某工程樁基方案選擇與比較

徐建

(中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌330038)

根據(jù)勘察報(bào)告某工程風(fēng)化巖埋藏較淺，周邊項(xiàng)目一般采用旋挖灌注樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。本工程如采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁存在樁身難以進(jìn)入巖層，只能以上層土為持力層，土層厚度薄，單樁承載力低，經(jīng)濟(jì)效益低等問題；采用旋挖灌注樁則存在對現(xiàn)場的環(huán)境有一定污染、樁體養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長、過程質(zhì)量控制難度大等問題。結(jié)合工程所在地的實(shí)際情況，選擇采用復(fù)合樁形式。這樣既能充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和旋挖灌注樁的優(yōu)勢，又能避免上述兩種樁型的缺點(diǎn)，從而提高工程質(zhì)量，保障施工過程的可控性，增加經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

本項(xiàng)目擬建項(xiàng)目包括原料區(qū)、火法冶煉區(qū)、硫酸區(qū)、渣選區(qū)及其他公輔設(shè)施等?，F(xiàn)根據(jù)地勘報(bào)告對項(xiàng)目進(jìn)行初步的樁基礎(chǔ)分析。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

設(shè)計(jì)依據(jù)包括：業(yè)主提供的勘察報(bào)告、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）、《勁性復(fù)合樁技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 327—2014）。

3 地勘資料概況

3.1 巖土工程地層勘探數(shù)據(jù)

巖土工程地質(zhì)分層情況見表1，地質(zhì)剖面圖見圖1。

3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)建議取值

設(shè)計(jì)參數(shù)建議取值見表2。

表1 巖土工程地質(zhì)分層

表2 設(shè)計(jì)參數(shù)建議取值

圖1 地質(zhì)剖面

4 樁基方案選擇

根據(jù)工勘報(bào)告，為了保證工程質(zhì)量的可靠性、施工過程的可控性、項(xiàng)目成本的經(jīng)濟(jì)性和項(xiàng)目的環(huán)保性，提出了3種樁基基礎(chǔ)方案。

4.1 直徑Φ800 mm旋挖灌注樁方案

根據(jù)ZK94孔進(jìn)行單樁承載力計(jì)算，樁頂標(biāo)高暫取23.00 m。直徑Φ800 mm灌注樁，樁長12 m。以③-2中風(fēng)化泥頁巖為持力層，進(jìn)入持力層3 m。樁在②粘土總厚度為4.43 m，③-1強(qiáng)風(fēng)化頁巖4.4 m，中風(fēng)化頁巖5.9 m單樁承載力特征值計(jì)算得出Ra=3 232 kN(即取3 200 kN)。

該方案施工工藝成熟，施工單位選擇余量大，單樁成本較高，但對現(xiàn)場環(huán)境有一定的污染，樁體養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長，過程質(zhì)量控制難度大。

4.2 直徑Φ600 mm預(yù)應(yīng)力管樁方案

根據(jù)初堪資料，場地范圍內(nèi)地基土、巖層起伏變化較大，樁頂標(biāo)高暫取23.00 m，樁型選用PHC 600-110AB，一般管樁進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化0～0.5 m，達(dá)不到嵌固要求，故以上一層土②黏土為持力層，樁長取6.0 m左右，樁在②黏土總厚度為6.0 m，液性指數(shù)為0.2。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》查得端阻力取1 400 kPa，單樁承載力特征值計(jì)算得出Ra=813.8 kN（即取800 kN）[1-2]。

該方案管樁高強(qiáng)且為工廠化制造，質(zhì)量有保證，且施工、檢測時(shí)間短，但難以進(jìn)入巖層，以上層土為持力層，土層厚度薄，單樁承載力低，經(jīng)濟(jì)效益低。

4.3 勁性復(fù)合樁方案

旋挖取土成孔800 mm，將取出黏土摻入12%水泥進(jìn)行拌和澆入孔內(nèi)，再植入超高強(qiáng)管樁600-110Ⅱ，樁長12 m，以中風(fēng)化泥頁巖為持力層，進(jìn)入持力層3 m。單樁承載力計(jì)算公式參考《勁性復(fù)合樁技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 327-2014）[3]。內(nèi)芯單樁承載力計(jì)算時(shí)，水泥土試塊90 d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度取2 MPa，qcsa=120 kPa，Ra=3 730 kN。外芯單樁承載力計(jì)算時(shí)，黏土側(cè)阻力調(diào)整系數(shù)根據(jù)《勁性復(fù)合樁技術(shù)規(guī)程》取ζsi=1.5，Ra=3 878 kN。超高強(qiáng)管樁直徑Φ600 mm的樁身軸心受壓承載力設(shè)計(jì)值為5 370 kN，換算成樁身軸心受壓承載力特征值為3 977 kN，根據(jù)最小值來控制，故取Ra=3 700 kN,樁端阻力發(fā)揮系數(shù)取2.0。

該方案需解決沉渣問題，先引孔，倒入稀釋混凝土，然后進(jìn)行靜壓機(jī)沉樁，靜壓機(jī)靠抱壓力沉樁到達(dá)設(shè)計(jì)承載力。這種方式直觀有效，靜壓力設(shè)備有壓力表讀數(shù)，當(dāng)場能顯示承載力多少，相比灌注樁，更能有效直觀地控制。施工質(zhì)量灌注樁施工沉渣不清理干凈，會(huì)出現(xiàn)靜載檢測不合格等。其次，勁性復(fù)合樁施工周期短，只要稀釋混凝土達(dá)到初臨與樁身穩(wěn)定，一般10 d左右可以做靜載檢測。

4.4 方案比較

1）施工工期。采用勁性復(fù)合樁，只要細(xì)石混凝土達(dá)到初臨與樁身穩(wěn)定，一般10 d左右可以做靜載檢測，遠(yuǎn)比灌注樁的28 d要少。

2）樁基質(zhì)量。勁性復(fù)合樁采用靜壓機(jī)沉樁能很好地解決沉渣問題。靜壓機(jī)靠抱壓力沉樁，靜壓力設(shè)備有壓力表讀數(shù)，當(dāng)場能顯示承載力多少。相比灌注樁施工質(zhì)量，更能有效直觀地控制。

3）質(zhì)量監(jiān)管。灌注樁施工質(zhì)量監(jiān)管相比勁性復(fù)合樁復(fù)雜，需要業(yè)主安排現(xiàn)場人員測量孔深、鋼筋長度及綁扎數(shù)量，且灌注樁隱蔽性強(qiáng)，無法直觀判斷有沒有塌孔等問題。相比下，勁性復(fù)合樁的質(zhì)量控制更加容易、直觀，工程質(zhì)量能有效的保證。

4）造價(jià)成本。采用3種方案的造價(jià)分析見表3。

表3 三種樁基方案沉樁造價(jià)分析

由表3可知，采用勁性復(fù)合樁Φ800 mm孔徑植入直徑Φ600 mm超高強(qiáng)管樁比旋挖灌注樁綜合造價(jià)節(jié)約20%。

4 結(jié)論

綜上所述，采用管樁直接施工，因?yàn)轱L(fēng)化巖埋藏較淺，預(yù)制樁難以進(jìn)入巖層，以上層土為持力層，土層厚度薄，單樁承載力低，經(jīng)濟(jì)效益低；采用勁性復(fù)合樁，先成孔取土，將取出的土摻入12%水泥漿拌和澆入孔中，再用靜壓機(jī)沉樁，預(yù)制樁樁底壓實(shí)與持力層良好的接觸，不擔(dān)心孔底沉渣影響沉降的問題，承載力更加可靠。且勁性復(fù)合樁具有充分利用樁周土加大樁身摩擦力，管樁質(zhì)量可控，超高強(qiáng)混凝土綠色環(huán)保；采用樁身強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)承載力，最大限度發(fā)揮了高強(qiáng)混凝土優(yōu)勢。本工程推薦采用勁性復(fù)合樁。