浅谈新型复合地基"SMC劲性复合桩"的设计

浅谈新型复合地基“SMC劲性复合桩”的设计 SMC劲性复合桩技术是一种新型的地基处理技术，该技术相应的技术规程在2007年7月1日发布。SMC劲性复合桩是将现有规范中两种或多种常用的成熟的且具有互补增强作用的地基处理方法复合而成。

SMC劲性复合桩技术主要应用于我国沿江、沿海的软土地区，将现行规范中常用的柔性散体材料桩（S桩），半刚性水泥土类桩（M桩）和刚性高强度类桩（C桩）复合而成，具有较高的强度、刚度、密度和均匀性且与桩周土具有较好的协调性。

SMC劲性复合桩适用范围：工业和民用建筑的软土地基加固及基坑支护、边坡稳定；处理淤泥、淤泥质土、粉土、填土、饱和黄土、一般粘性土以及松散砂土等地基。

一、SMC劲性复合桩复合地基设计方法：

1、SMC复合桩竖向承载力特征值计算确定

Ra=u∑ξsiqsiali+ξpqpaAp

i=1n

（其中，u－复合桩桩身外周长；n－复合桩桩长范围内所划分的土层数；ξsi,ξp—分别为复合桩施工后第i层土的侧阻力调整系数和桩端阻力调整系数；qsia—复合桩第i层土的侧阻力特征值；li—复合桩穿越第i层土的厚度；qpa—复合桩桩端阻力特征值；Ap—复合桩的横截面面积。）

2、验算SMC复合桩桩身强度是否符合复合桩承载力设计要

求，按公式Ra≤APfcuψc进行验算，并取两者中的较小值。（fcu—复合桩中的C桩取混凝土轴心抗压强度设计值；ψc—考虑复合桩中外

芯的荷载分担及约束作用的工作系数；Ap—复合桩中的C桩横截

面积）

3、SMC复合桩复合地基承载力特征值

fspk=mRa+(1-m)fsk Ap

（其中fspk—复合地基承载力特征值；fsk—处理后桩间土承载

力特征值；m—复合桩的面积置换率；d—复合桩桩身直径；de—复合桩一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；Ra—复合桩单桩

竖向承载力特征值；Ap—复合桩的横截面面积。）

将SMC劲性复合桩复合地基承载力特征值用于基础计算的地基承载力特征值，来进行条基、独基或筏基的计算。

4、竖向承载复合桩复合地基的变形包括复合桩复合土层的平均压缩变形S1和桩端下末加固土层的压缩变形S2

S1=(pz+pzl)l 2Esp

Esp=mEp+(1-m)Es

（pz—复合桩复合土层顶面的附加压力值；pzl—复合桩复合

土层底面的附加压力值；Esp—复合桩复合土层压缩模量；Ep—复合桩的压缩模量；Es—复合桩桩间土的压缩模量可按地质报告中的

天然土取值；l—复合土层的厚度）

S2可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》的有关规定

计算。

二、SMC复合桩复合地基的构造要求

1、复合桩可只在基础范围内布置，M桩为水泥搅拌桩时，桩径宜取600-700mm，C桩桩径宜取为220-350mm，S桩与水泥土搅拌桩复合时，桩径宜取220-350mm，S桩与注浆复合时，桩径可适当增大。

2、桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等确定，宜取1.0-1.5m。

3、复合桩桩端宜进入承载力相对较高的持力层2D左右，有效长度宜小于20D，C桩在MC中作短芯时，长度比外芯长度短2D左右，作长芯时以进入承载力较高的持力层为宜。

4、桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层的厚度宜取为150-300mm,当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。主要起缓冲桩身的刚性作用。

5、褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石最大粒径不宜大于30mm。

6、SMC桩中C桩桩体混凝土等级不应小于C20，并满足桩身抗压要求。但是混凝土强度也不能太高，一般在C20-C25，主要是因为控制其桩身刚度，太刚了就接近于桩基础。

在设计中还应注意，水泥搅拌桩（M桩）宜采用粉喷桩（干法），若采用深层搅拌桩（湿法），桩身易缩颈。

三、某工程实例：桩径600mm，有效桩长6m，颈芯220mm，桩长

5.5m,桩端持力层为7层粉质粘土，桩间距1.2m。

1、桩间距1.2m，对应的置换率m=

n0.622(1.13⨯1.2)2=0.1957 2、单桩承载力特征值根据Ru=u∑ξsiqsiali+ξpqpaAp计算，其中ξsi取

i=1

1.0，ξp取0.6，已经考虑了液化土的承载力折减，计算值取180kN。

3、复合地基承载力特征值根据fspk=m

即fspk=0.1957⨯Ra+(1-m)fsk Ap180+(1-0.1957)⨯1.3⨯85=213.52kpa 0.2826

实际设计时取200kpa

桩身强度验算Ra≤APfcuψc=0.283⨯5000⨯0.9=1273kN 4、变形计算Esp=mEp+(1-m)Es

=0.1957⨯100⨯1.25+(1-0.1957)⨯8.196=31.05kpa

S1=(pz+pzl)l=(165.4+15.34)⨯6=17.46mm 2Esp2⨯31.05

（pz=200-1.73⨯20=165.4kpa，pzl=0.09275⨯165.4=15.34kpa） 假定桩端土扩散4米后附加应力所引起的沉降小于规范要求 S2=15.34⨯415.34⨯4=4.94mm 2ES2⨯6.2

总的沉降为S=S1+S2=17.46+4.94=22.4mm

满足规范要求。