螺桿樁技術(shù)與CFG樁技術(shù)可行性分析與經(jīng)濟(jì)性比較

摘要：通過對螺桿樁技術(shù)與CFG樁技術(shù)可行性分析與經(jīng)濟(jì)性比較，找出技術(shù)可行遣價較低則樁型在唐山加以推廣。

關(guān)鍵詞：螺桿樁 CFG樁 技術(shù)可行性 經(jīng)濟(jì)性比較

中圖分類號：TU470 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0045-01

1.技術(shù)性分析

1.1螺桿樁技術(shù)與CFG樁技術(shù)簡介

螺桿樁技術(shù)是在高強(qiáng)度鋼纖維混凝土預(yù)制螺紋樁和長螺旋灌注樁的基礎(chǔ)上創(chuàng)新而成，其主要技術(shù)特征表現(xiàn)為樁的“上部為直柱型，下部為螺絲型”。采用常規(guī)混凝土灌注和獨立的施工工法形成螺桿樁，達(dá)到了高強(qiáng)度鋼纖維混凝土全螺紋預(yù)制樁的承載力水平，并在保持其優(yōu)點的同時，更具有強(qiáng)度高。素螺桿樁也可以說是改良型CFG樁。CFG樁是英文Cement Fly-ash Gravel Pile的縮寫，意為水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，一般采用長螺旋鉆孔工藝成樁可變強(qiáng)度樁。通過調(diào)整水泥摻量及配比，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。

1.2螺桿樁技術(shù)與CFG樁技術(shù)的對比

螺桿樁與CFG樁在不配筋的情況下（復(fù)合地基）的分析：相同點：兩種樁型均是樁間土和增強(qiáng)體（樁）共同承擔(dān)荷載，是由樁間土承載力和單樁承載力進(jìn)行合理組合疊加，必須指出此種地基承載力不是天然地基與單樁承載力的簡單疊加，需對各種因素綜合考慮。不同點：螺桿樁與CFG樁對比在成樁工藝上與受力原理上做了進(jìn)一步的改進(jìn)。眾所周知在正常受力情況下樁的應(yīng)力分布是從上到下逐漸減小的。CFG樁是直柱型樁，在樁的下半部分由于上半部分樁摩阻力的影響，樁的直徑就有些浪費。螺桿樁則把樁分成了兩段，上部為直柱型樁下部當(dāng)應(yīng)力小的部分在滿足抗壓的情況下改成了螺絲型。這樣樁“上部為直柱型，下部為螺絲型”，樁體幾何斷面更符合附加應(yīng)力場由上而下減少的分布規(guī)律。采用了變截面的構(gòu)造形狀，滿足了附加應(yīng)力的分布規(guī)律和應(yīng)力分擔(dān)比及剛度變化的要求，調(diào)整了土與樁之間的作用，樁側(cè)土體應(yīng)力分?jǐn)偙燃皯?yīng)力擴(kuò)散度提高，樁端荷載減少，使樁身受力與土體受力協(xié)調(diào)一致。樁歸類于半擠土成型樁。螺桿樁改變了樁與土體之間相互作用的模式，樁與土界面構(gòu)成了機(jī)械型咬合。將常識中“螺絲釘比釘子牢固”的道理運用在樁施工中，使其更牢固的特點得以實現(xiàn)。這樣更好的發(fā)揮了樁與土二者的共同作用，有利于更好的減少建筑物的沉降。且由于由螺絲型較直柱型截面面積減小，故材料用量也有一定的減少，經(jīng)濟(jì)性也取得了一定的效果。

2.工程應(yīng)用實例

2.1工程概況

唐山市樂亭縣某住宅小區(qū)305#樓項目，此項目為地下兩層，地上18層的住宅，高度52.6m，上部結(jié)構(gòu)為剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)防烈度為7度，基本地震加速度為0.15g，擬采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為-6.4m。相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時基底壓力值P為330KPa。擬建場地基本平緩，場地及附近不存在第四系活動斷層，場地較穩(wěn)定。不存在液化現(xiàn)象，為可進(jìn)行建設(shè)的一般場地。

2.2地層簡況

地質(zhì)勘察報告顯示，構(gòu)成場地的地層自上而下依次為：填土、粉土、粉砂、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、粉土、細(xì)砂、中砂、粉土、細(xì)砂等組成。場地較穩(wěn)定。穩(wěn)定地下水位埋深為，3.6-5.8m，地下水類型為第四系孔隙水。地下水和土對混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性?；A(chǔ)坐落于第2層粉土，地基承載力為100 KPa。樁端坐落于第6層細(xì)砂，樁端阻力特征值為1300 KPa。

2.3地基處理方案分析

根據(jù)勘察單位提供的《唐山市樂亭縣某小區(qū)巖土工程勘察報告》，擬建建筑采用天然地基方案不成立，借鑒唐山市的地基處理經(jīng)驗，本工程最后確定為采用復(fù)合地基。建筑物以第二層粉土（地基承載力fak=100 KPa）作為持力層，持力層范圍內(nèi)地基土分布均勻不存在不利地質(zhì)，樁端坐落于第6層細(xì)砂。經(jīng)分析對比我院為甲方設(shè)計了兩套方案，分別為CFG樁、素螺桿樁。現(xiàn)結(jié)合場地地質(zhì)條件對這兩種方案進(jìn)行分析如下：（1）CFG樁：CFG樁在唐山地區(qū)應(yīng)用比較廣泛，施工經(jīng)驗比較多，工程實際效果也不錯。本工程采用矩形布樁，樁徑采用400mm，樁間距為1.6m×1.7m，樁長為17.0m。優(yōu)點：施工速度快，造價低，地基均勻性好，施工工藝簡單，質(zhì)量易于控制，當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗較豐富。缺點：取土量大，樁孔易塌孔，且鉆具轉(zhuǎn)速高，施工過程中人員應(yīng)與鉆具保持安全距離，避免被鉆具上落下的土石砸中造成傷亡事故。單樁承載力特征值取為為700kN，選用C25混凝土，樁間距為1.6m×1.7m，樁長為17m。處理后地基承載力為330 KPa。（2）素混凝土螺桿樁，螺旋擠土成孔，成孔過程樁對周圍土體進(jìn)行排擠，使地基土的側(cè)向壓力增加。本工程采用矩形布樁，樁徑采用400mm，樁間距為2.0m×2.0m，樁長為17.0m。優(yōu)點：除具有CFG樁的有點外，取土量小，不存在樁端虛土問題。單樁承載力特征值取為1040kN，選用C25混凝土，樁間距為2.0m×2.0m，樁長為17m。處理后地基承載力為330 KPa。

2.4經(jīng)濟(jì)造價對比

根據(jù)場地地質(zhì)條件及施工經(jīng)驗，對本工程兩種樁型進(jìn)行如下經(jīng)濟(jì)對比：（1）CFG樁：CFG布樁總數(shù)為300根，樁長為17.0m，樁徑400mm，市場單價600元/m³。預(yù)計工程造價為38.4萬元。（2）素混凝土螺桿樁：布樁總數(shù)為210根，樁長為17.0，樁徑為400mm，市場單價800元/立方米。預(yù)計工程造價30.5萬元。通過對CFG樁及素混凝土螺桿樁這兩種地基方案分析，及兩者的經(jīng)濟(jì)性分析，二者的效果素混凝土螺桿樁較好，螺桿樁的實際受力原理較優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)效果經(jīng)濟(jì)。故甲方最后采用素混凝土螺桿樁，樁徑為400mm，樁距為2.0m×2.0m，有效樁長為17.0m。樁身采用C25混凝土，成孔采用長螺旋成孔。處理后地基承載力不小于330 KPa。

2.5荷載試驗

施工完畢后甲方聘請了具有資質(zhì)的單位對處理后的地基做了3組靜載試驗與3組單樁載荷試驗。當(dāng)荷載加載到設(shè)計要求的2倍時單樁沉降值為15mm，滿足驗樁要求，故終止了試驗，未加載到極限荷載。測試結(jié)果表明，地基承載力特征值大于330KPa，能夠達(dá)到設(shè)計單位的要求。

3.結(jié)語

經(jīng)上述分析螺桿樁在提高承載力和降低混凝土用量方面比CFG樁有較好的效果。螺桿樁由于是新型樁，故在以后工程中應(yīng)大力推廣。在已建實際工程竣工后沉降觀測中素螺桿樁處理的地基，建筑物的變形與不均勻沉降均滿足設(shè)計要求且沉降均勻，已取得了一定的經(jīng)濟(jì)效果。