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【摘要】：采用单一地基处理方法加固较为复杂的软土地基,很难取得理想的经济技术效果。将常用的粉喷桩工法结合微型振动沉管桩工法,并让后一工法在前一工法形成的桩体中心进行,形成几种粉喷复合桩:水泥土砂石复合桩、素砼劲芯或钢筋砼劲芯水泥土复合桩、劲芯水泥土砂石复合桩。它们避免了单一桩型的缺点,综合了各种桩型的优点,质量可靠, 有较高的强度、刚度、密度和均匀性且单桩承载力高,并大幅改善了桩间软土的软弱状态,可作为复合地基中的竖向增强体与砂石桩、粉喷桩形成多元复合地基, 具有施工方便、造价低廉、环境影响小、性价比高等优点。
【关键词】：S桩 M桩 SM桩 SMC桩
中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：
采用单一地基处理方法加固较为复杂的软土地基，很难取得理想的经济技术效果，将常用的柔性散粒体桩(S)、半刚性的水泥土类桩(M)、刚性高强度桩(C)进行复合，可形成SM、SC、 MC、SMC等多种组合的复合桩型。将粉喷桩工法与微型振动沉管桩工法结合，并让后一工法在前一种工法形成的桩体中心进行，组成几种粉喷复合桩型：水泥土砂石复合桩、素砼劲芯或钢筋砼劲芯水泥土复合桩、劲芯水泥土砂石复合桩。它们避免了单一桩型的缺点，综合了各自工法及各种桩的优点，具有较高的强度、刚度、密度和均匀性且与桩周土有较好的协调性，并有较高的单桩承载力，质量可靠；同时大幅改善了桩间软土的软弱状态，作为复合地基中的竖向增强体与砂石桩、粉喷桩形成多元复合地基，其中钢筋砼劲芯粉喷复合桩也可作为单桩使用。东湖翠景苑10#楼就采用了SMC劲性复合桩进行地基加固，取得了理想的经济效果。
1、设计依据
1.1《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）
1.2《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）
1.3《SMC劲性复合桩技术规程》（苏JG/T023—2007）
2、设计指标和参数
2.1本工程地基处理采用SMC劲性复合桩，施工中外芯S桩为砂石桩，M桩为粉喷桩，劲芯C桩为震动沉管素混凝土桩，外芯有效桩长不小于7.0m，劲芯有效桩长不小于5.5m；
2.2劲性复合桩顶设计标高-3.700.设计停喷面-3.100；
2.3劲性复合桩施工完成后应按要求对桩头进行处理并设置200厚1:1的砂石褥垫层；
2.4、SMC劲性复合桩主要设计技术指标见下表：
2.5砂石桩（S桩）桩用料配方参数：石子粒径≤30mm，砂子为粗砂，含泥量≤5%，两者用1:1比例搅拌均匀后方可施工；
2.6粉喷桩用料配方参数：固化剂采用32.5号新鲜普通硅酸盐水泥，水泥用量为被加固湿土重的15%；
2.7在施工时粉喷桩的各项参数和施工工艺的可靠性应进行现场成桩试验；
2.8该工程复合桩中心距为1200mm。
3、施工技术要求
3.1 施工现场应予平整，必须清除地上和地下的一切障碍物，暗浜应清淤。
3.2 S桩（砂石桩）施工要求
S桩施工时执行《建筑地基处理规范》（JGJ79—2002）第八章的有关规定（成桩方式为震动沉管）。
3.3 M桩（粉喷桩）施工要求
3.3.1开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况；
3.3.2桩施工前应严格按已有成桩试验结果和各种操作技术参数施工，严禁没有水泥用量计量装置的劲性复合桩投入使用；
3.3.3粉喷桩垂直度偏差不得超过1.5%，桩位布置偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4%，复合桩前后桩型的中心偏差应小于20mm，垂直度偏差应小于1%；
3.3.4机具下沉搅拌中遇到硬土层阻力大、下沉慢且搅拌钻进困难时，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压；
3.3.5搅拌次数为二搅二喷，且最后一次提升搅拌宜采用慢速提升，提升速度不得超过0.5m/min。当喷浆口达桩顶标高1m范围时，宜增加一喷，以保证桩头均匀密实；
3.3.6粉喷桩喷粉提升的速度和次數必须符合施工工艺要求，施工中应设专人详细记录搅拌机下沉或提升每米的时间，供喷和停喷时间，记录误差应小于5cm和5s。在施工中发生的问题及处理情况均应加以记录和说明；
3.4 SM复合桩施工要求
在局部软弱土中，先打入细而密的微型振动沉管砂石桩（碎石、砂石、碎砖瓦块、炉渣等,桩径280mm，桩长宜达到软弱层底,）形成S桩，再在S桩中心施打粉喷桩（桩径为650mm，桩端宜进入较硬持力层），形成SM复合桩。
图3.4 在散粒体桩中心再打水泥搅拌桩，形成SM复合桩
3.5 C桩（素混凝土桩）施工要求
3.5.1劲芯采用现浇混凝土时沉管至设计标高后及时浇灌混凝土；
3.5.2劲芯的现浇混凝土施工配合比应由实验室根据混凝土用料确定，现场搅拌时素混凝土塌落度宜为6~8cm，用泵送商品砼时塌落度可适当提高。砼灌注应连续进行，充盈系数不得少于1.0。
3.5.3桩管内灌满砼后，先震动5～10s，再开始拔管，每拔0.5～1.0m，停拔5～10s，如此反复，直到桩管全部拔出。
3.5.4 在M桩桩端下的土层拔管速度宜为1.2～1.5m/min，在M桩桩身中拔管速度宜为1.5～2.0m/min。
3.6 SMC桩施工要求
先打散体材料桩（S桩），在散体材料桩中心再施打水泥土类桩（M桩），形成水泥土散体材料复合桩（SM桩），在水泥土硬凝前再在水泥土散体材料复合桩中心施打混凝土类桩（C桩），形成劲芯水泥土散体材料复合桩（SMC桩）。
图3.6 在M或SM桩中心再打C桩，形成MC或SMC桩
3.7施工时应安排好施工顺序，以保证地下水的补充。
3.8当开挖基础时，基底标高（-3.70）以上0.3m应采用人工开挖，以防止发生桩顶与挖土机械碰撞断裂现象。
4、质量检验
4.1 劲性复合桩质量检查主要包括S桩（柔性散粒体桩）成桩、M桩（半刚性水泥土类搅拌桩）成桩及C桩（刚性桩）成桩3个工艺过程的质量检查。
4.2 施工过程中应随时检查施工记录，并对照预定的施工工艺对每根桩进行质量评定。对不合格的桩应根据具体情况采取补强措施。
4.3 S桩质量检查的重点是桩位、桩径、桩长、混合料配合比、混合料灌入量、密实度等。
4.4 M桩质量检查
4.4.1检查重点是：控制性轴线、桩位的复核、水灰比、水泥用量、桩长、搅拌头转数和机头升降速率、复搅次数和深度、喷浆时间、停浆处理方法等。
4.4.2对重要工程或土质复杂水泥土搅拌桩工程可在施工后3天内进行轻便触探试验（N10）以鉴别水泥土搅拌桩的桩身强度和均匀性，检测数量一般不少于3根。
4.5 C桩质量检查
4.5.1预制方桩、预制管桩、现浇钢筋混凝土桩、CFG桩、素砼桩、钢桩等芯桩的质量检查参照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的有关规定执行。
4.5.2复合桩作为单桩使用时，其中C桩应进行完整性检测，复合桩作为复合地基使用时，其中C桩不进行完整性检测。
4.6 在进行复合桩下一种桩型施工时，应据能反映前种桩型桩身强度的参数----电流、压桩力、贯入度等即时调整后种桩型的相关施工参数，以保证复合桩体的完整性和均匀性。
4.7 SM桩应在成桩3天内进行质量跟踪检验；采用轻便触探的探头提取桩身水泥土以观察搅拌的均匀程度，同时根据轻便触探击数，判断各桩段水泥土的强度。
4.8基槽开挖后应检查SMC复合桩的桩位、桩径、桩数、芯桩中心偏差、桩顶标高、桩顶质量及槽底土质情况，目测搅拌桩的均匀性、芯桩的外观质量，如不符合质量规定要求，应采取有效的补救措施。
4.9复合桩工程桩在施工前，须在该工程现场进行SMC桩复合地基承载力载荷试验，报告须提供复合土层的承载力变形参数，待试验报告出具后根据报告复核计算调整设计，施工时应严格执行。
4.10 SMC劲性复合桩施工完成28天后应进行复合地基静荷载试验，以检测其承载力，每个场地的工程桩的检测数量不少于工程桩总数的0.5%-1%，且不应少于3点。
4.11 SMC劲性复合桩的复合地基静荷载试验结果应及时报送设计部门。
4.12按照建筑基础平面布置要求布置沉降观测点，该工程建筑变形测量级别为三级。工程除在施工期间对建筑物进行沉降观测外，尚应在使用阶段对建筑进行观测，一般情况下，可在第一年观测3~4次，第二年观测2~3次，第三年后每年1次，直至稳定为止。观测结果应及时提交设计人用以平价地基处理效果和作为使用维护依据。
5、.作用机理及结论
打入的劲芯能振密挤扩水泥土体和桩周土体，增加水泥土体密度，弥补粉喷桩中心软芯和减轻湿喷工艺的搅拌不均现象，并使桩土界面粗糙紧密，侧摩阻力大幅提高（为一般水泥搅拌桩侧摩阻力的2-3倍，高于桩壁平滑的刚性桩）。软弱土體中粉喷桩先行施工会改变土体的软弱状态，在劲芯打入时起到护壁作用，素砼劲芯不会发生“缩颈”现象，劲芯直径还大于沉管直径，接近桩尖直径。施工时要掌握好水泥搅拌桩施工与劲芯施工的时间间隔，须在水泥土搅拌桩硬凝前打入劲芯，否则会造成水泥土外芯开裂或劲芯偏斜，造成复合桩体的强度下降。劲芯的刚度和强度较高，在上部荷载作用下，应力会集中在劲芯部位再向下和外芯传递到其侧壁和桩端的水泥土体，成倍地增大了荷载作用于水泥土体的面积而匹配水泥土体产生的较大侧摩阻力和桩基阻力，使复合桩全长范围内的侧阻力和桩端阻力充分发挥，形成有较高整体强度、刚度、密度且承载力不低于同体积的刚性桩。并与未被复合的单一桩和桩间土形成协调变形的理想多元复合地基，承载力提高幅度高达4~5倍。另外采用SMC劲性复合桩性价比高，具有施工方便、造价低廉（造价仅相当于同等条件预制砼桩的55%左右）、对周围环境影响小等优点，因而在软基加固中应有着广阔的应用前景。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）
[2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）
[3]《SMC劲性复合桩技术规程》（苏JG/T023—2007）
[4]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
[5]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
【关键词】：S桩 M桩 SM桩 SMC桩
中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：
采用单一地基处理方法加固较为复杂的软土地基，很难取得理想的经济技术效果，将常用的柔性散粒体桩(S)、半刚性的水泥土类桩(M)、刚性高强度桩(C)进行复合，可形成SM、SC、 MC、SMC等多种组合的复合桩型。将粉喷桩工法与微型振动沉管桩工法结合，并让后一工法在前一种工法形成的桩体中心进行，组成几种粉喷复合桩型：水泥土砂石复合桩、素砼劲芯或钢筋砼劲芯水泥土复合桩、劲芯水泥土砂石复合桩。它们避免了单一桩型的缺点，综合了各自工法及各种桩的优点，具有较高的强度、刚度、密度和均匀性且与桩周土有较好的协调性，并有较高的单桩承载力，质量可靠；同时大幅改善了桩间软土的软弱状态，作为复合地基中的竖向增强体与砂石桩、粉喷桩形成多元复合地基，其中钢筋砼劲芯粉喷复合桩也可作为单桩使用。东湖翠景苑10#楼就采用了SMC劲性复合桩进行地基加固，取得了理想的经济效果。
1、设计依据
1.1《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）
1.2《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）
1.3《SMC劲性复合桩技术规程》（苏JG/T023—2007）
2、设计指标和参数
2.1本工程地基处理采用SMC劲性复合桩，施工中外芯S桩为砂石桩，M桩为粉喷桩，劲芯C桩为震动沉管素混凝土桩，外芯有效桩长不小于7.0m，劲芯有效桩长不小于5.5m；
2.2劲性复合桩顶设计标高-3.700.设计停喷面-3.100；
2.3劲性复合桩施工完成后应按要求对桩头进行处理并设置200厚1:1的砂石褥垫层；
2.4、SMC劲性复合桩主要设计技术指标见下表：
2.5砂石桩（S桩）桩用料配方参数：石子粒径≤30mm，砂子为粗砂，含泥量≤5%，两者用1:1比例搅拌均匀后方可施工；
2.6粉喷桩用料配方参数：固化剂采用32.5号新鲜普通硅酸盐水泥，水泥用量为被加固湿土重的15%；
2.7在施工时粉喷桩的各项参数和施工工艺的可靠性应进行现场成桩试验；
2.8该工程复合桩中心距为1200mm。
3、施工技术要求
3.1 施工现场应予平整，必须清除地上和地下的一切障碍物，暗浜应清淤。
3.2 S桩（砂石桩）施工要求
S桩施工时执行《建筑地基处理规范》（JGJ79—2002）第八章的有关规定（成桩方式为震动沉管）。
3.3 M桩（粉喷桩）施工要求
3.3.1开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况；
3.3.2桩施工前应严格按已有成桩试验结果和各种操作技术参数施工，严禁没有水泥用量计量装置的劲性复合桩投入使用；
3.3.3粉喷桩垂直度偏差不得超过1.5%，桩位布置偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4%，复合桩前后桩型的中心偏差应小于20mm，垂直度偏差应小于1%；
3.3.4机具下沉搅拌中遇到硬土层阻力大、下沉慢且搅拌钻进困难时，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压；
3.3.5搅拌次数为二搅二喷，且最后一次提升搅拌宜采用慢速提升，提升速度不得超过0.5m/min。当喷浆口达桩顶标高1m范围时，宜增加一喷，以保证桩头均匀密实；
3.3.6粉喷桩喷粉提升的速度和次數必须符合施工工艺要求，施工中应设专人详细记录搅拌机下沉或提升每米的时间，供喷和停喷时间，记录误差应小于5cm和5s。在施工中发生的问题及处理情况均应加以记录和说明；
3.4 SM复合桩施工要求
在局部软弱土中，先打入细而密的微型振动沉管砂石桩（碎石、砂石、碎砖瓦块、炉渣等,桩径280mm，桩长宜达到软弱层底,）形成S桩，再在S桩中心施打粉喷桩（桩径为650mm，桩端宜进入较硬持力层），形成SM复合桩。
图3.4 在散粒体桩中心再打水泥搅拌桩，形成SM复合桩
3.5 C桩（素混凝土桩）施工要求
3.5.1劲芯采用现浇混凝土时沉管至设计标高后及时浇灌混凝土；
3.5.2劲芯的现浇混凝土施工配合比应由实验室根据混凝土用料确定，现场搅拌时素混凝土塌落度宜为6~8cm，用泵送商品砼时塌落度可适当提高。砼灌注应连续进行，充盈系数不得少于1.0。
3.5.3桩管内灌满砼后，先震动5～10s，再开始拔管，每拔0.5～1.0m，停拔5～10s，如此反复，直到桩管全部拔出。
3.5.4 在M桩桩端下的土层拔管速度宜为1.2～1.5m/min，在M桩桩身中拔管速度宜为1.5～2.0m/min。
3.6 SMC桩施工要求
先打散体材料桩（S桩），在散体材料桩中心再施打水泥土类桩（M桩），形成水泥土散体材料复合桩（SM桩），在水泥土硬凝前再在水泥土散体材料复合桩中心施打混凝土类桩（C桩），形成劲芯水泥土散体材料复合桩（SMC桩）。
图3.6 在M或SM桩中心再打C桩，形成MC或SMC桩
3.7施工时应安排好施工顺序，以保证地下水的补充。
3.8当开挖基础时，基底标高（-3.70）以上0.3m应采用人工开挖，以防止发生桩顶与挖土机械碰撞断裂现象。
4、质量检验
4.1 劲性复合桩质量检查主要包括S桩（柔性散粒体桩）成桩、M桩（半刚性水泥土类搅拌桩）成桩及C桩（刚性桩）成桩3个工艺过程的质量检查。
4.2 施工过程中应随时检查施工记录，并对照预定的施工工艺对每根桩进行质量评定。对不合格的桩应根据具体情况采取补强措施。
4.3 S桩质量检查的重点是桩位、桩径、桩长、混合料配合比、混合料灌入量、密实度等。
4.4 M桩质量检查
4.4.1检查重点是：控制性轴线、桩位的复核、水灰比、水泥用量、桩长、搅拌头转数和机头升降速率、复搅次数和深度、喷浆时间、停浆处理方法等。
4.4.2对重要工程或土质复杂水泥土搅拌桩工程可在施工后3天内进行轻便触探试验（N10）以鉴别水泥土搅拌桩的桩身强度和均匀性，检测数量一般不少于3根。
4.5 C桩质量检查
4.5.1预制方桩、预制管桩、现浇钢筋混凝土桩、CFG桩、素砼桩、钢桩等芯桩的质量检查参照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）的有关规定执行。
4.5.2复合桩作为单桩使用时，其中C桩应进行完整性检测，复合桩作为复合地基使用时，其中C桩不进行完整性检测。
4.6 在进行复合桩下一种桩型施工时，应据能反映前种桩型桩身强度的参数----电流、压桩力、贯入度等即时调整后种桩型的相关施工参数，以保证复合桩体的完整性和均匀性。
4.7 SM桩应在成桩3天内进行质量跟踪检验；采用轻便触探的探头提取桩身水泥土以观察搅拌的均匀程度，同时根据轻便触探击数，判断各桩段水泥土的强度。
4.8基槽开挖后应检查SMC复合桩的桩位、桩径、桩数、芯桩中心偏差、桩顶标高、桩顶质量及槽底土质情况，目测搅拌桩的均匀性、芯桩的外观质量，如不符合质量规定要求，应采取有效的补救措施。
4.9复合桩工程桩在施工前，须在该工程现场进行SMC桩复合地基承载力载荷试验，报告须提供复合土层的承载力变形参数，待试验报告出具后根据报告复核计算调整设计，施工时应严格执行。
4.10 SMC劲性复合桩施工完成28天后应进行复合地基静荷载试验，以检测其承载力，每个场地的工程桩的检测数量不少于工程桩总数的0.5%-1%，且不应少于3点。
4.11 SMC劲性复合桩的复合地基静荷载试验结果应及时报送设计部门。
4.12按照建筑基础平面布置要求布置沉降观测点，该工程建筑变形测量级别为三级。工程除在施工期间对建筑物进行沉降观测外，尚应在使用阶段对建筑进行观测，一般情况下，可在第一年观测3~4次，第二年观测2~3次，第三年后每年1次，直至稳定为止。观测结果应及时提交设计人用以平价地基处理效果和作为使用维护依据。
5、.作用机理及结论
打入的劲芯能振密挤扩水泥土体和桩周土体，增加水泥土体密度，弥补粉喷桩中心软芯和减轻湿喷工艺的搅拌不均现象，并使桩土界面粗糙紧密，侧摩阻力大幅提高（为一般水泥搅拌桩侧摩阻力的2-3倍，高于桩壁平滑的刚性桩）。软弱土體中粉喷桩先行施工会改变土体的软弱状态，在劲芯打入时起到护壁作用，素砼劲芯不会发生“缩颈”现象，劲芯直径还大于沉管直径，接近桩尖直径。施工时要掌握好水泥搅拌桩施工与劲芯施工的时间间隔，须在水泥土搅拌桩硬凝前打入劲芯，否则会造成水泥土外芯开裂或劲芯偏斜，造成复合桩体的强度下降。劲芯的刚度和强度较高，在上部荷载作用下，应力会集中在劲芯部位再向下和外芯传递到其侧壁和桩端的水泥土体，成倍地增大了荷载作用于水泥土体的面积而匹配水泥土体产生的较大侧摩阻力和桩基阻力，使复合桩全长范围内的侧阻力和桩端阻力充分发挥，形成有较高整体强度、刚度、密度且承载力不低于同体积的刚性桩。并与未被复合的单一桩和桩间土形成协调变形的理想多元复合地基，承载力提高幅度高达4~5倍。另外采用SMC劲性复合桩性价比高，具有施工方便、造价低廉（造价仅相当于同等条件预制砼桩的55%左右）、对周围环境影响小等优点，因而在软基加固中应有着广阔的应用前景。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）
[2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）
[3]《SMC劲性复合桩技术规程》（苏JG/T023—2007）
[4]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
[5]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）