摘要：随着工程施工技术的进步，劲性复合桩在建筑工程中的应用也逐渐增多，相对于单一桩型其优势更为明显，主要体现在其可根据土质的实际情况、工程上部结构的具体需要以及要实现的加固效果来确定最佳的组合方式，并对桩径、桩长等相关参数做出合理的调整，以全面发挥复合桩的实际作用。同时，以匹配材料强度的方式，确保桩间土体强度和承载力符合工程建设所需。文章通过对该工艺在某一建筑工程中的应用展开深入的分析，希望能为相似工程建设提供参考。
关键词：劲性复合桩；外芯搅拌桩；上、下喷浆
前言
国内地理环境多样化，其中由淤泥、淤泥质土以及泥炭等形成的软土基地就是一个重要的组成部分，其主要特点为具备较高的含水量，空隙相对较大，且易压缩，强度不高。而工程施工对于承载力和沉降都有一定的标准，若要使其在施工中达到这个标准，就必须采用合理的方法改善其工程性质。在这种情况下，劲性复合桩就是一种较好的解决办法，且经实践证明其具备较强的适用性。
1劲性复合桩概述
一般情况下，在工程建设过程中常用桩型包括钻孔灌注桩、预制桩两种类型。前者在应用中常会出现坍孔、颈缩现象，也不好进行桩底沉渣清理工作，难以保证桩身质量，且噪音大、泥浆排放多，不利于环境保护。而后者在应用中也具备较多的问题，如挤土效应，这种情况的存在对施工现场周围的环境破坏较大，且难以在密实性砂层状态下施工，无法保证成桩质量。
劲性复合桩是在原有桩型的基础上经改进而成。作为一种先进的工艺，其应用可使地基土与桩材这二者之间进行有效的结合，以充分发挥其复合作用，并根据设计桩径的实际要求，一边完成注浆作业一边进行搅拌操作，以形成水泥土搅拌桩。而后在其未初凝前（6h内）将预应力混凝土管桩植入其内，从而构成劲性复合桩，其不仅易于施工同时也可获得较高的经济效益。以下对其优点进行分别说明：
①承载性能好，在施工中将水泥浆与其周边的土体进行合理的搅拌，不仅可强化加固作用，而且可使桩端阻力及桩侧摩擦力得以有效提升。
②因其施工工艺上的优势，避免了挤土工艺对周边环境的破坏。
③泥浆排放量显著降低，满足文明施工标准。
④具备较高的成桩速度，大大的提高了施工效率。
⑤工厂式加工使管桩质量有保障，且植桩技术先进、便捷。
⑥在施工工艺上先搅拌成孔而后开展植桩作业，适用于各种软土地基。
⑦接桩时以螺锁式进行，不仅具备较快的速度，而且也能够连续进行。
⑧经济效益高。
2工程概况
本桩基工程为白龙港污水处理提标改造项目BLG-C2标，确定使用MC劲性复合桩形式，具体结合φ700水泥土搅拌桩与T-PHCC500-460（110）预应力混凝土异形桩，C桩接头使用螺锁式进行连接。施工区域为C2标C区以及B区的一部分，桩的数量为2750根。
3劲性复合桩工艺的应用
3.1外芯搅拌桩施工
（1）就位
应用智能自动化植桩钻机，当桩架就位后，将其钻头中心与设计桩位对准。
（2）制备水泥浆
严格按照设计规定的技术参数进行拌制，达到相关标准后将其过筛，最后进入集料斗。
（3）搅拌喷浆下沉
当桩位确定完成，可将电机开启，并调整起重机钢丝绳，使其放松，保证搅拌机按规定流程操作，且顺着导向架方向，在搅拌的同时完成切土下沉喷浆作业。
（4）喷浆、搅拌提升
应当在水泥深层搅拌桩机下沉到一定部位，达到设计要求后，开始提升作业，且需一边提升一边继续按规定速度旋转搅拌钻头，将适量的水泥浆喷射出来。
（5）重复搅拌下沉和提升
这一工程中，对外芯搅拌桩施工设计的复打长度为4米。
（6）清洗
在该环节中，使用清水进行，将其加入集料斗，然后启动灰浆泵，完成管路清洗工作，同时也不可忽视搅拌头的清理。
具体工艺流程如下图：
图1施工工艺流程
3.1.1外芯搅拌桩施工技术要点
①钻具提升、下沉：该工程施工工艺选用“二喷二搅”，对于复搅的范围要求为桩底4米。
②本工程选用P.O42.5级硅酸盐水泥，设置水泥掺杂量为15%，确定水灰配合比1.0。
③钻具下沉及提升要求，如下图2所示：
图2钻进深度h-时间t曲线图
④喷浆方式：在喷浆时应使用两个喷浆口，其一在钻头底端也就是下喷浆口，其二应在下喷浆口上方3.0m处，为上喷浆口，这二者喷浆时应交叉完成，且在该项作业中搭接应在1.0m以上。
⑤喷浆位置、喷浆量与时间关系如图3所示
图3上、下喷浆口开关与钻进深度h-时间t曲线图
3.1.2水泥浆的制作与注入
在这一环节的制作过程中，其设备选用全封闭全自动水泥浆液制备系统，首先要严格按照设计要求做好水泥浆液的准备工作，其中包括搅拌直至合格进入贮浆桶，其使用应在2小时内进行。在这一过程中，要保证水灰比符合设计标准，且应避免出现浆液离析的情况，需有专业技术人员对浆液质量进行检测。此外，其输送流量的大小应使用水泥浆流量计来合理控制，确保其符合实际需要，以及与孔径、提升速度等参数相匹配。
在该环节中均采用专用自动化系统控制，如图4所示：
图4水泥喷浆配制及注入自动化控制系统界面
3.2植桩
此工序应在外芯搅拌桩完工后马上开展，且应经二次复核以确定桩位是否满足设计需要，其植入过程应与钻孔、水泥浆喷射保持连续，并随时开展相应检测工作，避免偏差过大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在检测中使用经纬仪，数量为2台，使其互成90°，确保该桩垂直度偏差在0.5%以内，桩与桩之间通过机械方式进行连接。
3.3接桩
选择机械方式进行桩连接施工，具体采用“上螺下顶”式，接桩、卡扣的安装作业需要做到如下方面：
（1）对桩两端的尺寸进行检验，避免偏差过大，对连接卡扣件进行检查，确认无误后进行起吊作业；
（2）将上、下节桩两端的保护设施卸载后，平整和清理接头位置；
（3）在上节桩张拉端的小螺帽位置安置插杆，将垫片、卡片、弹簧和中间螺帽安装在下节桩的固定端大螺帽中；
（4）密封过程中，配制环氧树脂、固化剂1：0.2的密封材料，将其均匀的涂刷在下节桩端面部位，保证在2min内完成涂抹，合理控制初凝和终凝时间，一般初凝少于6h，终凝少于12h；由于施工原因不得使施工暂停的，已经拌制的密封材料需要控制在4h内使用完；
（5）在插件和中间套移动到同一轴线的过程中，需要派专门人员进行监控，插入时不可以动作过大，要避免磕碰；插接完成后，接口应当溢出密封材料，需要保证接口五缝隙；
（6）接桩作业中，要保证3个以上孔都精确地对准才能够插入，确保上下节桩实现有效连接后再进行植桩；要对各接头先实施自行检验，并联合建设单位、监理单位进行质量验收。
3.4送桩
（1）利用压桩机将预制桩辅助送至设计标高。植桩桩顶标高允许存在±50mm的误差，垂直度误差需要控制在0.5%内。
螺锁式异型管桩采用机械辅助沉桩方式，沉桩以桩长控制为主、压力控制为辅，实际操作要点如下：
（2）完成外芯搅拌桩施工后，再次定位、复测桩位，开始螺锁式异型管桩，桩植入过程中，使其尽量与外芯搅拌同步作业，植入施工尽可能在2h内结束。
（3）螺锁式异型管桩接桩过程中，将一定配比的环氧树脂、固化剂拌制而成的密封材料，均匀涂刷在下节桩端面；连接过程中运用“上螺下顶”式机械操作，对各接头进行严格检查，达到质量标准后进行植入施工。
（4）送桩施工利用机械辅助作业，需要全面监测桩的植入过程，并对桩的垂直度进行严格控制，确保其偏差不超过0.5%。
如此，便顺利完成1根劲性复合桩的施工。
4劲性复合桩施工技术的控制要点
4.1施工场地处理
本项目在施工中要对现场进行标高-8.1米的基坑开挖，然后设备下到基坑，为此基坑降水措施显得尤为必要，要在桩基施工前确保场地不存在积水问题，设备施工过程中不会出现下陷现象。对于场地的处理，要依据施工线路合理设置降水管，并保证降水处理不影响设备施工，从而确保桩基施工的有序进行。如果降雨量大而出现大量积水，要及时排放基坑的明水。并且，为了给施工现场的运输创造良好条件，要进行50~70公分厚道渣的铺设。
4.2成品桩进场验收
选择资质较高的厂家进行桩材生产，为施工现场高效率的提供高质量的桩材，同时组织技术人员和监理人员对桩材质量进行检查验收。检查中，首先严格把关桩材的外观质量，防止蜂窝、裂缝、露筋、颜色不一、桩顶有缝隙的桩材进入施工现场；其次严格把关桩材的桩径、管壁厚度、顶面平整度以及桩体的弯曲度。发现不达标的桩材，要及时进行调换，务必保证成品桩的质量。
4.3外芯搅拌桩施工定位及垂直度控制
钻头对准桩心位置；利用定位测量尺对平面位置进行检测，保证水平位置准确；设置2台经纬仪互成90°来确认垂直度；垂直度偏差不得超过0.5%，定位偏差要控制在10mm内。钻机钻进过程中，刚开始的施钻速度要缓慢，下钻操作平稳，避免钻机发生偏斜，钻进时利用经纬仪对垂直度进行校正，使其控制在有效范围。要保证钻杆提升与下沉的平缓、均匀，提升过程中，要避免由于孔内负压而导致周围土体不稳定，具体钻孔速度、搅拌频率和时间要能够有力保障最终的成孔效果，提高成功质量。
一旦发生钻机晃动、跑偏、节奏不稳、卡钻等问题，需要立刻暂停钻机钻进，对相关问题的原因进行查找分析，制定有效的改进措施后再继续施工；查找、停钻的时间过长的话，需要将钻杆提升到地表。
4.4防挤压措施
由于沉桩过程中会出现一定的挤土效应，从而给周边环境的安全性带来影响，为此，要采取有效的防挤压措施来预防和降低此类影响。具体实施如下：
（1）植桩施工工艺的选择
植桩即劲性复合桩在桩位先钻孔取土后桩机在钻好孔位进行压桩，由于孔内不存在土体并实施泥浆搅拌施工，具体进行中挤压孔内泥浆至上方空桩位置，能够显著降低沉桩造成的土体挤压效应。
（2）合理安排沉桩施工顺序
实际施工中，预制桩插入到流态的水泥土中，因此所带来的周边环境影响不大；如果周边环境较为恶劣，会提高变形控制的要求，为了能够尽可能确保施工安全以及对成品桩进行保护，结合以往的实践经验，朝向道路或建筑方向施工与相反方向相比，会加剧挤土效应，而在考虑桩位设置密度的基础上，采取由中间到四周或由中间朝着两个方面进行对称作业的方式，能够降低沉桩过程中给已施工桩造成的影响，提高成桩质量。
（3）控制沉桩施工速度
沉桩过程中由于挤压效应会出现一定的超静孔隙水压力，合理管控沉桩速度能够有效释放孔隙水压力，沉桩速度的具体标准需要结合周边环境的实际情况来确定。
（4）现场四周开挖防挤沟
利用挖掘机在现场周边挖设防挤沟，能够减低表层土带来的挤压效应，避免土体位移作用扩展到沟槽外部区域，可以保护浅埋的管线和道路，同时还能够通过及时抽水降低现场积水和沟槽雨水的压力影响。挖设防挤沟时要合理控制沟槽深度，一般沟深不超过2m，地理环境允许的情况下可以增加深度，但务必确保沟槽的稳定性，避免出现坍塌现象。
5劲性复合桩承载力检测
此项目针对劲性复合桩承载力的检测选择慢速维持荷载法，对单桩竖向抗压承载力进行确认，相关试验检测数据符合《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）的具体规范。
结语
综上所述，劲性复合桩作为一项桩基施工新技术，对于软土区域地基施工项目有着积极的作用。在这一新型技术的逐步推广中，相关人员还需不断完善劲性复合桩工艺的实施，对关键技术和要点不断总结和提炼，以进一步增强建筑项目基础工程质量，促进建筑工程技术的升级，推动建筑事业实现更快更好的发展。
参考文献
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论文作者:高林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
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