水泥土復合管樁在大型商業體的應用研究

魏 進，米春榮，李文洲

（1.山東省建筑科學研究院有限公司，山東 濟南 250031；2.山東建科特種建筑工程技術中心有限公司，山東 濟南 250031；3.山東省組合樁基礎工程技術研究中心，山東 濟南 250031；4.濟南市組合樁技術工程研究中心，山東 濟南 250031）

0 前言

水泥土復合管樁是山東省建筑科學研究院有限公司等單位在靜壓管樁、水泥土攪拌樁、高壓旋噴等技術的基礎上開發的一中新型復合組合樁，汲取了高壓旋噴樁、水泥土攪拌樁、管樁等技術優勢，具有性價比高、整體造價低、承載力較高、直徑較大、容易施工、綠色等特點。

1 工程概況

1.1 工程簡介

濟陽力高未來城B3地塊位于濟南市濟陽區緯二路南側，經二路西側，該地塊東側為商業購物中心，商業購物中心地上四層，一層層高為5.9m，二至四層層高5.3m，設計檐口高度23.45m，結構形式為框架結構；地下部分負一層層高5.2m，負二層層高3.7m。商業購物中心地上總建筑面積30965m2，地下車庫總建筑面積27164m2。

1.2 地層條件

濟南市濟陽區，地處黃河沖擊平原，黃河、徒駭河、土馬河穿境而過，水資源豐富，水資源豐富，主地貌單元屬沖洪積平原。B3地塊具體地層如下：①層素填土結構松散，強度低，不宜作基礎持力層；②層粉質黏土具中壓縮性，強度稍高，層位不穩定，可作一般建筑物基礎持力層；③層粉土具中壓縮性，強度稍高，層位穩定，可作一般建筑物基礎持力層；④層粉質黏土具中壓縮性，強度稍高，層位穩定，可作一般建筑物基礎持力層；⑤層粉土具中壓縮性，強度稍高，層位穩定，可作一般建筑物基礎持力層；⑥層粉質黏土具中壓縮性，強度稍高，層位穩定，可作一般建筑物基礎持力層；⑦層粉土具中壓縮性，強度稍高，層位穩定，可作一般建筑物基礎持力層；⑧層粉質黏土具中壓縮性，強度稍高，層位穩定，可作一般建筑物基礎持力層；⑨層粉土具中壓縮性，強度較高，層位穩定，為良好地基土；⑩層粉質黏土具中壓縮性，強度較高，層位穩定，為良好地基土。

1.3 樁基設計

本地塊樁基安全等級為二級，建筑樁基設計等級為二級。外圍水泥土樁采用抗硫酸鹽外加劑，水泥強度等級為42.5級，平均摻入量500kg/m3，水灰比0.8～1.5。

工程的±0.00標高為絕對黃海高程22.00m。

車庫地下一層ZH1試樁的外圍水泥土樁徑為900mm，水泥土樁長為21m，管樁類型為PHC-AB500-100，管樁長17m，抗壓極限承載力為4700kN，抗拔極限承載力為800kN；工程樁的外圍水泥土樁徑為900mm，水泥土樁長為18m，管樁類型為PHCAB500-100，管樁長14m，抗壓極限承載力為4000kN，抗拔極限承載力為800kN，相對標高從-5.6～-7.65，持力層在第9層粉土，共145顆樁。

車庫地下二層ZH2試樁的外圍水泥土樁徑為900mm，水泥土，樁長為25m，管樁類型為PHC-AB500-125，管樁長23m，抗壓極限承載力為5900kN，抗拔極限承載力為900kN；工程樁的外圍水泥土樁徑為900mm，水泥土樁長為20m，管樁類型為PHCAB500-125，管樁長18m，抗壓極限承載力為5000kN，抗拔極限承載力為900kN，相對標高從-9.5～-12.15，持力層為第10層粉質黏土，共338顆樁。

車庫地下二層ZH3試樁的外圍水泥土樁徑為900mm，水泥土樁長為23m，管樁類型為PHC-B500-125，管樁長19m，抗壓極限承載力為5100kN，抗拔極限承載力為1400kN；工程樁的外圍水泥土樁徑為900mm，水泥土樁長為18m，管樁類型為PHCB500-125，管樁長14m，抗壓極限承載力為4200kN，抗拔極限承載力為1400kN，持力層為第9層粉土，共283顆樁。

1.4 樁位布置圖（見圖1）

2 施工過程

2.1 施工準備

（1）施工資料準備。①勘察單位的巖土工程勘察報告；②設計單位的樁基工程施工圖紙及圖紙審核記錄；③機械單位的施工機械的各項性能指標；④建設單位提供的預備施工區域的地下管線、地下構筑物的基本信息；⑤相關資料規范包括JGJ/T 330規范等。

（2）施工技術準備。①根據施工現場樁基的位置，對樁基施工機械、生活區等進行施工現場規劃布置，安排好樁基機械的行走線路；②工程樁施工前應進行工藝性試驗樁，以確定施工參數；③進行技術交底、安全交底，做好培訓教育活動。

2.2 場地三通一平

施工機械正常施工前，即應清除地下和空中障礙物，完成三通一平。B3地塊工地場地較小，地下障礙物如舊基礎等較多，采用挖掘機和破碎錘綜合處理后在進行施工。

B3地塊的黏土層較多，故對平整后的場地平整度和標高要求較高，應滿足施工機械對于正常施工的要求，同時施工前地面標高應高出水泥土復合管樁設計樁頂標高不小于1.0m。

2.3 測量放線定樁

根據建設單位和規劃部門提供的規劃控制點，嚴格參照設計單位的施工圖的樁位布置圖，計算樁位坐標和軸線坐標等數據，并且采用RTK、全站儀測放各主要樁位坐標及軸線位置。

2.4 采用整體式施工機械機械，進行就位、調平

在整體式施工機械機身位置安裝蘑菇頭等北斗打樁系統，技術人員計算出坐標后，由樁機操作機長利用平板中的打樁軟件，按照坐標的位置，進行樁點定位，整體式機械見如圖2所示。

水泥土復合管樁整體式樁機采用的是ZYJ800BⅡ型，具備水泥土樁施工和將管樁同心植入水泥土樁兩種功能。該樁機采用液壓靜力壓樁機，在操作臺和壓樁機中間設置樁架與樁架平行的鉆桿，鉆桿頂端設置高壓旋噴水龍頭、動力頭，鉆桿底端設置直板型攪拌翅、噴嘴、鉆頭以及卷揚機。

2.5 水泥漿制備

整體式機械中，外圍水泥土中的水泥采用的水泥為P.O 42.5普通硅酸鹽水泥。按JGJ/T 330規范和設計文件，水泥水灰比應為0.8～1.5，應采用帶有重量計量的儀器，對水和水泥的配比重量進行精準的控制，水泥漿和水應按照符合要求的配比，在攪拌機里充分攪拌均勻，并進行過濾，以篩掉大塊的渣滓。

圖2 整體式施工機械（圖片來源：作者自攝）

2.6 水泥土樁成孔作業

通電后，整體式機械先成孔水泥土樁，首先使動，力頭運作，保證鉆桿下沉并轉動，同時提供高壓水泥漿、高壓空氣，保證高壓旋噴、強制攪拌和下鉆的正常運轉。

2.7 同心植入預應力高強混凝土管樁

采用整體式機械施工，在水泥土外樁成樁后，水平挪動水泥土樁施工機具2m左右，由GPS和全站儀雙重定位，將靜壓管樁的夾具等進行就位，利用全站儀和線墜調整管樁垂直度；在水泥土初凝前務必壓樁、焊接、送樁至設計標高。

3 施工后檢測

力高未來城B3地塊商業體樁基工程由山東省建筑工程質量檢驗檢測中心有限公司進行檢測，其中分別對樁的抗壓承載力、抗拔承載力、樁身完整性、水泥土強度等各自進行檢測，并且檢測合格。其中因大型商業體荷載比較復雜，故商業體對單樁豎向抗拔承載力要求較高。

檢測儀器應使用千斤頂，由試驗反力系統提供支座反力，樁頂面應平整并且具有足夠的強度，檢測現場見圖3。

圖3 抗拔承載力現場檢測（圖片來源：作者自攝）

檢測加載分為10級，在每一級作用下，樁頂上拔量均小于前一級上拔量的5倍且樁頂上拔量遠小于100mm，具體檢測結果見圖4。

4 結語

（1）水泥土復合管樁在大型商業體進行了成功應用，該地塊為沖擊平原，地層為粉土、粉質黏土等軟土地基，該商業體樁型復雜，承載力多樣化，水泥土復合管樁根據相關規范，可以滿足設計的多項要求。

（2）水泥土復合管樁在施工過程中，采用成孔加靜壓管樁形式，采用整體式機械、保證了施工效率、施工安全和施工質量。沒有噪聲，沒有擠土，沒有鉆孔灌注樁的泥漿排放和污染，能最大限度保護好環境，及保護周圍居民不被施工干擾。

圖4 單樁豎向抗拔靜載試驗數據匯總表

（3）水泥土復合管樁施工后的抗壓、抗拔承載力檢測和樁身完整性檢測均能完全符合設計和規范的相關要求，在節約成本的同時，提供最完整的質量保證。為黃河流域的沖擊平原等軟土地基使用水泥土復合管樁提供了又一成功案例和多樣選擇。