盧炳斗 （合肥工業(yè)大學設計院（集團）有限公司，安徽 合肥 230009）

0 前言

隨著城市建設的高速發(fā)展，土地資源愈發(fā)稀缺，對建筑物高度要求越來越高，導致此類建筑物的基礎荷載較大，一般的天然地基承載力無法滿足設計要求。樁基礎是一種成熟的基礎形式，樁基礎提供的承載力高，布置靈活，因此在實際工程中被廣泛應用。本文以實際工程為例，主要分析了常用的兩種成孔工藝灌注樁的承載力和經(jīng)濟性能，為今后類似的樁基礎設計項目的選型提供參考[1]。

1 工程概況

本工程為某高校工程管理與智能制造研究中心大樓，建筑面積約19 088m2，其中地下一層，地上15層，建筑高度 65.1m，建筑平面尺寸為51.0m x24.9m，基礎設計等級為甲級，墻、柱平面布置如圖1所示。

2 地質(zhì)特征

2.1 地基巖土的構(gòu)成

圖1 墻柱平面布置圖

擬建場地地形高差較大，場地屬江淮沖積平原地貌單元，微地貌為崗地，場地上部第四系覆蓋地層結(jié)構(gòu)簡單，上部填土厚度不均，均勻性較差，下部黏性土、泥質(zhì)砂巖層分布連續(xù)，厚度穩(wěn)定，性質(zhì)較好。綜合評價場地巖土層均勻性一般。場地地表向下巖土層分布見表1所示。

2.2 水文地質(zhì)條件

擬建場地地下水類型為上層滯水及基巖裂隙水。上層滯水主要賦存于①層雜填土中，無自由穩(wěn)定水面，主要補給來源為大氣降水，地下水位隨季節(jié)變化，主要以蒸發(fā)方式排泄。基巖裂隙水主要賦存于④層強風化泥質(zhì)砂巖中?？碧狡陂g測得地下水位（靜止）埋深 2.20～3.20m，其靜止標高為 19.0～20.0m。

3 基礎選型

本工程跨度較大，樓面活荷載標準值亦較大，導致柱下標準組合最大軸力平均在15000kN～21000kN之間，最大柱下軸力達到25000kN，綜合比較了預應力管樁、CFG樁地基處理、干作業(yè)成孔灌注樁，針對上述柱下軸力最后采用了干作業(yè)成孔灌注樁基礎。

干作業(yè)成孔灌注樁按照工藝和設備可分為人工挖孔灌注樁和鋼套筒護壁干作業(yè)機械旋挖成孔灌注樁。兩種樁的綜合比較詳見表2所列。

3.1 實際單樁承載力特征值計算（以ZH2.0-3.4單樁為例）

人工挖孔樁：

根據(jù)《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ 94-2008）中的式 5.3.5：

其中，u為鋼筋混凝土護壁外圍的周長，u=3.14×(2.0+0.3)=7.2m，考慮了護壁厚度對樁身摩阻力了實際貢獻作用。

鋼套筒護壁干作業(yè)機械旋挖成孔灌注樁：

巖土分布一覽表 表1

樁基綜合性能對比表 表2

根據(jù)《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ 94-2008）式 5.3.5：

其中，u為樁身的實際周長，忽略鋼套管的厚度影響，u=3.14×2.0=6.28m。

通過兩種樁型的實際承載力計算，由于成孔工藝的需要，人工挖孔樁的混凝土護壁對實際單樁承載力較計算承載力有將近700kN的提高，此提高部分承載力僅在混凝土護壁振搗密實時才能夠被考慮，但就目前的施工質(zhì)量難以保證此要求，利用護壁對承載力的提高存在較大的安全隱患，而僅作為一種安全的儲備，而相比較鋼套筒成孔樁，由于鋼套筒厚度在單樁承載力計算中可忽略不計，單樁實際承載力與單樁計算承載力具有較高的一致性[2][5]。

3.2 經(jīng)濟性（以ZH2.0-3.4單樁為例）

人工挖孔樁護壁材料費計算（取1m長為計算單元）：

① 混凝土 ：0.25×3.14×（2.32-2.02）×1×300=304元/m；其中，混凝土單價按市場參考價300元/m3計算。

②鋼筋：（3.14×2.3×8＋50×1）×0.395×3.80=162元 /m；其中，鋼筋單價按市場參考價3800元/t計算。

③合計：每米鋼筋混凝土護壁材料費為：466元/m。

圖2 樁身護壁配筋詳圖

鋼套筒護壁干作業(yè)機械旋挖成孔灌注樁：由于無混凝土護壁，僅計入鋼套筒成孔直接機械費用為220元/m。

通過兩種樁型的經(jīng)濟性比較，在樁身費用相同的前提下，人工挖孔樁的護壁材料費是鋼套筒護壁干作業(yè)機械旋挖成孔灌注樁機械直接費的2倍左右，其中還未考慮人工挖孔樁護壁的人工費和機械費用等直接費用，可以看出鋼套筒挖孔樁的經(jīng)濟性遠遠高于人孔挖孔樁。

綜上所述，鋼套筒護壁干作業(yè)機械旋挖成孔灌注樁無論在造價、進度、安全性等諸多方面都具有較大的優(yōu)勢，而且也能為本工程較大的基礎反力提供較高的承載力，相對人工挖孔樁而言，除了上述各方面的不利情況，而且在第④層強風化泥質(zhì)砂巖中存在大量裂隙水，對人工挖孔樁成孔產(chǎn)生極大的安全隱患，最終本工程采用了鋼套筒護壁干作業(yè)機械旋挖成孔灌注樁[3]。

4 結(jié)論

鋼套筒護壁干作業(yè)機械旋挖成孔灌注樁主要采用卡拔機將鋼套管預先沉入強風化巖層的頂面，采用旋挖機、擴孔器、清孔器在套管內(nèi)取土、擴底、清孔，在澆筑樁身混凝土的過程中拔出鋼套管，成樁質(zhì)量好、無泥漿污染、綠色環(huán)保、減少混凝土充盈系數(shù)，尤其適用于流沙、喀斯特地貌、超高回填等各種復雜地層的樁基施工，且具備較高的安全性和經(jīng)濟性。

一個項目經(jīng)濟性、工期長短，很大程度取決于地下工程的施工。因此，在工期緊、場地地質(zhì)條件復雜的情況下，選擇合理的樁基方案特別重要。該項目結(jié)合實際工程和場地地質(zhì)條件，對可選的二個樁基方案進行綜合對比，合理地選定了鋼套筒護壁干作業(yè)機械旋挖成孔灌注樁作為該項目的主要基礎形式。實踐證明，該基礎型式在此項目的應用是成功的，可節(jié)約成本，縮短工期，達到了預期目標[4]。