某工程桩基方案选择与比较

徐建

(中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌330038)

根据勘察报告某工程风化岩埋藏较浅，周边项目一般采用旋挖灌注桩和预应力混凝土管桩。本工程如采用预应力混凝土管桩存在桩身难以进入岩层，只能以上层土为持力层，土层厚度薄，单桩承载力低，经济效益低等问题；采用旋挖灌注桩则存在对现场的环境有一定污染、桩体养护时间较长、过程质量控制难度大等问题。结合工程所在地的实际情况，选择采用复合桩形式。这样既能充分发挥预应力混凝土管桩和旋挖灌注桩的优势，又能避免上述两种桩型的缺点，从而提高工程质量，保障施工过程的可控性，增加经济效益。

1 工程概况

本项目拟建项目包括原料区、火法冶炼区、硫酸区、渣选区及其他公辅设施等。现根据地勘报告对项目进行初步的桩基础分析。

2 设计依据

设计依据包括：业主提供的勘察报告、《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）、《劲性复合桩技术规程》（JGJ/T 327—2014）。

3 地勘资料概况

3.1 岩土工程地层勘探数据

岩土工程地质分层情况见表1，地质剖面图见图1。

3.2 设计参数建议取值

设计参数建议取值见表2。

表1 岩土工程地质分层

表2 设计参数建议取值

图1 地质剖面

4 桩基方案选择

根据工勘报告，为了保证工程质量的可靠性、施工过程的可控性、项目成本的经济性和项目的环保性，提出了3种桩基基础方案。

4.1 直径Φ800 mm旋挖灌注桩方案

根据ZK94孔进行单桩承载力计算，桩顶标高暂取23.00 m。直径Φ800 mm灌注桩，桩长12 m。以③-2中风化泥页岩为持力层，进入持力层3 m。桩在②粘土总厚度为4.43 m，③-1强风化页岩4.4 m，中风化页岩5.9 m单桩承载力特征值计算得出Ra=3 232 kN(即取3 200 kN)。

该方案施工工艺成熟，施工单位选择余量大，单桩成本较高，但对现场环境有一定的污染，桩体养护时间较长，过程质量控制难度大。

4.2 直径Φ600 mm预应力管桩方案

根据初堪资料，场地范围内地基土、岩层起伏变化较大，桩顶标高暂取23.00 m，桩型选用PHC 600-110AB，一般管桩进入强风化0～0.5 m，达不到嵌固要求，故以上一层土②黏土为持力层，桩长取6.0 m左右，桩在②黏土总厚度为6.0 m，液性指数为0.2。根据《建筑桩基技术规范》查得端阻力取1 400 kPa，单桩承载力特征值计算得出Ra=813.8 kN（即取800 kN）[1-2]。

该方案管桩高强且为工厂化制造，质量有保证，且施工、检测时间短，但难以进入岩层，以上层土为持力层，土层厚度薄，单桩承载力低，经济效益低。

4.3 劲性复合桩方案

旋挖取土成孔800 mm，将取出黏土掺入12%水泥进行拌和浇入孔内，再植入超高强管桩600-110Ⅱ，桩长12 m，以中风化泥页岩为持力层，进入持力层3 m。单桩承载力计算公式参考《劲性复合桩技术规程》（JGJ/T 327-2014）[3]。内芯单桩承载力计算时，水泥土试块90 d龄期无侧限抗压强度取2 MPa，qcsa=120 kPa，Ra=3 730 kN。外芯单桩承载力计算时，黏土侧阻力调整系数根据《劲性复合桩技术规程》取ζsi=1.5，Ra=3 878 kN。超高强管桩直径Φ600 mm的桩身轴心受压承载力设计值为5 370 kN，换算成桩身轴心受压承载力特征值为3 977 kN，根据最小值来控制，故取Ra=3 700 kN,桩端阻力发挥系数取2.0。

该方案需解决沉渣问题，先引孔，倒入稀释混凝土，然后进行静压机沉桩，静压机靠抱压力沉桩到达设计承载力。这种方式直观有效，静压力设备有压力表读数，当场能显示承载力多少，相比灌注桩，更能有效直观地控制。施工质量灌注桩施工沉渣不清理干净，会出现静载检测不合格等。其次，劲性复合桩施工周期短，只要稀释混凝土达到初临与桩身稳定，一般10 d左右可以做静载检测。

4.4 方案比较

1）施工工期。采用劲性复合桩，只要细石混凝土达到初临与桩身稳定，一般10 d左右可以做静载检测，远比灌注桩的28 d要少。

2）桩基质量。劲性复合桩采用静压机沉桩能很好地解决沉渣问题。静压机靠抱压力沉桩，静压力设备有压力表读数，当场能显示承载力多少。相比灌注桩施工质量，更能有效直观地控制。

3）质量监管。灌注桩施工质量监管相比劲性复合桩复杂，需要业主安排现场人员测量孔深、钢筋长度及绑扎数量，且灌注桩隐蔽性强，无法直观判断有没有塌孔等问题。相比下，劲性复合桩的质量控制更加容易、直观，工程质量能有效的保证。

4）造价成本。采用3种方案的造价分析见表3。

表3 三种桩基方案沉桩造价分析

由表3可知，采用劲性复合桩Φ800 mm孔径植入直径Φ600 mm超高强管桩比旋挖灌注桩综合造价节约20%。

4 结论

综上所述，采用管桩直接施工，因为风化岩埋藏较浅，预制桩难以进入岩层，以上层土为持力层，土层厚度薄，单桩承载力低，经济效益低；采用劲性复合桩，先成孔取土，将取出的土掺入12%水泥浆拌和浇入孔中，再用静压机沉桩，预制桩桩底压实与持力层良好的接触，不担心孔底沉渣影响沉降的问题，承载力更加可靠。且劲性复合桩具有充分利用桩周土加大桩身摩擦力，管桩质量可控，超高强混凝土绿色环保；采用桩身强度作为设计承载力，最大限度发挥了高强混凝土优势。本工程推荐采用劲性复合桩。