MC劲性复合桩在硬土层中应用的试验研究.pdf

第5 卷第3期2023年5 月DOI:10.3785/j.issn.2096-7195.2023.03.011地基处理Journal of Ground ImprovementVol.5No.3May2023MC劲性复合桩在硬土层中应用的试验研究郑贺1，鲍宇，刘汉臣2（1.徐州市城市建设工程管理中心，江苏徐州2 2 10 18；2.徐州市建设工程检测中心有限公司，江苏徐州2 2 10 0 0）摘要：结合MC劲性复合桩在硬土层中应用的工程实例，通过静载试验得出，MC劲性复合桩具有较大的竖向承载力优势。M桩取芯检测表明，软土层中成桩效果较好，较硬土层中成桩效果较差。基于此，认为在较硬土层中，桩侧阻由M桩承担，端阻由C桩承担。将动静对比分析得到的预制桩平均侧阻力和端阻力分别代入MC劲性复合桩中，计算极限承载力值介于2 8 8 6 3335 kN之间，较常规桩竖向抗压承载优势明显。针对现行规范中MC劲性复合桩计算端阻力偏低，不适用硬地层的情况，提出了端阻力计算改进公式，侧阻力计算仍用原规范方法。改进后的方法在不影响侧阻计算的前提下，可以明显改善端阻力计算结果。限于各种原因，MC劲性复合桩静载试验没有得到极限承载力，通过高应变进行动静对比试验反推的结果，虽然符合端承摩擦桩的承载规律，端阻比例也在合理范围内，改进的方法虽然比规范方法更容易提高桩端阻力，但准确性和普适性还需进一步验证。关键词：MC劲性复合桩；静载试验；取芯检测；动静对比；改进公式；承载力估算中图分类号：TU473Experimental study on the application of MC strength composite pile inAbstract:Combined with the engineering examples of the application of MC rigid composite pile in the hard soil layer,the advantages of MC rigid composite pile with a large vertical bearing capacity are obtained through the static loadtests.The coring test of M pile shows that the effect of pile formation in soft soil layer is better than that in hard soillayer.It can be considered that in the hard soil layer,shaft resistance is provided by M pile and end resistance is borneby C pile.Substituting the average shaft resistance and end resistance of the precast piles obtained by the dynamic andstatic comparative analysis into the MC rigid composite piles,the calculated ultimate bearing capacity is between 2 886 kNand 3 335 kN,which has obvious advantages over conventional piles in vertical compressive bearing capacity.In viewof the calculated end resistance of the MC pile is smaller than the measured value in the hard soil layer,an improvedformula for the calculation of end resistance was proposed.The side resistance calculation still use the originalspecification method.The improved formula significantly improves the calculation accuracy of the end resistancewithout affecting the results of shaft resistance.Limited to various reasons,the ultimate bearing capacity of MC rigidcomposite piles has not been obtained through static load tests.The back-calculated results of dynamic and staticcomparison tests with high strain conform to the bearing law of end-bearing friction piles,and the end-resistance ratiois also within a reasonable range.Although the improved method is easier to increase the pile end resistance comparedto the standard method,the accuracy and universality need to be further verified.Key words:MC rigid composite pile;static load test;core detection;dynamic and static comparison;improvement formula;bearing capacity estimation文献标识码：Athe hard soil layerZHENG Hel,BAO Yu?,LIU Han-chen?(1.Xuzhou Construction Engineering Management Center,Xuzhou 221018,Jiangsu,China;2.Xuzhou Construction Engineering Testing Center Co.,Ltd.,Xuzhou 221000,Jiangsu,China)文章编号：2 0 9 6-7 19 5(2 0 2 3)0 3-0 2 6 2-0 7收稿日期：2 0 2 2-0 6-10作者简介：郑贺（19 8 4），男，江苏徐州人，硕士研究生，高级工程师，主要从事建设工程质量管理工作。E-mail:。第3期0 引 言MC劲性复合桩是在水泥土搅拌桩中置入小直径的刚性桩，形成具有相互增强作用的复合桩。M桩指半刚性的水泥搅拌桩，C桩指刚性桩，多由混凝土、钢、水泥粉煤灰碎石混合料等构成，如图1所示。M桩桩身强度受土质、施工工艺影响，单桩承载力往往不大，软弱土中刚性桩侧摩阻力和端阻力往往不大，单桩的承载力也不高。MC劲性复合桩可平衡以上二者的不足，通过大直径搅拌桩增加桩侧受力面积，进而增加桩侧阻力；通过搅拌改变桩底土的状态，增加桩端阻力，进而提高处理地基的整体强度和刚度，具有不错的经济优势，目前已在不少地区成功应用1-4。刚性芯桩空芯图1MC劲性复合桩构造示意图Fig.1 Schematic diagram of MC strength composite pilestructureMC劲性复合桩存在土-水泥土和刚性桩-水泥土两个潜在破坏界面，理论上可能出现4种破坏模式：桩周土强度不足，表现为MC桩刺入破坏；混凝土强度不足，表现为桩头混凝土压碎（爆）；刚性桩和水泥土桩间的侧摩阻力不足，表现为刚性桩向水泥土桩中刺入破坏；水泥土强度不足，表现为无芯段的水泥土被压碎。吴迈等5 基于室内模型试验，得出刚性桩-水泥土界面的黏结强度平均值介于水泥土无侧限抗压强度的0.17 6 0.2 13之间。宦雯等6 基于现场足尺试验，指出管桩-水泥土界面的黏结强度平均值为水泥土无侧限抗压强度的0.1910.2 0 2 倍。俞建霖等7 基于模型试验得出的结果为0.0 6 40.2 5 9。水泥土桩的材料强度一般都要求1.0 MPa以上，按照以上文献结果，水泥土-刚性桩之间交界面的黏结强度可达2 0 0 kPa以上，所以此界面一般不会对软土中桩的承载力起控制作用。丁永君等8 根据现场试验指出MC劲性复合桩比预制桩具有更好的承载性能，其水泥土-土界面侧摩阻力可以达到规范推荐预制桩侧阻力的1.2 9 3.90倍。包华等9 指出MC桩水泥土-土界面侧阻值可比钻孔灌注桩大7 3%9 1%。梁善斋10 基于现场载荷试验指出，水泥土与管桩的界面摩阻力较天郑贺，等：MC劲性复合桩在硬土层中应用的试验研究水泥土桩混凝土预应力空心管桩。1.2静载试验结果静载试验采用慢速维持荷载法，压重平台反力装置，检测要点按照建筑基桩检测技术规范（JGJ106一2 0 14）12 ，加载至预估值7 0%时，改为原分级一半加载，直至达到要求荷载，检测结果见表3。由表3可知，预制方桩均出现部分破坏，检测得到极限承载力。1-SZ型试桩极限承载力统计值为2625kN，2-SZ 型试桩极限承载力统计值为2530kN，3-SZ 型试桩极限承载力统计值为2750kN。随着桩长增加，预制方桩的极限承载力统计值略有增长，如图2 所示。4-SZ型试桩由于设计方仅要求加载至2 47 5 kN，3根试桩均未破坏，因此未得到单桩竖向抗压极限承载力，单桩竖向抗压承载力统计值为2 47 5 kN。3根试桩沉降量一致性较好，最大沉降量为6.0 mm左右，远小于其它3种类型的试桩，Q-S曲线呈现良好的线性，说明其承载力尚有发挥空间。由表3还可知，当沉降量均控制在6.0 mm时，较短的MC劲性复合桩承载力普遍大于较长的预制桩，甚至达到预制桩承载力的两倍，这说明在较硬地层中，该桩仍具有较大的抗263然土与管桩界面摩阻力可提升6 9 倍。宦雯等6 、李立业等11 基于不同破坏模式，提出了MC劲性复合桩竖向承载力计算的改进公式。以上文献中的工程实例大多在软土地区，桩端阻力都较弱，均不足总承载力的2 0%，对于具有相对良好持力层的工况研究较少。本文将结合持力层为硬塑黏土的工程实例，通过基桩静载试验、高应变试验等手段，对MC劲性复合桩竖向承载性能进行简单分析探讨。1试桩情况1.1工程概况某地区规划建设高层住宅（6 18 F）和配套公建（12 F），场地普遍设置1层地下车库，局部设2层地下车库。拟建项目用地红线距离轨道交通区间隧道结构边线最小距离为18 m，地下室轮廓线距离地铁隧道最近距离约2 4m。南侧两栋楼及部分地库位于地铁5 0 m控制线范围内，为保证地铁运行安全，南侧近地铁线两栋楼设计拟采用MC劲性复合桩，其余楼栋采用预制方桩。土层物理力学参数如表1所示，设计试桩参数如表2 所示。M桩采用湿法施工，同径搅拌，二搅二喷，采用PO42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为15%，C桩采用高强264压承载力优势。4-SZ1号试桩的桩顶位移和桩侧水泥土Q-S曲线如图3 所示，由图可知M桩和C桩序号名称杂填土.1粉质黏土2粉土-3淤泥质粉质黏土-4粉土-5粉质黏土-5 A粉土6粉土.7粉质黏土黏土石灰岩注：表中*为预估值。桩型1-SZ2-SZ3-SZ4-SZ注：HKFZ指高强混凝土预应力空心方桩；4 0 0 指桩边长（桩径）；AB指桩的型号，表示抗弯性能；PHC指高强混凝土预应力管桩；9 5 指管桩壁厚；2 4 0 指方桩内径。最大加载试桩编号量/kN1-SZ12.5881-SZ229251-SZ3