沈陽市靜壓管樁與長螺旋鉆孔灌注樁的對比研究

安文強

沈陽建筑大學 遼寧 沈陽 110000

正文：

一、選題背景及應用價值

目前在我市市場上長螺旋鉆孔灌注樁與靜壓管樁已成為兩大主要趨勢。本次研究的目的是對比分析沈陽市區已施工完成的使用靜壓樁基和長螺旋鉆孔灌注樁的兩種樁基礎形式的工程實例，能夠明確在選擇樁基礎類型時需要考慮的相關因素。同時了解兩種樁型的使用條件，優點及不足，并就造價進行比對，這樣有利于為建設者提供參考數據，最后在不影響工程質量的前提下，能夠節約成本。

二、研究現狀及發展趨勢

預應力混凝土樁已經應用并發展一百多年了的時間了，管樁及預應力管樁的發展也已經經歷了有40-60年的時間了。管樁經過最近30年代的迅猛發展，無論在生產工藝還是在產品質量上已經發展到了一定的規模。

上個世紀40年代率先在美國出現鉆孔灌注樁。經過30年的發展，鉆孔樁的使用區域擴展到全球各地，使用量每年都在持續增加，成為常用樁型。長螺旋鉆孔灌注樁成樁工藝是一種新發展并得到廣泛應用的施工方法，是在我國國內近期使用頻繁的施工工藝，建筑樁基及用于基坑支護的支護樁都可以使用。

近年來一些新的樁型和施工工藝的有了推廣，其中有代表性的有以下幾種：后注漿灌注樁、擠擴支盤樁、攪拌勁芯樁、大直徑筒樁、預應力竹節管樁、預制空心方樁、咬合樁、槽壁樁、超長樁等。今后灌注樁的發展方向是大直徑、高承載力的樁。

三、主要研究內容、理論依據

3.1 基礎設計方案技術經濟比較的主要步驟

1、根據建筑物對基礎承載力及沉降的要求,討論出符合基本條件的設計方案。

2、從初步確實2-3個備選方案，這些初選方案要能滿足方案的最基本的要求。

3、確定建設單位進行方案評價的側重點。

4、策劃方案評估流程，對接流程過程中需要介入的各方人員。

5、具體實施方案評估流程。

6、對方案進行更深入的探討分析。

7、綜合各方面影響因素考量備選方案，確定最優方案。

3.2 靜壓預應力管樁的施工要求

1、場地平整；將地表的雜物進行清理，整平，有必要時使用壓路機將地面土壓實。

2、試壓樁：在正式施工前，要進行試壓樁。目的是為了確定樁基施工的各項施工參數。

3、測量定位：根據建設單位提供的控制點位置，確定樁點的定位。

4、成品檢查：在管樁進場后，對進場的管樁進行實地檢查。

5、吊樁插樁：在準備吊樁進行施工時，為了保證施工的有序進行，要對各段樁進行編號，根據編號順序進行吊樁。樁的垂直度要采用經緯儀來控制。

6、校正垂直度：在入土50-80cm停止壓樁，然后進行垂直度調校。

7、壓樁：通過操作臺上的壓力表來控制壓樁力的大小，通過壓力表可以判斷是否壓樁過程中遇到障礙物或造成斷樁。

8、接樁：目前最常用的接樁方法有焊接、法蘭連接及硫磺膠泥錨接三種。分段接樁時，應該盡量采用2段接樁，不應多余3段。

9、送樁：使用送樁器時，送樁器與管樁斷面之間設置有彈性的紙墊，保證均勻受力。

10、終壓：控制指標為標高，在首先保證標高的前提下，控制樁壓力。

11、裝卸、堆放：管樁的堆放長度要進行平整，夯實。

3.3 長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝

1、樁位放樣：施工進場后，根據建設單位提供的控制點，施放樁位點。

2、鉆機就位：鉆機就位前要做好測量放線工作，確定正確的樁位，請甲方及監理驗線。

3、鉆孔：根據施工土層的不同，采用不同的鉆進速度。

4、泵送混凝土：鉆機鉆至設計標高后，通過鉆頭開始泵入混凝土，邊提鉆邊灌注。

5、吊放鋼筋籠：當樁孔較長時，要采取措施防止鋼筋籠在起吊過程中發生彎曲。

6、成樁保護：在施工完樁體24小時后，才可以進行清土施工。

四、靜壓管樁工程實例

4.1 工程概況

中海城項目三期01A地塊一區靜壓樁基礎分包工程施工，工程位于沈陽市荷蘭村赤山路南側和西江街西側，建設單位為沈陽中海新海匯置業有限公司。擬建建筑物為商住樓，總建筑面積約230700m2。本工程采用靜壓樁基礎工程，PHC500（AB125）工程，PHC-AB型靜壓樁樁徑500mm、壁厚125mm，單樁豎向承載特征值2000kN。

靜壓管樁施工圖

4.2 設計方案參數計算

本論文以1#樓為例，1#樓采用樁基礎，樁采用靜壓樁基礎工程，場地±0.000為42.700mm，工程樁樁頂標高為-4.4m，樁端持力層為第5層礫砂層，樁端進入持力層至少2米，單樁承載力特征值為2000KN。

4.2.1 靜壓管樁計算

根據《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008中5.3.5式，當根據土的物理指標與承載力參數之間的經驗關系確定單樁豎向極限承載力標準值時，按下式進行估算：

靜壓管樁（鉆孔壓灌樁）側阻力及端阻力特征值

以1#樓50#樁為例，樁頂標高為-4.4m，樁長20m，樁身范圍內土層，從上到下依次為：粉質黏土②（2.3m）、粉質黏土③（1.8m）、粉質黏土③（1.6m）、中粗砂（6.8m）、礫砂（7.5m）

d1=500-2*125=250mm

Aj=π/4（d2+d12）=3.14*（500*500-250*250）/4=147187.5mm2

Ap1=πd1

2/4=3.14*250*250/4=49062.5mm2

Hb/d1=7.5/0.25=30＞5 λp=0.8

Qu=Qs+Qp=u∑qsili+qp（Aj+λpAp1）

=3.14*0.5*（2.3*24.3+1.8*27.3+1.6*25.5+6.8*32.5+70*7.5）+39 00*（0.147+0.049*0.8）=2126.35kN滿足單樁承載力特征值＞2000kN的要求。

4.2.2 長螺旋鉆孔灌注樁計算

假設采用直徑600mm長螺旋鉆孔灌注樁，樁長17米：

Qu=Qs+Qp=u∑qsili+qpAp

=3.14*0.6*（2.3*24.3+1.8*27.3+1.6*25.5+6.8*32.5+70*4.5）+3100*3.14*0.6*0.6/4=2160.63kN滿足單樁承載力特征值＞2000kN的要求。

1、由以上計算結果可知，采用靜壓管樁和長螺旋鉆孔灌注樁都可以滿足承載力要求，選定為靜壓管樁和長螺旋鉆孔灌注樁作為備選方案。

2、由于該項目的工期要求為25天，預應力混凝土管樁由工廠預制完成，不需要進行混凝土養護，能夠節約工期，所以采用靜壓管樁能夠滿足工期要求。

3、采用靜壓管樁的造價約為220元/m*20m=4400元，采用長螺旋鉆孔灌注樁的造價約為3.14*0.3*0.3*17*1100=5284.62元，采用長螺旋鉆孔灌注樁的造價比靜壓管樁的造價。

4、由于該項目規劃在冬季施工，若采用長螺旋鉆孔灌注樁，混凝土施工要增加外加劑等冬季施工費用。所以冬季施工決定了該項目采用靜壓管樁施工能滿足要求。

五、長螺旋鉆孔灌注樁工程實例

5.1 工程概況

華潤置地長白置地廣場二期樁基礎工程，工程位于沈陽市和平區長白島，長白北路南側，東臨南京南街，南側為長白置地廣場項目一期，西鄰和康街，建設單位為華潤萬家置業（沈陽）有限公司。華潤·長白置地廣場二期占地面積約2.6萬平米，建筑面積約16.9萬平米，分商業裙房及兩棟LOFT塔樓。

長螺旋鉆孔灌注樁施工圖

5.2 設計方案參數計算

以長白置地廣場二期地塊8#公寓為例，本工程采用螺旋鉆孔壓灌混凝土樁，樁徑600mm，樁長25.0m，樁數346根，單樁承載力特征值為3000kN，樁身采用C30混凝土，鋼筋HPB300級及HRB400級，鋼筋保護層厚度樁身主筋為70mm，樁端持力層為10層礫砂，端阻力特征值為qpa=3000kpa，樁側土層主要為8層圓礫，樁側阻力特征值為qsa=67kpa；8-1層礫砂，樁側阻力特征值為qsa=67kpa；9層粗砂，樁側阻力特征值為qsa=37kpa，樁端進入持力層不小于1000mm，地基基礎設計等級為甲級。

樁基礎承載力參數特征值一覽表

5.2.1 長螺旋鉆孔灌注樁計算

以8#勘察孔為例，樁頂標高為29.90m，樁長25m,樁身范圍，從上到下依次為：

素填土（3.6m）、圓礫⑥（3.9m）、圓礫⑧（3.4m）、礫砂⑧1（5.5m）、粗砂（4.5m）、礫砂⑩（4.1m）

直徑600mm長螺旋鉆孔灌注樁，樁長25米：

Qu=Qs+Qp=u∑qsili+qpAp

=3.14*0.6*（2.6*（-10）+3.9*67+3.4*67+5.5*67+4.5*37+4.1*68）+3000

*3.14*0.6*0.6/4=3253.48kN

5.2.2 靜壓管樁計算

若采用靜壓管樁，樁型采用PHC-AB500（125）-28，則

d1=500-2*125=250mm

Aj=π/4（d2+d12）=3.14*（500*500-250*250）/4=147187.5mm2

Ap1=πd1

2/4=3.14*250*250/4=49062.5mm2

Hb/d1=4.1/0.25=16.4＞5 λp=0.8

Qu=Qs+Qp=u∑qsili+qp（Aj+λpAp1）

=3.14*0.5*（2.6*（-10）+3.9*67+3.4*67+5.5*67+4.5*37+7.1*68）+3900

*（0.147+0.049*0.8）=3051.19kN

采用靜壓樁也能夠滿足承載力要求，但是由于該項目地質土層主要為粗砂層及圓礫，并且部分穿越巖層有部分有礫石夾層，不適用于靜壓管樁。

六、影響基礎方案選擇的各種因素

1、工程地質條件的限制

對于靜壓管樁，當穿越土層中有礫石夾層或者樁端持力層為軟質巖石和風化巖石時，靜壓管樁是不適用的，在這種情況下可以使用長螺旋鉆孔灌注樁。

2、基礎工程的承載力問題

通過以上兩個工程實例，靜壓管樁及長螺旋鉆孔管樁由于適用的土層區別不大。設計院出于對承載力及與上部結構形式相適應的目標考慮，兩種樁型都會考慮使用。

3、基礎工程的造價問題

建設單位出于建設成本考慮，傾向于選擇造價低的施工方案。但是造價考慮有時候不僅僅是單體結構的造價考慮，而是從整個項目的具體運作周期，市場等因素綜合考慮。

4、施工因素與工期

管樁進場后，不需要進行養護，這樣將很大程度上節約工期。在冬季施工時，凍土層不太厚的情況下，可以繼續進行施工。

5、對環境的影響問題

靜壓管樁符合安全文明施工的要求，而長螺旋鉆孔灌注樁作為取土樁，在成樁過程中。