軟土地質條件下預應力管樁與鉆孔灌注樁的技術對比分析

敬懷銀

摘要：隨著我國工程建設的飛速發展，樁基礎的應用越來越廣泛、型式越來越多樣，在樁基施工方案選擇上也越來越多。文章結合成都地鐵2號線林家大堰站天橋樁基施工實例，通過對預應力管樁與鉆孔灌注樁施工工藝、施工質量控制、施工成本及施工過程對周邊影響等的分析，重點闡明預應力管樁在軟土地基施工中的優勢，旨在為今后類似工程施工方案的選擇提供參考。

關鍵詞：預應力管樁;鉆孔灌注樁;技術對比分析

我國地域遼闊、地質復雜，加之工程本身的特性、結構及承載力要求不同，施工環境及施工條件差異等，致使施工過程中所采用樁基型式各不相同。由于各類基礎樁基的施工工藝、施工成本及適用條件等各不相同，因此，在地基基礎施工時，選用何種型式的樁做為基礎就顯得十分重要了。文章結合工程實例，通過對預應力管樁和鉆孔灌注樁在軟土地基施工中各項技術指標的對比分析，總結出預應力管樁比鉆孔灌注樁在施工中的優勢。

1 工程概況及地質概況

林家大堰站為成都地鐵2號線東延伸線第一座高架車站，位于龍泉驛區大面鎮洪河村與蒲草村交界處。人行天橋結構采用鋼筋混凝土梁板結構，橋面寬8.8m，在車站主體南北側均設有人行天橋連接車站主體站廳層，南側基礎采用鉆孔灌注樁基礎，共計10根，北側基礎經設計變更采用預應力管樁基礎，共計10根，設計樁頂標高為517.260。南側鉆孔灌注樁設計樁長17m，樁徑0.6m;北側預應力管樁選用先張法高強預應力混凝土管樁（PHC），管樁型號為AB型，樁徑0.5m，壁厚125mm，設計樁長20m。

該地段為低洼地段，位于灌溉塘內，地下水位標高512.00左右，受地表水及地下水長期浸泡，致使下部土體呈軟塑狀，屬軟弱地層。土層自上而下依次為種植土（0.5m）、粘土1（1.3～10.2m）、粘土2（1.0～5.8m）、粘土3（1.7～5.7m）、含卵石粘土（0.5～4.5m）、全風化砂巖（1.7～11.4m）、強風化砂巖（至孔底）、全風化含礫泥巖（局部分布0～1.1m）。

2 預應力管樁與鉆孔灌注樁優劣對比

2.1 概念說明

2.1.1 預應力管樁

預應力混凝土管樁根據張拉順序可分為后張法預應力管樁和先張法預應力管樁。先張法預應力管樁是采用先張法預應力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細長混凝土預制構件，主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍等組成。

2.1.2 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁指利用鉆孔機械鉆出樁孔，并在孔中灌注混凝土（或先在孔中吊放鋼筋籠）而成的樁。根據鉆孔機械的鉆頭是否在土的含水層中施工，又分為泥漿護壁成孔和干作業成孔兩種方法。

2.2 施工工藝對比

2.2.1 預應力管樁施工

施工難點：林家大堰站北側天橋基礎位于軟土地層中，樁基施工時，對場地平整要求較高，需對其進行換填處理，保證地基承載力能滿足打樁機施工要求。

施工工期：預應力管樁施工工期短，速度快，樁基檢測所需時間對整體工期影響小。

林家大堰站北側預應力管樁基礎設計樁長為20m，施工時，選用兩節樁體即可滿足要求。根據林家大堰站北側天橋預應力管樁施工統計可得，每打一節樁所需時間約為20分鐘，接樁時間需15分鐘，故一根樁成型所需時間不足1小時。

樁基施工完成后7天即可對其做靜壓試驗，檢驗其承載力。成樁到樁基靜載檢驗只需7天，對整體工期影響較小。

2.2.2 鉆孔灌注樁施工

施工難點：林家大堰站南側天橋基礎位于軟土地層中，樁基施工時，對場地平整要求高，需對其進行換填處理，以保證地基承載力能滿足鉆機施工要求及混凝土罐車行車要求，換填厚度大，施工成本高。鉆孔灌注樁成孔過程中，易發生縮孔及塌孔現象，成孔難度大，成樁質量難以控制。

施工工期：鉆孔灌注樁施工工期較長，速度較慢，樁基檢測所需時間對整體工期影響較大。

根據林家大堰站南側天橋樁基施工統計可得，一根17米長的樁基采用旋挖鉆孔時間約為1小時，鋼筋籠吊放所需時間約為30分鐘，導管安拆及混凝土灌注時間約為30分鐘，故一根樁成型時間約為2小時。遇縮孔現象嚴重時，鉆孔時間更長;發生塌孔時，相鄰樁基短期內也無法施工，嚴重影響工期。

鉆孔灌注樁施工完成后，需在28天后方可進行靜載試驗，檢驗其承載力，對整體工期影響較大。

綜上所述：采用預應力管樁施工時，樁體為預制結構，鉆孔灌注樁樁體為現澆結構，預應力管樁施工成樁速度較鉆孔灌注樁快，施工對場地要求較低，施工工藝簡單，因此，在軟土地基基礎施工中，預應力管樁比鉆孔灌注樁施工更有優勢。

2.3 施工質量控制對比

2.3.1 預應力管樁質量控制

預應力管樁基礎在施工過程中，需重點控制樁體的進場質量、接樁的焊接質量及成樁質量。

預應力管樁進場時，需嚴格檢查其樁體本身質量，檢驗其生產合格證及試驗檢測報告，檢查樁體是否符合設計要求，抗錘擊能力是否滿足規范要求。若檢驗不合格，可及時更換。

接樁的焊接在施工過程中可以嚴格把控，施工時監控到位，焊工技術強，焊接施工時，樁體對位準確、焊接表面潔凈、焊縫連續飽滿不夾渣、焊縫長度及厚度滿足要求即可。

預應力混凝土管樁的成樁質量控制難度較大，軟土地層在錘擊成樁施工時，樁體容易傾斜錯位，需保證施工場地的平整度，確保樁機在施工時本身不傾斜，樁體對接軸線準確。樁基施工時，嚴格以最終貫入度和最終標高來控制樁長，保證樁底到達設計要求的持力層。

預應力管樁在施工時，其承載力可以由成樁機械儀表盤上的數據顯示出來，成樁后承載力容易控制。

2.3.2 鉆孔灌注樁施工質量控制

鉆孔灌注樁基礎施工過程中，需嚴格控制其成孔質量、鋼筋籠質量、混凝土澆筑質量等。

鉆孔灌注樁成孔質量控制包括嚴格控制成孔深度、沉渣厚度、成孔孔徑、垂直度等。在軟土地層中采用鉆孔灌注樁施工時，隨著鉆孔的進行，極易產生縮孔現象，成孔難度大，經常需采用大直徑鉆頭成小直徑樁，施工樁徑難以保障;鉆孔灌注樁極易產生塌孔現象，故在施工時所采用泥漿比重一般較大，成孔后沉渣一般較厚，成孔深度難以保障;施工時，因地基承載力不足容易導致鉆機在施工過程中發生傾斜，致使孔體傾斜，不易保證樁體垂直度。

鉆孔灌注樁樁基鋼筋籠質量包括制作質量及安裝質量。鋼筋籠制作質量控制包括鋼筋原材質量、鋼筋連接質量及鋼筋數量、尺寸等的控制。鋼筋籠安裝質量包括鋼筋籠入孔標高及位置控制。軟土地層鉆孔灌注樁縮孔現象易導致鋼筋籠安裝位置不準確甚至難以安裝等，混凝土灌注過程中，灌注速度過慢極易導致鋼筋籠上浮。

鉆孔灌注樁混凝土的灌注質量是成樁質量控制的重中之重，混凝土灌注過程中極易產生堵管、漏漿及導管埋深不足等現象，致使樁體夾渣夾泥、斷樁等，嚴重影響樁體的成樁質量。

鉆孔灌注樁屬隱蔽工程，施工質量難以控制，成樁后的承載力需在28天后檢測得知，另外樁體夾渣、夾泥及混凝土不連續等現象導致樁體在檢測過程中出現數據不準確、樁體質量檢驗出錯等情況。

綜上所述：預應力管樁較鉆孔灌注樁施工質量控制相對容易，成樁質量易得到保證。

2.4 施工成本對比

文章結合林家大堰站天橋樁基施工成本，經對比分析，預應力管樁比鉆孔灌注樁在軟土地基施工中更經濟。

為滿足施工機械及車輛行走需求，保證其承載力，對軟土地基上部處理所耗成本通過換填工程量反映。

依據施工方案，林家大堰站北側天橋預應力管樁基礎施工時，施工場地軟土地基采用建渣換填，換填深度為0.4m，換填面積130.56m2，場地處理共使用建渣52.22m3。南側天橋鉆孔灌注樁施工時，施工現場軟土地基采用建渣換填，換填深度0.5m，換填面積130.56m2，混凝土罐車行走線路采用建渣換填，換填深度1.5m，換填寬度2.5m，共需換填長度為28m，換填面積為70m2，場地處理共使用建渣170.28m3。通過施工證明，上述方案均滿足施工要求，由此可見，預應力管樁施工場地明顯比鉆孔灌注樁要求低。

該工程北側預應力管樁共計10×20=200m，南側鉆孔灌注樁共計10×17=170m，施工成本對比見表1。

綜上所述：林家大堰站南北側天橋結構形式及所受荷載相同，所處地質條件一致，預應力管樁基礎與鉆孔灌注樁基礎承載力相同。

在軟土地基施工中，預應力管樁較鉆孔灌注樁施工對場地處理要求較低，施工成本低;在同等承載力條件下，預應力管樁所耗成本明顯低于鉆孔灌注樁。

2.5 對周邊影響對比

預應力管樁與鉆孔灌注樁在施工過程中對周邊的影響包括噪音污染、大氣污染及對既有建筑物的影響等。

預應力管樁施工時如果采用內燃機提供動力，錘擊成樁，則整個成樁過程均產生較大噪音，若采用靜壓成樁施工，則整個成樁過程不產生噪音。鉆孔灌注樁主要在機械成孔過程中產生噪音，因此，使用錘擊施工預應力管樁比鉆孔灌注樁施工噪音污染大，采用靜壓成樁施工，預應力管樁比鉆孔灌注樁施工噪音小。

預應力管樁在軟土地層中施工時，樁體對周邊土體產生明顯擠壓，周邊土體由樁中心向四周位移，易四周土體隆起，對周邊較敏感管線及建筑物影響較大，鉆孔灌注樁在軟土地層中施工時，周邊土體由四周向樁中心移動，易造成四周土體塌陷，對周邊較敏感管線及建筑物影響同樣較大。

預應力管樁在施工過程中不需要產生泥漿，鉆孔灌注樁在施工過程中需制備泥漿，產生大量泥漿垃圾，不易處理，容易造成周邊環境及地表水污染。采用內燃機錘擊成樁施工預應力管樁時，會產生煙霧，造成大氣污染。

在軟土地層中使用靜壓成樁施工，預應力管樁比鉆孔灌注樁施工對周邊環境影響較小。

3 結語

隨著施工技術越來越成熟，可供選擇的樁基礎類型越來越多樣，文章結合工程實例，通過對比分析預應力管樁與鉆孔灌注樁施工工藝、施工成本及質量控制等，總結出預應力管樁較鉆孔灌注樁在軟土地基施工中具有工期短、工藝簡單、成本低、質量容易控制、效率高、機械設備使用少、利潤率高，且對施工環境影響小等顯著優勢。

參考文獻：

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