降低混凝土灌注樁造價(jià)的技術(shù)手段

（廣東博意建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 佛山 528312）

1 研究背景

建筑工程項(xiàng)目層數(shù)較多、場地地質(zhì)條件不理想時(shí)，需采用樁基礎(chǔ)將建筑物的重量傳到深層土層或巖層以減少沉降。受地質(zhì)條件或施工場地條件所限不能采用預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)制方樁的時(shí)候，一般采用混凝土灌注樁，但成本較高。國內(nèi)有幾種施工工藝可有效提高灌注樁的單樁承載力，減少總樁數(shù)；樁數(shù)不變的情況下可以減少樁長，達(dá)到節(jié)約造價(jià)、提高材料使用率的目的。項(xiàng)目開始之初，建設(shè)方的設(shè)計(jì)管理人員應(yīng)會(huì)同勘察、設(shè)計(jì)、施工等各方人員，共同研究制定項(xiàng)目的基礎(chǔ)方案，力求降低樁基礎(chǔ)的造價(jià)，為項(xiàng)目創(chuàng)造更大的效益。本文重點(diǎn)研究擠擴(kuò)灌注樁、后注漿灌注樁這2種工藝的最優(yōu)適用條件以及給項(xiàng)目帶來的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

2 擠擴(kuò)灌注樁

擠擴(kuò)灌注樁是在預(yù)鉆（沖）孔內(nèi)，放入專用的三岔雙缸液壓擠擴(kuò)裝置，按承載力要求和土層地質(zhì)條件在樁身適當(dāng)部位，通過擠擴(kuò)裝置雙向油缸的內(nèi)外活塞桿進(jìn)行大小相等、方向相反的豎向移動(dòng)帶動(dòng)3對等長擠擴(kuò)臂對土體進(jìn)行水平向擠壓，擠擴(kuò)出互成120°夾角的3岔狀或3n岔狀（n為同一水平面上的轉(zhuǎn)位擠擴(kuò)次數(shù)）的上下對稱的擴(kuò)大腔或經(jīng)多次擠擴(kuò)形成近似雙圓錐盤狀上下對稱的擴(kuò)大腔，成腔后提出三岔雙缸液壓擠擴(kuò)裝置，放入鋼筋籠，灌注混凝土，制成由樁身、承力岔、承力盤和樁根共同承載的鋼筋混凝土灌注樁。具體的適用條件、設(shè)備參數(shù)、設(shè)計(jì)及施工要求等可參考JGJ 171—2009《三岔雙向擠擴(kuò)灌注樁設(shè)計(jì)規(guī)程》。各地區(qū)也編寫了地方規(guī)程，如山東省DBJ 14-019—2002《擠擴(kuò)灌注樁技術(shù)規(guī)程》、天津市DB 29-65—2004《擠擴(kuò)灌注樁技術(shù)規(guī)程》、中國鐵路總公司Q/CR 9401—2017《鐵路工程旋挖擠擴(kuò)灌注樁技術(shù)規(guī)程》，河北省DB13/T 999—2008《公路橋涵多節(jié)三岔（DX）擠擴(kuò)灌注樁技術(shù)規(guī)程》等。

根據(jù)土層的分布特性，可將多個(gè)承力盤設(shè)置在不同深度且承載力較高的土層中，旋挖擠擴(kuò)形成承力盤的多層承載，以獲得較高的盤端阻力。擠擴(kuò)樁的承載力主要來自于承力盤端部，基樁根部的附加應(yīng)力急劇減少，與直孔樁有很大不同。因此，即使樁孔底存在一些沉渣，也不會(huì)對擠擴(kuò)樁的承載力或剛度造成較大影響。

承力盤的底面是傾斜向樁孔的較大角度斜面，鉆孔泥渣無法留存，從而保證了從受荷一開始承力盤的支撐剛度得以發(fā)揮。以往工程實(shí)測沉降觀測資料表明，擠擴(kuò)灌注樁沉降量比相同地質(zhì)條件下的等直徑灌注樁減少30%～60%。這個(gè)也是擠擴(kuò)灌注樁在鐵道運(yùn)輸項(xiàng)目、公路運(yùn)輸項(xiàng)目、石油倉儲(chǔ)項(xiàng)目得到廣泛應(yīng)用的原因。

施工時(shí)，旋挖擠擴(kuò)一體化設(shè)備搭載在旋挖鉆機(jī)上，擴(kuò)頭設(shè)備包括油缸、外活塞桿、內(nèi)活塞桿、三岔擠擴(kuò)臂。無需外部供電，成盤速度快、質(zhì)量高，駕駛室中設(shè)有擴(kuò)盤數(shù)字化監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了隱蔽工程可監(jiān)控化。對黏性土、粉土、砂土、卵石層、礫石層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化巖層等土層可直接采用擠擴(kuò)臂成盤；對中風(fēng)化巖層可在擠擴(kuò)臂的螺栓孔中安裝合金材料的硬巖截齒，采用旋轉(zhuǎn)切削巖石方式成盤。土層中每樁需要增加1～2h的擴(kuò)孔工期，硬質(zhì)巖層的擴(kuò)孔時(shí)間要更長，總體而言對總工期無明顯影響。

3 后注漿灌注樁

樁端樁側(cè)后注（壓）漿技術(shù)能有效降低樁側(cè)泥皮和樁端沉渣對灌注樁承載力及剛度的不利影響，改善樁基荷載傳遞特性，增強(qiáng)樁底土體和樁側(cè)土體的強(qiáng)度和剛度，從而提高樁的極限承載力。近年來該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，在此不再贅述。

值得注意的是，后注漿技術(shù)在施工過程中須嚴(yán)格控制注漿的壓力、瞬時(shí)流量、總流量的變化，避免質(zhì)量事故。某自動(dòng)控制系統(tǒng)對某根樁的注漿記錄，完整記錄了各個(gè)時(shí)間的瞬時(shí)流量、壓力、總水泥用量等，如圖1所示。

4 采用不同灌注樁施工技術(shù)的基礎(chǔ)造價(jià)對比

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，后注漿灌注樁、擠擴(kuò)灌注樁比普通灌注樁成本低。為進(jìn)一步科學(xué)地研究擠擴(kuò)灌注樁、普通灌注樁和后注漿灌注樁的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，以廣東省佛山市順德區(qū)某商業(yè)廣場項(xiàng)目為例，進(jìn)行3種樁型的設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)性對比分析。樁基礎(chǔ)綜合單價(jià)的計(jì)算采用碧桂園集團(tuán)《樁基礎(chǔ)&基坑支護(hù)全費(fèi)用綜合包干單價(jià)表20180501》。

廣東省佛山市順德區(qū)某商業(yè)廣場項(xiàng)目的地質(zhì)特點(diǎn)是場地地質(zhì)條件良好且基巖埋深不大。3種工藝的單樁指標(biāo)分析如表1所示。

相較于灌注樁，擠擴(kuò)樁增加造價(jià)8.3%，后注漿灌注樁增加造價(jià)3.7%。該種土層地質(zhì)條件下，灌注樁最經(jīng)濟(jì)。

理論造價(jià)橫向比較：為驗(yàn)證其他類似場地的普遍情況，假定只有一個(gè)單一土層場地，厚度為10～58m，土層下即為中風(fēng)化巖層，計(jì)算中風(fēng)化巖層埋深不同時(shí)各樁型經(jīng)濟(jì)性，以直徑800mm的灌注樁所需成本為研究對象，計(jì)算結(jié)果如圖2所示。

后注漿灌注樁采用全長側(cè)注漿，樁端為巖層，不考慮端阻力增大系數(shù)；擠擴(kuò)樁按每7～10m設(shè)置一個(gè)承力盤布置；3種樁型入巖長度相同，入巖段承載力及造價(jià)均相同，因此統(tǒng)一不考慮入巖段側(cè)阻力，只考慮端阻力。土層及巖層承載力參數(shù)如下：場地所有土層側(cè)阻力特征值平均為30kPa；巖層端阻力特征值為2 300kPa；后注漿側(cè)阻增強(qiáng)系數(shù)為1.4；后注漿端阻增強(qiáng)系數(shù)為1；擠擴(kuò)樁承力盤端阻力特征值為300kPa。

表1 經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果

結(jié)合分析案例可得出結(jié)論：場地存在巖層且埋深不大時(shí)，采用普通灌注樁經(jīng)濟(jì)性最好。若同時(shí)滿足下面2個(gè)條件：巖層埋深和中間土層的端阻力較大時(shí)，建議采用擠擴(kuò)樁灌注技術(shù)。

5 結(jié)語

1）樁端持力層為基巖且?guī)r面埋深較大，建議采用普通灌注樁。

圖1 后注漿自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

圖2 巖層埋深不同的性價(jià)比計(jì)算結(jié)果

2）當(dāng)樁端持力層不是基巖且樁側(cè)大部分土層端阻力特征值大于500kPa時(shí)，擠擴(kuò)灌注樁造價(jià)最優(yōu)。

3）當(dāng)樁端持力層不是基巖且樁側(cè)大部分土層端阻力特征值小于500kPa時(shí)，建議優(yōu)先采用后注漿灌注樁；當(dāng)樁端持力層為卵石層時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢更明顯。后注漿灌注樁造價(jià)優(yōu)于擠擴(kuò)灌注樁和普通灌注樁。

4）除了基巖埋深較小的情況，采用擠擴(kuò)灌注樁、后注漿灌注樁均能替代普通灌注樁并能有效降低成本13%～41.9%，建議采用。

根據(jù)造價(jià)計(jì)算和分析來選擇灌注樁方案，以供建設(shè)單位、設(shè)計(jì)、造價(jià)等相關(guān)技術(shù)人員參考。