水要求很高。

應對措施：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。據估算，單日基坑內降水共15 000 m3，按12 h后能保證正常施工計，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、周圍標段配合及道路交通組織保障

本工程分標段進行施工，故各標段施工前后配合交接、穿插施工內容眾多。同時包含C1、C2、C3、C4標在內的整個西北地塊，僅西南側有唯一的一處進場大門。結合本工程的實際體量和工期要求，在項目開展過程中如何確保大門處的通暢極為重要。

應對措施：推廣全局開發觀念，統籌考慮各標段施工進度安排、施工流程及施工場地布置；場內設置臨時道路，分階段組織交通流向，動態調整，確保通暢；西南側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行指揮和統一調度。

5 技術措施

本工程主體結構采用MC勁性復合樁，樁長最長達到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；剛性樁采用預應力混凝土異形樁（T-PHC D/C500）。

由于采用了在基坑內沉樁的施工工藝（圖6），沉樁場地地面絕對高程為－12.6 m（相對標高－8.1 m），根據地質報告，該標高處于②3-2砂質粉土層，土層地基承載力較高（約125 kPa），可以滿足重型機械的行駛，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，沉樁范圍內均鋪設500 mm厚道砟并壓實。

6 結語

本工程實踐表明：勁性復合樁具有承載力高、施工對環境影響小、經濟效益較高等優點[5-7]，適用于沿海、沿江軟土地基，是一種經濟實用、大有發展前途的綠色施工工藝，值得在同類工程中推廣。