從基坑圍護(hù)體系談 PC 工法組合樁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)前景

近年來(lái)，國(guó)務(wù)院及各重點(diǎn)省市不斷推廣綠色施工，在綠色施工方面進(jìn)行了許多創(chuàng)新與探索。PC 工法組合鋼管樁是近年來(lái)的一種新型綠色環(huán)保圍護(hù)方式，是從拉森鋼板樁改進(jìn)優(yōu)化而來(lái)。在許多深基坑圍護(hù)工程中拉森鋼板樁的截面剛度不夠，需要多層撐錨結(jié)構(gòu)，施工難度大，施工工期長(zhǎng)，于是 PC 組合鋼管樁便應(yīng)運(yùn)而生。本文通過(guò)對(duì)兩個(gè)公建項(xiàng)目的不同圍護(hù)方案的主要結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行量?jī)r(jià)分析，探討 PC 工法組合鋼管樁與鉆孔灌注樁的關(guān)鍵成本差異，從投資決策及政策支持方面提出建議。

1 基坑圍護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀及更新

1.1 地下空間資源的有效開(kāi)發(fā)利用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷加速，對(duì)地下空間資源的有效開(kāi)發(fā)利用已成為社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。

目前國(guó)內(nèi)主要的深基坑支護(hù)類型有∶復(fù)合土釘墻、排樁支護(hù)(樁錨、樁撐、雙排樁、“樁墻合一”)、新型地下連續(xù)墻、逆作法、緊鄰建筑物“無(wú)肥槽”基坑支護(hù)方法、人工凍結(jié)法、聯(lián)合支護(hù)(土釘墻+樁錨、土釘墻+樁撐、土釘墻+地下連續(xù)墻等)。

地下空間開(kāi)發(fā)規(guī)模的增大以及日益復(fù)雜的周圍環(huán)境，對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)的要求也越來(lái)越高?；硬粩嘞颉吧?、大、近”方向發(fā)展。為了保證復(fù)雜環(huán)境下基坑工程順利施工，以及主體地下結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的安全，積極貫徹綠色環(huán)保施工和建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)的發(fā)展理念。隨著對(duì)基坑側(cè)壁、周邊土體、周圍環(huán)境的支擋、加固及保護(hù)措施的要求越來(lái)越高，使得深基坑的開(kāi)挖與支護(hù)引起了各方面的廣泛重視，新的技術(shù)、方法、工藝也隨之不斷涌現(xiàn)。

1.2 PC 工法組合樁新工藝

PC 工法組合樁就是新工藝中的一種，即通過(guò)連接企口將鋼管樁與拉森樁連接成整體鋼質(zhì)連續(xù)墻體，地下室施工完成后拔出鋼管樁和拉森樁，鋼管樁和拉森樁可回收、重復(fù)施工利用，鋼管樁和拉森樁具有較強(qiáng)的抗彎性和抗斷性。在兼顧施工安全以及綠色環(huán)保的同時(shí)，成本可控也是工程建設(shè)中不可忽視的一點(diǎn)。本文主要闡述其在項(xiàng)目中的實(shí)際運(yùn)用以及成本分析。

2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

2.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目一 位于上海市浦東新區(qū)臨港綜合區(qū)，項(xiàng)目圍護(hù)體系采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，鉆孔灌注樁+三軸攪拌樁止水帷幕+2 道混凝土支撐體系；項(xiàng)目二 位于上海市普陀區(qū)，圍護(hù)體系采用 PC 工法組合鋼管樁+2 道鋼支撐體系。兩個(gè)項(xiàng)目均為兩層地下室結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目概況基本一致，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度要求也差不多，但分別采用兩種不同結(jié)構(gòu)形式的圍護(hù)體系。

兩個(gè)項(xiàng)目的工程概況對(duì)比詳見(jiàn)表1，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)比詳見(jiàn)表2。

表1 工程（技術(shù)要求）概況對(duì)比

表2 結(jié)構(gòu)形式對(duì)比

3.2 材料消耗量指標(biāo)

項(xiàng)目建筑與裝飾部分工程量按 GB 50500-2013《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》計(jì)算規(guī)則計(jì)算，所得主要工程量指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 消耗量指標(biāo)對(duì)比

2.3 造價(jià)指標(biāo)

兩個(gè)項(xiàng)目的工程計(jì)價(jià)模式均采用《上海市建筑裝飾工程預(yù)算定額（2016）》及有關(guān)規(guī)定和文件的計(jì)算規(guī)則。項(xiàng)目一的人工、材料、機(jī)械單價(jià)按“上海建設(shè)工程造價(jià)信息平臺(tái)”公布的 2021 年 9 月的工料機(jī)信息價(jià)計(jì)取，項(xiàng)目二實(shí)際施工時(shí)間為 2020 年 12 月，對(duì)比時(shí)將相應(yīng)的人工、材料、機(jī)械單價(jià)換算成 2021 年 9 月份的信息價(jià)，同時(shí)，項(xiàng)目工期均按 3 個(gè)月考慮，所得出造價(jià)指標(biāo)（延米指標(biāo)和平米指標(biāo)）見(jiàn)表4。

表4 造價(jià)指標(biāo)對(duì)比

在計(jì)價(jià)原則和取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)相同的原則下，P C 工法樁形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（含圍護(hù)及支撐）造價(jià)延米指標(biāo)為 37 162.52 元/m，灌注樁形式的 48 392.65 元/m，PC 工法樁較灌注樁體系減少 23.21%，PC 工法樁由于其自身具有止水的效果，所以不需要額外打三軸攪拌樁止水帷幕，降低了造價(jià)約 9.02%。

2.4 影響 PC 工法樁造價(jià)的關(guān)鍵因素

對(duì)于 PC 工法組合樁形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，鋼管樁Φ915 mm×14 mm、拉森 IV 鋼板樁均為可回收，影響其造價(jià)的關(guān)鍵因素為型鋼用量以及型鋼的租賃期，型鋼用量一般根據(jù)基坑的形式、圍護(hù)剛度要求以及周邊要求等決定，可優(yōu)化的空間較為有限，而型鋼租賃期主要取決于地下室的施工工期，項(xiàng)目二的地下室計(jì)劃工期為 3 個(gè)月，項(xiàng)目型鋼消耗量為 10.09 t/m，按市場(chǎng)租賃價(jià) 284 元/(t·月）計(jì)算，可以得出延米造價(jià)指標(biāo)隨項(xiàng)目工期的線性關(guān)系圖，同時(shí)對(duì)比項(xiàng)目一的灌注樁延米造價(jià)指標(biāo)，如圖1 所示。

圖1 延米造價(jià)指標(biāo)與工期關(guān)系圖

從圖1 中不難發(fā)現(xiàn)，工期對(duì) PC 工法樁的造價(jià)影響較大，工期從 1 個(gè)月到 10 個(gè)月，造價(jià)幾乎翻了一番，當(dāng)工期在 7 個(gè)月內(nèi)，PC 工法樁的造價(jià)低于灌注樁，當(dāng)工期超過(guò) 7 個(gè)月，則采用灌注樁更為經(jīng)濟(jì)。對(duì)于本文中的兩個(gè)項(xiàng)目，由于地下室較小，工期在 3 個(gè)月左右，但即便針對(duì)較大的地下室，工期一般也就在 5 至 6 個(gè)月，所以采用 PC 工法組合樁，其造價(jià)均低于灌注樁，是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的首選結(jié)構(gòu)形式。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

PC 工法組合樁的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是其本身的造價(jià)，主要由打拔費(fèi)和租賃費(fèi)組成，相較于灌注樁而言可節(jié)約造價(jià)約 20%，尤其是針對(duì)地下室工期較短的項(xiàng)目，更能發(fā)揮其造價(jià)優(yōu)勢(shì)；二是圍護(hù)本身的施工工期，項(xiàng)目二采用的 PC 工法樁，按照 1 臺(tái)施工設(shè)備每天打 15 根計(jì)算，需要工期約 15 d，而項(xiàng)目一采用的灌注樁，按照每 3 臺(tái)施工設(shè)備每天完成 120 m3計(jì)算，需要工期約 25 d。由此可見(jiàn)，項(xiàng)目二在僅有 1 臺(tái)施工設(shè)備的前提下，依然能比項(xiàng)目一提前完成。這對(duì)后續(xù)主體結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度有著非常重要的影響，同時(shí)由于總工期的提前帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益更是非?？捎^的。同時(shí)，PC 工法樁可快速分期分段施工，進(jìn)出場(chǎng)地機(jī)械費(fèi)低，不需要像灌注樁考慮養(yǎng)護(hù)時(shí)間。這些都大大提升了其經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 環(huán)境效益

PC 工法組合樁主要采用的是鋼管樁和拉森鋼板樁，其最大的特點(diǎn)是可回收，環(huán)保無(wú)污染，無(wú)需考慮水電配套，相較于傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁，不僅可以減少鋼筋混凝土材料的使用，而且沒(méi)有泥漿污染，是一種綠色的圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系。根據(jù) PC 工法技術(shù)交流會(huì)的初步統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)如果每年使用 PC 工法樁，將可以節(jié)約鋼筋約 10 萬(wàn) t，節(jié)約混凝土約 100 萬(wàn) m3，節(jié)約水泥約 12 萬(wàn) t，減少碳排放約 40 萬(wàn) t。面對(duì)環(huán)境日益嚴(yán)峻的今天，使用 PC 工法樁更是響應(yīng)了國(guó)家“低碳環(huán)保”的政治理念。

另一方面，像灌注樁這樣的傳統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，均在地下形成了永久性障礙物，而 PC 工法樁由于其可回收性，不僅重復(fù)利用了資源，更減少了對(duì)地下空間的影響，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度考慮，使用 PC 工法樁更有利于未來(lái)的重新規(guī)劃和建設(shè)。

4 結(jié) 語(yǔ)

PC 工法組合樁的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，目前在長(zhǎng)江三角洲一帶的運(yùn)用較為廣泛。其兼顧了抗彎剛度強(qiáng)、止水效果好、施工簡(jiǎn)便快捷、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，能適用于 7～18 m 深度的基坑，在一定程度上保障了深基坑的安全性和經(jīng)濟(jì)性，是一種值得推廣的新型圍護(hù)工藝。本文根據(jù)現(xiàn)有項(xiàng)目取得的經(jīng)驗(yàn)，對(duì) PC 工法樁和灌注樁的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比研究，為后續(xù)不斷完善和發(fā)展 PC 工法樁提供了借鑒意義。