陈勋新

（福建省建筑轻纺设计院有限公司，福建 福州 350001）

工程建设中应用最广泛的桩型主要有2 类：预制管桩（＜600径的管桩应用更广）和冲（钻）孔灌注桩。预制管桩适用于一般性地质情况，具有成本低和工期短的优势；
而灌注桩几乎适用所有的地质条件，其适用性最强，但成本高、工期长。

目前市面上最常见的500 径预制高强混凝土管桩（PHC500-C80）承载力可达4400～5000kN，其常规持力层：全风化以上；
超高强度混凝土管桩（UHC500-C105）其承载力可达5500～7200kN，其常规持力层：强风化以上。而灌注桩若要实现上述承载力，不仅持力层要更深，桩径也要大得多。

预制管桩在福建、广东等持力层埋藏较深的沿海地区应用较为广泛，省钱省工期[1]。但预制管桩水平承载力低，其广泛应用受到较特殊或较复杂的地质条件限制：当地质表层为类淤泥的软弱土时，小直径桩的适用性受限。常需表层地基加固处理的配套措施或直接加大桩径，导致工期和成本优势大幅削弱；
不利沉桩的特殊地质：大量孤石导致沉桩困难；
较深厚的中粗砂或碎卵砾石夹层阻挡沉桩。探明孤石或引孔沉桩均会增加造价和工期。

因此，对于预制管桩如何在复杂地质条件下进行有效应用需进一步探讨和摸索。本文以福建省某些工程实例为依据，重点分析大直径管桩、超高强预应力管桩、新工法植桩的适用条件、成本比较，并在案例3 中，重点介绍和推荐新工法植桩，其经济成本和工期介于预制管桩和灌注桩之间。

场地位于连江县，其土层地质剖面图如图1 所示。由图1 可知，场地淤泥深厚，持力层埋藏很深，持力层选用第7 层砂土状强风化花岗岩层，本工程采用大直径 PHC800（130）-AB，有效桩长约69m，单桩承载力特征值3800kN，与800 径钻孔灌注桩方案对比见表1。

图1 连江县某工程地质剖面

从表1 可知，采用PHC800 管桩方案，节约造价约30%，而且大幅度节约工期。且该工程800径灌注桩承载力特征值尚无法达到3800kN，实际成本差异更超上述粗估。

表1 PHC800管桩与800径钻孔灌注桩对比

一般情况下，预制管桩用较小的成本可实现更高的承载力，其成本和工期均大幅优于灌注桩。

场地位于福清市，土层概况如图2 所示。该地质第1 层为福建典型地质——“铁板砂”，即面层覆盖较厚且标贯较高的密实砂层，普通C80 预应力管桩穿透较难；
采用UHC500(125)-C105-AB 超高强管桩后，顺利沉桩，同时到达基岩后承载力特征值达3500kN，充分发挥桩身强度高的优势[2]。

图2 福清市某工程地质剖面

结论：UHC 超高强预应力管桩桩身混凝土强度等级为C105～C125，相比普通C80 预应力管桩优势在于：（1）特别适合对桩身强度要求高的桩基工程，轴心受压承载力较C80 预应力管桩得到大幅提升，提升幅度高达26%～44%，而成本仅提升10%～15%，在以竖向承载力主控的工程项目中，具备极高的经济性；
（2）由于桩身强度更高，对硬质夹层的穿透性，UHC 桩比普通C80预应力桩更强。这部分解决了密实砂层、较高卵砾含量的夹层沉桩问题；
（3）桩身耐打性能更强，烂桩爆桩率更低[3]。

新工法植桩几乎适用各种地质，它综合了搅拌桩、灌注桩的成孔和预制管桩高承载力和桩身强度高的优点，很好地解决了预制空心管桩水平承载力差、硬质土层沉桩难的痛点。同时，它的单桩（无论是竖向还是水平）承载力比预制管桩更高，持力层的要求又低于灌注桩，可大幅节约桩长，使其建造成本大幅低于灌注桩。总之，新工法植桩的总成本和总工期均界于预制管桩和灌注桩之间。

新工法植桩与灌注桩、静压或锤击工法管桩工艺对比见表2，植桩成孔工法见表3。

表2 新工法植桩与灌注桩、管桩工艺对比

表3 新工法植桩成孔方法

3.1 取土植桩工法

案例场地位于厦门市沿海地带，土层概况如图3所示，场地孤石异常发育，孔内孤石平均遇见率达45%，为最大程度避开孤石的影响，从桩基施工难度、工期、承载力条件、造价等综合考虑，甲方组织该项目召开地基基础选型（勘察阶段）专家咨询会，根据勘察成果综合进行地质分析，结合专家咨询意见，该项目采用取土植桩工法[4]。

图3 取土植桩工法地质剖面

该工程原方案采用桩径d=1200mm的灌注桩，桩端持力层为中～微风化花岗岩层，平均桩长约45m。经优化孤石分布区域，采用旋挖植桩工法，旋挖直径为700mm，孔进入砂土状强风化3m，填入C25 细石混凝土，灌注长度为有效桩长2/3，植入PHC600 管桩，采用锤击成桩。平均有效桩长约33m。旋挖+管桩与灌注桩对比见表4。

取土植桩设计要点：（1）挖孔直径比桩身大200～300mm，孔的直径比桩身大可矫正钻孔不垂直导致管桩无法垂直问题，孔径具体取值可根据垂直度控制大小调整，长桩需要增大预留量；
（2）填充材料可选用水泥砂浆、细石混凝土及其它材料，填充高度为桩长的2/3以上；
细石混凝土适用各种土层，承载力恢复快；
水泥砂浆适用于松散、空隙大、渗透性强的地层；
纯水泥浆适用于地层简单、渗透性不强的地层；
膨胀土、黏土适用于松散、渗透系数大的地层。

植桩法极限侧阻力标准值及极限端阻力标准值可取灌注桩和预制管桩的侧摩阻力中间值，一般取灌注桩摩擦力的1.3～1.5倍。

3.2 非取土植桩工法

案例场地位于厦门某临近地铁线旁，根据相关部门要求，不得采用有挤土效应的桩，考虑到此地质比较适合采用搅拌植桩，经过与业主单位多次沟通，最后同意采用搅拌植桩工法进行试桩。非取土植桩工法地质剖面如图4所示。

图4 非取土植桩工法地质剖面

试桩时，采用大扭矩水泥搅拌钻机，要求搅拌桩入土深度29m，进入砂砾状强风化花岗岩层9m，管桩采用PHC500-125-AB，复合桩承载力特征值不小于2400kN。水泥搅拌桩直径800mm,水泥搅拌桩采用P·O42.5 级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比18%～20%，水泥浆液的水灰比为0.5～0.65。

植入PHC 桩后，采用锤击式成桩，机械选用60#型号柴油锤，冲程及收锤标准：冲程采用2.5m；
最后一阵（10击）贯入度均不大于30mm。

非取土植桩（水泥土+管桩）设计要点如下：

（1）水泥土桩（搅拌桩、高压旋喷桩等软性桩）桩身直径比管桩大200以上。

（2）水泥土做法按《劲性复合桩技术规程》JGJ/T 327-2014 及《水泥土复合管桩基础技术规程》JGJ/T 330-2014规定执行。

（3）施工设备软土地区用搅拌桩机和高压旋喷桩机，嵌岩地区用潜孔锤旋喷桩机。

根据多个项目工程经验数据，复核桩身承载力约为芯桩的1.05～1.2 倍。采用静压时的压桩力可取单桩承载力特征值的15～1.8倍。

桩基础工程若以经济性和工期为主控目标，预制管桩为首选；
若以复杂地质的适用性为主控目标，灌注桩的地质适用性最强，但一般情况下成本和工期最劣。植桩工法综合了灌注桩的成孔优势，使其对复杂地质适用性较预制管桩大幅拓宽，而其成本和工期又大幅优于灌注桩。随着植桩工法在工程实践中的进一步推广，定会成为最主流的深基础方案。

猜你喜欢 沉桩工法管桩 基于静压预应力混凝土管桩的实施有关思考建材发展导向(2022年20期)2022-11-03预制内隔墙板板优点及工艺工法建材发展导向(2022年12期)2022-08-19110工法切顶留巷安全技术在张集矿的应用电子乐园·上旬刊(2022年5期)2022-04-09高桩码头PHC沉桩施工质量控制要点珠江水运(2021年3期)2021-11-25静压法沉桩对周边环境影响及质量控制建材发展导向(2021年15期)2021-11-05房建工程混凝土预制管桩静压沉桩施工技术建材发展导向(2021年9期)2021-07-16静压PHC管桩施工技术质量控制建材发展导向(2021年9期)2021-07-16沉井压沉工法施工技术建材发展导向(2021年9期)2021-07-16高层建筑施工中预应力管桩地基处理技术分析建材发展导向(2021年23期)2021-03-08N-JET工法在大粒径砂卵石地层止水中的应用智能建筑与工程机械(2019年1期)2019-09-10