長螺旋鉆孔灌注樁軟土地基施工的技術經濟特性剖析及其工程應用

牛捷

浙江省二建建設集團有限公司 浙江杭州 310000

長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁施工是在日本CIP工法樁基礎上發展的新型的樁基礎施工工藝。本文通過長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝與轉盤式樁機灌注樁施工工藝進行技術性能、經濟對比、剖析及工程實際應用案例，來闡述長螺旋鉆孔壓灌樁施工具有較強的技術、經濟與可操作性。

1 長螺旋鉆孔灌注樁技術概述

長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠施工方法是指在我國長螺旋鉆機不斷改型換代的基礎上，利用現代鉆機所能提供的良好機械性能，將一般長螺旋鉆機只能進行干作業拓展到進行濕作業的施工新技術。與普通鉆孔樁不同，它采用專用長螺旋鉆孔機鉆至預定深度，通過鉆頭活門向孔內連續泵注超流態混凝土，至樁頂為止，然后插入鋼筋籠而形成的樁體，是一種新型的樁基礎施工手段。超流態混凝土灌注樁應用廣泛，不受地下水位限制，所用混凝土摩擦系數低，流動性強，骨料分散性好，所用螺旋鉆機即可鉆孔又可壓灌混凝土，操作簡便，混凝土灌注速度快，成樁質量好，降低造價，具有較高的經濟效益和社會效益，發展前景廣闊。

2 長螺旋鉆孔灌注樁與轉盤式樁機灌注樁施工技術性能相比，具有如下優點

長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝與轉盤式樁機灌注樁施工工藝（①施工過程中，需采用泥漿護壁工藝，產生大量泥漿；②需要使用大量的水資源，并產生工程污水；③需要投入大量的機械設備及人員。）相比，具有如下技術性能優勢：

（1）適應范圍廣。凡是可以鉆進的土層都可施工，能在有縮徑的軟土、流沙層、沙卵石層、有地下水等復雜地質條件下成樁。

（2）樁身質量好。由于長螺旋鉆孔壓灌樁砼是連續壓力泵送，鋼筋籠下插的過程對砼起了良好的振搗作用，樁身質量好，可消除斷樁、縮頸、孔底沉渣等普通泥漿護壁鉆孔灌注樁的質量通病。

（3）施工噪音小、設備移動方便，無振動，不擾民。

（4）單樁承載力高。成孔后，鉆桿不上拔，孔底無虛土；混凝土采用高壓壓入，對樁孔周圍的土有滲透、擠密作用，使樁基具有較強的承載力。

（5）綠色施工。由于干作業成孔不需要泥漿護壁，不僅節省了水資源，且能有效降低了泥漿外運及工程污水對周邊道路和環境的污染，充分體現了“四節一環?！本G色施工理念。

（6）經濟性好。此法由鉆機直接鋼筋籠調入，主要設備僅長螺旋鉆機、鋼筋籠插入機械，大型機械的投入量少，施工方便簡單；成孔時不需要水泥漿或是泥漿進行護壁，極大地節約了施工材料，降低了工程成本。

（7）施工效率高。穿硬土層能力強，成孔成樁一機一次完成；操作簡便，施工速度快，工期短。

3 長螺旋鉆孔灌注樁與轉盤式樁機灌注樁施工經濟性分析

現以杭州某住宅小區（3標段）地下室基礎（抗拔樁）灌注樁施工為例，對長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝與轉盤式樁機灌注樁施工工藝作經濟性分析。

（1）項目案例概況：杭州某住宅小區工程，地下室基礎設計抗拔樁總數為974根（其中，直徑Φ600=580根；Φ700=394根；樁長25m）；該部分樁基施工計劃工期為45天）?，F以該項目灌注樁基礎施工為例作技術、經濟性能對比分析，實際采用長螺旋鉆孔樁機2臺進行灌注樁施工（注：若用轉盤式樁機，則需20臺），實際施工工期為35天，效益十分明顯。

（2）地下室抗拔樁施工機械選擇及產能分析：采用轉盤式樁機（GPS-10型）產量能按灌注樁1.5根/（日·臺）計，需樁機20臺；若用長螺旋鉆孔灌注樁機，則產能為15根/（日·臺），需樁機2臺。

（3）現在按浙江省建筑工程預算定額（2010版），就轉盤式樁機灌注樁施工方法進行經濟分析：①該項目地下室樁基礎按照轉盤式樁機灌注樁施工時，會產生大量的泥漿，則泥漿外運綜合單價約為150元/m3（注：折算成樁身混凝土工程量時的單價，下同）。②在施工現場需要設置泥漿池，則所需的泥漿池搭設與拆除單價約為5.22元/m3。③由于轉盤式樁機施工效率較低，為滿足工期要求，需要大量的轉盤式樁機灌注樁，20臺樁機時折算的進出場費用約為4.13元/m3。

（4）現按浙江省建筑工程預算定額（2010版）對采用長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝時經濟分析：①土方外運綜合單價約為91元/m3。②2臺長螺旋鉆孔樁機時折算的進出場費用為18.40元/m3。

現將該項目地下室基礎抗拔樁（974根）應用二種不同類型工藝（即長螺旋鉆孔灌注將樁和轉盤式樁機灌注樁）施工時的施工工期與經濟數據分析進行對比：（見表1）

由表1可知：應用長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝比采用轉盤式樁機灌注樁施工工藝節約了泥漿（土方）外運運費64.13萬元，節約了泥漿池的搭設與拆除費用共5.67萬元，同時節約了工期10天；但機械進出場費用相較于轉盤式樁機灌注樁施工則增加了進出場費用共15.51萬元。

表1 二種混凝土灌注樁施工工藝的經濟數據對比表

綜上所述：對于地下室混凝土灌注設計采用直徑Φ600=580根；Φ700=394根，入巖深度2米，總樁長約25m，混凝土強度C30，充盈系數不小于1.1這樣的樁基工程，當采用長螺旋鉆孔灌注樁施工時，最多可節省費用合計54.30萬元，工期節省約10個日歷天；對于對于本項目樁長為25m，且工期相同的條件下，1臺長螺旋樁機工效相當于約10臺轉盤式樁機灌注樁，其經濟與社會效益是顯而易見的。

4 工程應用實例

4.1 設計概況

杭州某住宅小區工程（3標段）共由12幢高層、地下通設一層、3幢一層商鋪組成（其中5幢15層，7幢17層），總建筑面積17.45萬㎡，其中地下室建筑面積5.31萬㎡；根據施工圖紙說明，圍護結構采用混凝土灌注樁和水泥攪拌樁，其中混凝土灌注樁941根；主樓及地下室結構基礎采用混凝土灌注樁，混凝土灌注樁2420根，其中抗壓樁1446根，抗拔樁974根（其中，直徑Φ600=580根；Φ700=394根；計劃工期45天），入巖深度2米，總樁長約25m，混凝土強度C30，充盈系數不小于1.1。

地質概況：地基土層的特征自上而下分述如下：①0-2素填土，層厚0.00～4.50m；①0-3淤填土，層厚0.00～3.90m；①1粘土（），層厚0.00～2.70m；②淤泥質粘土，層厚0.00～14.10m；④1粘土（），層厚0.00～8.20m；④2粘土（），層厚0.00～4.60m；⑤1粉質粘土（），層厚6.20～15.40m；⑥3含礫粉質粘土，層厚0.00～2.10m；⑩1全風化泥質粉砂巖，層厚0.00～4.10m；⑩2強風化泥質粉砂巖，層厚0.80～10.90m；⑩3中風化泥質粉砂巖，最大控制厚度為6.60m。

4.2 施工概況

該項目自2018年2月1日開始進行灌注樁施工→2018年4月初進行土方開挖→2018年6月10日全部灌注樁施工完成→2019年4月中旬土方開挖完成。其中，地下室抗拔樁采用長螺旋鉆孔樁機2臺進行灌注樁施工（注：若用轉盤式樁機，則需20臺），實際施工工期為35天。（長螺旋鉆孔灌注樁施工工況圖：見圖1）

圖1 長螺旋鉆孔灌注樁施工工況圖

4.3 施成果檢驗

該工程地下室混凝土灌注樁施工完成后，工程相關方（業主、監理及施工總承包方三方）組織了對地下室長螺旋鉆孔灌注樁施工的抗拔樁質量的實體檢測，結果如下：a、本次樁身完整性檢測共974根樁，其中8根樁樁身存在輕微缺陷，樁身質量等級均評定為Ⅱ類，其余所測各樁樁身完整，樁身質量等級均評定為I類；b、本次抗拔檢測共試驗9根樁，所測基樁單樁豎向抗拔承載力均符合設計要求。

5 結語

從工程實體檢測結果看，該地下室混凝土灌注樁由于采用了長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝，雖然不能完全避免Ⅱ類樁的出現，但總體施工質量還是比較可靠的。對混凝土灌注樁來說，長螺旋鉆孔灌注樁施工與轉盤式混凝土灌注樁施工方法對比，在技術、經濟及環保方面的優勢是十分明顯的。因此，我們相信，隨著長螺旋鉆孔灌注樁施工在地下室混凝土灌注樁樁基工程中的逐步推廣與應用，定將產生極大的經濟與社會效益。