SMC劲芯复合桩演示

SMC复合桩的施工方法原理和应用

复合桩的施工方法”获国家发明专利（专利号：ZL01108106.6国际专利主分类号：E02D3/10）并获香港国际新技术博览会金奖；“粉喷复合桩”获国家实用新型专利（专利号：ZL200420024553.2）；“劲芯复合桩及施工方法”已申报国家发明专利，并已公告（申请号：2003101127919；公告号：CN1632236A）“散粒体注浆复合桩”（实用型申请号：200520076119.3）“劲性水泥土砂石复合桩”（实用型申请号：200520076117.4）DYGSMC三元复合桩示意图用“S”表示柔性砂石桩：柔性散粒体可由碎石、砂、卵石、砖瓦碎块、钢渣、矿渣、煤矸石碎块、砼碎块、其它建筑垃圾组成，可采用锤击沉管、振动沉管、螺旋成孔，强夯置换、振动水冲、气冲、干振、人工挖孔、水冲等方法成桩。土质较软时可增大散粒体的粒径。它对软土起振密、挤密和置换作用并加速软土固结排水作用，但由于桩身是散粒体，在上部荷载作用下其桩身的承载力主要由桩周软土的侧向约束提供，且荷载传递深度仅为桩径的2-3倍，易产生鼓胀破坏，因而承载力较低，沉降量较大。

“M”表示半刚性水泥搅拌：主要指水泥土类桩也可为粉煤灰、石灰、炉渣、化学浆液或混合料。可采用粉喷、湿喷、高压旋喷、注浆形成水泥土类桩体。其特点是桩体具有较高的胶结强度，体积较大、造价较低，但桩身强度受土质影响较大，且桩身均匀性较差，在上部荷载使用下，荷载传递深度一般为桩径的5-7倍。一般地基加固后承载力的提高幅度为原地基的二倍左右。

“C”表示刚性砼桩：一般指高粘结度、高强度的混凝土类桩，可为预制的方桩、管桩，也可为现浇的钢筋混凝土桩、CFG桩、素砼、钢桩、木桩等。可采用钻孔灌注、振动沉管、锤击沉管、夯击成孔、螺旋钻孔、人工挖孔、静压或二种以上方法结合成桩。其特点是桩身强度较高，荷载传递深度较大，可适用于承载力要求较高、沉降量要求较严的工程，但造价高、工期长、设备投资高，且对场地要求高，有时还有挤土、振动、泥浆排污、噪音等环境问题，且在软土地基加固工程中，由于桩身材料强度较高而桩身体积相对较小，软土提供的侧摩阻力和端桩阻力较小，在桩身材料强度未充分发挥时由于桩身沉降量较大而达到极限状态，造成桩身材料的强度浪费。粉喷桩机和微型振动沉管桩机.........在软弱土层部位先打砂石桩（S）（1）步骤二步骤一.........在部分砂石桩中心打水泥土搅拌桩（2）.........在砂石桩中心打水泥搅拌桩，形成SM复合桩（3）.....................SM桩一般先打S桩，再在部分S桩中心施打M桩，形成SM复合桩，并与未被复合的S桩形成多元复合地基。要根据加固目的充分考虑两类桩的材料、成份、粒径、桩径、桩长、成桩方式、相对位置及在土中的位置、是否插筋、复合方式以及土质、成桩效果等因素，以确保SM桩达到理想的设计效果。如在散粒体桩中心施打水泥土搅拌桩可形成散粒体水泥搅拌复合桩—砂石水泥土搅拌复合桩、钢渣水泥土搅拌复合桩、碎砖水泥土搅拌复合桩时，散粒体桩的桩径一般较小，材料粒径也较小。如果土层较软采用振动沉管或锤击沉管等方法施打散粒体桩容易缩径时或不出料时可采用粉喷桩机直接喷射干砂搅拌后再进行水泥喷射并搅拌或者直接喷射水泥干砂混合体并搅拌。如果土层中含水量较低或用于基坑帷幕止水可用深搅桩机喷射水泥砂浆并搅拌，这样形成的水泥砂土复合搅拌桩强度要高于一般水泥土搅拌桩。如在散粒体桩中心或桩周采用水泥注浆或高压旋喷可形成散粒体水泥复合桩，散粒体桩的粒径和桩径可以相应大一些，应考虑有无素砼垫层或承台、地面砼等情况决定是否进行上部封闭或预留注浆孔，注浆管可在施工散粒体桩时预留。如用钢管结合高压水在土中冲孔，在孔中填入粒径较小的石子或瓜子片，不再拔出钢管并在上部进行封闭注浆可形成钢管劲芯散粒体水泥复合桩（可用于基坑支护）。可据不同施工用途或目的在散粒体中心注其它浆液或混合浆液形成凝固速度不同、强度不同的复合桩。（一）、水泥泥土砂石复合合桩（SM））1、挤密置换换作用。一般般先施打间距距较小、桩径径为220-280mm，桩长达软软弱土层底的的砂石桩，对对软基中较软软弱的部位先先行挤密加固固（砂性土））和置换加固固（饱和软粘粘土），提高高该部位土体体的密度和强强度，使该软软弱部位的承承载力得到初初次提高。2、排水固结结通道作用：：（1）施工中中的快速排水水通道：有了了细而密的砂砂石桩作为排排水排气通道道后，会有大大量软土中的的水份在高压压气体的作用用和螺旋形叶叶片反转成桩桩时上部10多吨机械自自重压力作用用下被强制地地从砂石桩中中排出。（2）预留部部分砂石桩构构成长期排水水固结通道：：复合桩间还还留有部分砂砂石桩作为垂垂直排水通道道与褥垫层中中的砂石垫层层（水平通道道）形成排水水系统，将会会在上部工程程施工中及工工后长期发挥挥作用。3、改善桩身身颗粒结构，，增强复合桩桩体密度：在在砂桩中心再再施打水泥搅搅拌桩，相当当于在水泥土土体中又增加加了20%-30%的中中粗砂骨料。。由于粗粒骨骨料的比表面面积小，吸附附能力小强度度高，起“骨骨架作用”。。使“粘土基基质”向“骨骨架结构”转转变，改善土土粒结构，增增强复合桩体体密度，从而而大幅度提高高桩体的强度度和刚度。4、改善桩间间软土状态，，构筑复合地地基：软土经经砂石桩和水水泥桩综合加加固，产生了了排水固结、、振密、挤密密、压密、离离子交换（在在裂隙部位更更明显），水水份被水泥粉粉体吸附等综综合作用，会会产生含水量量降低，密度度、强度和压压缩模量提高高等物理力学学指标改善的的现象。MC桩在已经施打好好的M桩中心施打C桩，形成劲芯芯水泥土类复复合桩可作为为刚性单桩也也可作为刚性性桩复合地基基中的竖向增增强体与与未未被复合的M桩形成多元复复合地基，如如果在C桩中含有钢管管、钢筋等筋筋材，则该复复合桩具有抗抗剪、抗弯和和抗拔作用。。一定要在水水泥或其它浆浆液未硬凝前前打入C桩，并保证其其同轴度和垂垂直度。现在已用多种种MC桩应用在工程程实际中，如如：在上海、、江阴地区，，将预制小方方桩压入湿喷喷桩中形成劲劲芯水泥土桩桩，单桩承载载力高达2000KN以上；在常州州地区将管桩桩压入粉喷桩桩中心形成复复合桩，大幅幅度提高了管管桩的单桩承承载力；在日日本和上海等等地将型钢插插入刚施工好好的湿喷桩体体中形成SMW帷幕，用于基基坑支护；南南通、盐城地地区将振动沉沉管素砼小桩桩和钢筋砼小小桩打入粉喷喷桩中心形成成劲芯粉喷复复合桩，单桩桩承载力不低低于含外芯在在内的同体积积刚性桩。在在天津地区将将管桩压入高高压喷射注浆浆的土体中也也大幅度提高高了管桩的承承载力，并使使管桩的压入入更加容易和和方便（在其其它地区也常常用深搅桩先先行施工，再再压入管桩或或方桩）。如先施打C桩，并在C桩中预设注浆管管进行后期注浆浆加固C桩的桩端或桩侧侧土层，会较大大的提高C桩的桩阻力和侧侧摩阻力。如在在全国早已推广广应用的钻孔桩桩后压浆工法，，也可视为MC复合桩的一种特特殊形式。也可可在预制管桩、、方桩及现浇砼砼桩中预设注浆浆管进行后期注注浆加固。SMC桩在已经施工好的的SM桩中水泥土未硬硬凝时打入或压压入C桩，形成SMC复合桩。可作刚刚性单桩使用，，也可与未被复复合的S桩、SM桩形成多元复合合地基。如在部分SC桩的散粒体部位位进行注浆，即即形成SCM多元复合桩，如如在夯扩载体的的散粒体部位预预设注浆管进行行后期注浆加固固或在部分砂石石劲芯复合桩的的砂石部位进行行后期注浆加固固。形成强度较较高的复合桩。。.........在M或SM桩中中心再打C桩，，形成MC或SMC桩（4）.......................（二）、劲芯水水泥土复合桩（（MC或SMC）在软基中施打水水泥搅拌桩或水水泥土砂石复合合桩，在水泥未未硬凝时施打素素砼振动沉管微微型桩劲芯（也也可加钢筋笼或或插钢筋、钢管管形成钢筋砼劲劲芯）。该复合合桩由水泥搅拌拌桩或水泥土砂砂石复合桩加劲劲芯两部分构成成，一般搅拌桩桩径为500-700mm，，（如用湿喷，，桩径可高达900mm以上上）一般水泥掺掺入量12-15%，桩顶上上部可提高3-5%掺灰，并并复搅。一般在在南通地区桩长长在8-10m左右。劲芯桩桩径为Φ220-280mm，C20-C30可为素砼砼或CFG，也也可加入钢筋笼笼，插钢筋或钢钢管形成钢筋砼砼劲芯。1、挤密挤扩作作用：（1）劲芯的打入入能挤密水泥土土体，增加水泥泥土体密度，而而水泥土体干密密度的增加可大大幅度提高水泥泥土体的刚度和和强度，能弥补补粉喷桩中心软软芯和减轻湿喷喷工艺的搅拌不不均现象。（2）具有挤扩扩作用。劲芯的的打入还会挤扩扩周围水泥土体体和桩周土体，，使桩周土体的的界面粗糙紧密密，侧摩阻力大大幅度提高（3）软弱土体体中粉喷桩先行行施工会改变土土体的软弱状态态，水泥土体会会在劲芯打入时时起到护壁作用用，素砼劲芯一一般不会发生““缩颈“现象象。2、改善荷载传传递途径及深度度：水泥搅拌桩桩主要受力范围围一般在桩顶下下5-7D范围围内，而复合桩桩中由于劲芯的的刚度和强度较较高，在上部荷荷载作用下，应应力会集中在劲劲芯部位，再由由劲芯纵深传递递到其侧壁和桩桩端的水泥土体体，成倍地增大大了荷载作用于于水泥土体的面面积而匹配水泥泥土体产生的较较大侧摩阻力和和桩端阻力。使使复合桩全长范范围内的侧阻力力和桩端阻力充充分发挥。3、提高整体强强度、刚度：复复合桩的承载力力不低于同体积积的刚性桩，有有钢筋笼或插筋筋及钢管存在时时，可用于基坑坑围护和边坡稳稳定工程。.........在相互搭接的M桩或SM桩中中心再打C桩(可插筋、钢筋筋笼、钢管或型型钢)形成用于于基坑支护的MC或SMC复复合桩.......................（5）.........在砂石桩中心再再打C桩，形成成SC复合桩（6）SC桩一般先打S桩，再在部分S桩中心施打C桩，形成劲芯散散粒体复合桩，，并可与未被复复合的S桩形成多元复合合地基。如在散粒体桩中中心施打振动沉沉管灌注桩，由由于散粒体被振振动挤密至桩周周软土形成强度度较高的散粒体体护壁复合体，，会有效防止软软土地基中振动动沉管砼桩的缩缩径现象，同时时散粒体会快速速消散振动沉管管桩施工时软土土地基中采生的的超孔隙水压力力保证C桩中心不渗水、、析浆，保证了了复合桩中劲芯芯的强度和整体体性。S桩的长度可短于于、等于或大于于C桩。如将散粒体用夯夯扩沉管方法打打入土中的持力力层部位（即复复合桩底部），，再打入C桩，可为预制管管桩、方管、木木桩、钢桩或现现浇砼桩，形成成现在已成为行行业规范并大量量应用的复合载载体夯扩桩。（三）劲芯砂石石复合桩（SC）先在软基中施打打振动沉管砂石石桩，再在砂石石桩中心施打劲劲芯桩（素砼、、钢筋砼劲芯或或CFG桩），，形成劲芯砂石石复合桩。该复复合桩由砂石构构成外芯，一般般先打φ280mm的砂石桩桩（土层特别软软弱时可复打）），再在其中心心施打C20-C30素砼或或CFG桩，也也可加入钢筋笼笼，插筋或钢管管形成钢筋砼劲劲芯。1、砂石外芯的的护壁作用：在在已施工好的砂砂石桩中心复打打时填入素砼形形成劲芯，砂石石桩外芯会挤密密桩间土，形成成较为坚硬的砂砂石土复合孔壁壁，起到较好的的护壁作用，保保证劲芯的直径径和强度。2、砂石外芯的的排水作用：砂砂石桩的外芯可可起到排水作用用，可使施工中中产生的超孔隙隙水压力迅速消消散，不会产生生直接施打砼桩桩，在附近桩中中出现泛水、泛泛砂、冒浆等现现象，保证素砼砼劲芯不出现““离析”现象，，3、砂石桩在起起到护壁和排水水作用的同时能能改善劲芯与砂砂石桩、砂石桩桩与桩周土体的的边界条件，桩桩周软土由于砂砂石及劲芯施工工时的振动、挤挤密、排水固结结作用，其密度度、强度、承载载力、压缩模量量等物理指标会会得到较大的提提高，反过来提提供较高的摩阻阻力。暗河浜在暗河浜部位先先打S桩，再在在部分S桩中心心打M桩或C桩桩，形成SM或或SC复合桩，，并与预留的S桩组成复合地地基（7）M或C桩S桩（四）结论4.1复合桩是一种十十分适用于沿海海软基处理的经经济有效的新桩桩型，它综合了了三种类型单元元桩的优点，能能据土质情况、、上部结构要求求、加固目的有有针对性地、灵灵活地采取多种种组合方式，调调整各种桩的桩桩径、桩长、掺掺灰量、强度、、颗粒级配、搅搅拌和复打次数数等，使复合桩桩充分发挥出桩桩周软土摩阻力力和桩底阻力又又匹配材料强度度而产生的足够够高的单桩承载载力，且能显著著提高桩间土体体强度和对承载载的参与度，满满足不同的设计计要求。4.2水泥土砂石复合合桩利用柔性砂砂石桩对软弱部部位先行加固，，经排水固结、、挤密、振密作作用，再在部分分砂石桩中心施施打粉喷桩时经经全程复搅使周周围砂石桩在大大量高压气体作作用和粉喷桩桩桩机反转压密的的双重作用下，，会排出大量水水份和气体，同同时软土被劈裂裂，水泥粉被顺顺畅排出与水泥泥、砂、石、土土体搅拌均匀并并被强制压密，，且在劈裂处与与软土颗粒产生生离子交换作用用，快速地改善善了桩间土的软软弱状态。桩身身中的粗粒体改改善了桩体颗粒结构，起起到骨架作用。。复合桩体的强强度、密度、刚刚度均得到大幅幅度提高，同时时也提高了桩间间软土的强度和和承载力。如能能对复杂软基中中的特别软弱部部位针对性地加加固，避免了开开挖、回填，再再打桩的繁琐工工序。也可用于于基坑支护（与与湿喷工法结合合）；还有消除除或减少地基液液化、黄土的湿湿陷性和膨胀土土的胀缩性，可可在特殊土地基基处理中发挥作作用。由于复合合桩桩身沉降在在施工中迅速完完成，减少了工工后沉降，缩短短了地基稳定时时间。预留砂石石桩作为排水通通道在工后长期期存在并构成复复合地基。十分分适用于高速公公路的软基处理理，如在桥头部部位可再在水泥泥土复合桩中打打入素砼劲芯，，以增强该部位位的强度和稳定定性，减少该部部位的沉降。粉粉喷桩与细而密密微型散粒体桩桩相复合，互补补增强、相得益益彰，极大地提提高了粉喷工法法在软土地基中中的加固效果和和应用范围。4.3劲芯水泥土复合合桩利用大直径径的廉价水泥土土提供摩阻力和和端阻力，由劲劲芯承担和纵向向传递上部荷载载。劲芯复合桩桩可提供承载力力不低于同体积积的其它刚性桩桩，而造价仅为为其一半，在一一定范围内代替替造价高，工期期长的各种预制制，静压桩、钻钻孔桩。它还克克服了打入桩的的噪音、挤土和和钻孔桩的工期期长、泥浆排污污及静压桩的进进场费用高，场场地十分松软时时设备无法进场场施工等问题。。钢筋砼劲芯水水泥土复合桩用用于基坑支护时时，外芯起止水水帷幕作用，且且由于劲芯的打打入使外芯之间间的啮合作用加加强，抗渗抗剪剪效果显著，劲劲芯中的钢筋（（或钢管、型钢钢）主要起抗剪剪、抗弯、抗拔拔作用，其分工工明确又协调匹匹配，工期短造造价低，经济技技术效果十分明明显。4.4劲芯砂石复合桩桩利用砂石外芯芯进行排水、护护壁并有挤密、、振密桩间土的的作用，保证了了劲芯的强度和和桩身完整性，，有利于桩周土土体的固结排水水，避免了在软软土中直接施打打砼小桩出现的的“缩径现象””和“豆腐里插插筷子”的现象象，使劲芯砂石石桩多元复合地地基中的各种介介质协调匹配，，刚柔相济大幅幅度提高了整个个地基的强度和和均匀性。钢筋筋砼劲芯砂石复复合桩可作刚性性单桩使用，其其侧摩阻力会高高于在软土中直直接施打的刚性性桩2倍左右，经济技技术效果十分明明显。4.5复合桩多元复合合地基符合地基基处理规范中提提出的“了解本本地区地基处理理经验和施工条条件”，“选择择多种地基处理理措施组成的综综合处理方案””及重视保护环环境的要求。由由于它是常用成成熟工法的综合合运用，各自桩桩型均有规范规规程，符合地基基处理规范中的的“技术先进、、经济合理、确确保质量、保护护环境、因地制制宜”等要求。。4.6由柔性砂石桩（（S）、半刚性的水水泥土桩（M）和刚性的砼劲劲芯（C）可构成多种组组合方式的多元元复合地基———SM、SC、MC、SMC，其中MC即是目前大量推推广运用的“CM高强复合地基””和“长短桩””复合地基。在软软基或复杂地基基的软弱土层中中打入具有排水水固结作用的