旋挖桩\PHC桩\螺杆桩
2018-11-11 9:39:21 点击：
重庆、四川等西南地区不同区县地质条件变化很大，随着人工挖孔桩的逐步禁用，如何选择合适重庆不同地质条件下桩基础的不同形式，已经是每个结构设计师需要慎重面对的问题。本文就重庆常见的三种基础形式旋挖桩、PHC桩、螺杆桩进行研究比较。
关键词：旋挖桩 PHC桩 螺杆桩 化学泥浆 聚合物泥浆
一、前言
随着房地产市场的不景气，整个经济大环境低迷。业主对工程见着投资成本的控制越来
越重视，对设计院的要求也越来越高。基础造价在整个土建投资成本中占据很大的比重。如何最大限度的节省基础造价，对整个工程投资的控制至关重要。对于深基础而言，如何选择合适的桩基础形式是一切问题的根源。
最近，院里承接了一项设计任务――四川省绿然商贸有限责任公司西部国际技术合作产业园服务中心项目。整个项目一期十几万方。其中有十栋高层，针对高层基础形式的选择我们院组织了深入的考察和研究。并最终选择了PHC桩的基础形式。
二、旋挖桩、PHC桩、螺杆桩的主要适用范围
2.1旋挖桩
旋挖桩适用于各种土质层（填土层、黏土层、粉土层、淤泥层、砂土层）和砂类土、以
及短螺旋不能钻进的碎（卵石）土。采用岩心钻头还可嵌入岩层。适用于岩石、灰岩、花岗岩等土层。软弱地层中成孔速度较快，如有塌孔情况可采用套管跟管钻进或钢护筒护壁的方法处理。旋挖桩存在一个清孔难，桩身质量难以保证的问题。
2.2 PHC桩
预应力管桩用于基岩埋藏较浅（约10-30 m）、且基岩风化严重、强风化岩层较厚、其上还有一层全风化岩层和风化残积土的地质条件。管桩基础的持力层选在较厚的强风化或全风化、坚硬的粘性土层、密实的碎石土层中。预应力管桩桩尖穿透覆盖层，最后进入持力层中一定深度．持力层经过剧烈挤压．承载力就大为提高．管桩基础成为磨擦端承桩或端承磨擦桩．这样管桩强度高．单桩承载力大的特点就能得到充分发挥。
但在下列条件下不宜采用预应力管桩：(1)孤石和障碍物多的地层；(2)有坚硬夹层的地区；(3)石灰岩地层；(4)从较塑层突变到特别坚硬层的地区。
2.3 螺杆桩
螺杆桩是一种新型桩，是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”组合式桩，该桩及成桩工法简称为螺杆桩技术。它主要适用于以下土层：深厚的回填土、软塑~坚硬粘性土、砂性土、粉土、密实砂层、湿陷性黄土、全~中风化岩层。
三、场地地质情况介绍
根据四川西勘正兴岩土工程有限公司提供的《射洪国际技术合作产业园配套中心一期工程岩土工程勘察报告》场地内土层情况大致如下：
勘探表明，拟建场地范围内地基土层由人工填筑土层、第四系冲洪积土层及下伏基岩组成，各地基土层构成及分布特征现由上至下分述如下：
（1）地基土构成特征
①杂填土（Q4ml）：棕褐色、杂色，由粘性土、砖瓦碎块、卵砾石等杂物组成，松散状，湿，层厚一般在0.4-1.0米之间变化。
②耕土（Q4pd）：黄褐色，杂色，由粘土性夹植物根系等组成。
质粘土（Q4al+ pl）：呈层状分布于整个场区，层厚约4.3-6.9米。
④粉土(Q4al+pl)：层中多分布粉砂团块，稍密状，很湿-饱和，层厚约1.1-4.1米。
⑤粉砂(Q4al+pl)：稍密状，饱和，层厚约1.0-3.5米。
⑥1松散卵石：卵石含量约为50～55%，粒径多为2.0-3.0cm，少量为5.0-8.0cm，排列混乱，大部分不接触，充填物为砂及砾石，颗粒级配较好，松散，钻进较容易，孔壁易垮塌。该层厚约1.0-2.1米。间断分布，N120修正击数一般小于3击，平均约2.7击。
⑥2稍密卵石：卵石含量约为55～60%，粒径多为2.0-5.0cm，含少量漂石，排列混乱，大部分不接触，充填物为砂及砾石，颗粒级配一般，钻进较容困难，孔壁易掉块，层厚约0.9-3.4米。N120修正击数一般为4～6击，平均约4.9击。
⑥3中密卵石：卵石含量约为60～65%，粒径多为3～8cm，由砂、砾石充填，颗粒级配一般，呈交错排列，大部分接触，钻进较困难，孔壁有坍塌现象，该层厚约0.9-3.4米， N120修正击数一般为6～11击，平均约7.6击。
⑥4密实卵石：粒径一般为5.0~10.0cm，个别大于50 cm，卵石含量大于65%，含较多漂（块石），由砂、砾石充填，颗粒级配较好，呈交错排列，接触连续，钻进很困难，孔壁较稳定，饱和，密实状，层厚约1.0-5.2米，其N120动力触探一般大于11击，平均13.2击。
⑦泥岩（J3S）：系侏罗系棕红色泥岩，泥质结构，层状构造，以粘土矿物为主，夹有少量粉砂质。层顶板埋深于地表下12.3-15.7米（对应标高315.95-319.21米），根据风化程度，分为强风化、中风化2个亚层，是场区主要的下卧层。
⑦1强风化泥岩：风化裂隙很发育，表层多风化为土状，岩芯破碎，多为薄饼及碎块状，向下渐变为中风化，层厚约为1.0-1.5米。
⑦2中风化泥岩：钙泥质胶结，具水平或斜交层理，该层顶面3.0米深度内岩体多呈薄饼-短柱状，向下岩体较完整，但隐蔽裂隙较发育，各结构岩石强度差异较大，岩芯为短－长柱状，长度10.00－40.00cm不等，夹泥质砂岩互层，偶夹石膏及方解石脉，局部可见溶蚀孔洞。本次勘察未揭穿该层，勘探最大揭露厚度为9.00米，根据现场钻探及区域地质资料，泥岩近水平沉积，其产状平缓，构造简单，无空洞等不良地质现象存在，完整性良好。
场地内地下水位很高，相对于建筑±0.000为-6.000米左右。
四、旋挖桩、PHC桩、螺杆桩基础方案必选
3.1桩基础的适用性
由于场地内存在很高的地下水位，采用旋挖桩容易塌孔，若采用全钢套筒或者泥浆护壁施工的话造价非常高。而且场地内会很脏，对周边环境影响较大。因此排除了采用旋挖桩的可能性，PHC桩和螺杆桩在存在地下水的情况下，都适用。而且都比较适合处理鹅卵石类的基础。并且，PHC桩和螺杆桩都为挤土桩，成桩时速度快、出土量少，施工现场清洁。
我们只能通过具体施工时，PHC桩和螺杆桩在造价上的一个必选。
3.2造价上比较
为了获得最真实的原始数据，我们去四川遂宁华建管桩和四川建华管桩进行了针对PHC桩的一个调查。同时还去重庆卓典建设工程有限公司重庆分公司进行了了解。
在土质均匀，不存在炸山回填的那种大孤石的情况下，对管桩和螺杆桩的价格进行了比对整理如下表。，这些价格都是建立在运送至四川省绿然商贸有限责任公司西部国际技术合作产业园服务中心项目为依据的。
管桩对比分析表
单位 圆桩 单价 运费 施工费 综合单价 单桩承载力
遂宁华建管桩 500 170 不考虑 50 220 2300KN（2700KN）
四川建华管桩 500 160 20 50 230 2300KN（2700KN）
重庆卓典建设工程有限公司 500 材料成本约120 180 约300 2700 KN左右
从上表可知，在一般情况下，针对射洪这个地区而言，管桩的造价要低于螺杆桩。
另外在交流的过程中我们了解到，在重庆、四川这些西南地区，PHC桩只能采用锤击桩，静压桩在西南地区的地质条件下，无法压入，无法成桩。锤击桩又存在不可避免的缺点，施工时噪音大，扰民。好在西部国际技术合作产业园服务中心项目所在位置为一个大型工业园，不存在扰民问题，可以采用锤击桩。
综合以上的比对，我们最终选择了PHC预应力高强度混凝土管桩。
关键词：旋挖桩 PHC桩 螺杆桩 化学泥浆 聚合物泥浆
一、前言
随着房地产市场的不景气，整个经济大环境低迷。业主对工程见着投资成本的控制越来
越重视，对设计院的要求也越来越高。基础造价在整个土建投资成本中占据很大的比重。如何最大限度的节省基础造价，对整个工程投资的控制至关重要。对于深基础而言，如何选择合适的桩基础形式是一切问题的根源。
最近，院里承接了一项设计任务――四川省绿然商贸有限责任公司西部国际技术合作产业园服务中心项目。整个项目一期十几万方。其中有十栋高层，针对高层基础形式的选择我们院组织了深入的考察和研究。并最终选择了PHC桩的基础形式。
二、旋挖桩、PHC桩、螺杆桩的主要适用范围
2.1旋挖桩
旋挖桩适用于各种土质层（填土层、黏土层、粉土层、淤泥层、砂土层）和砂类土、以
及短螺旋不能钻进的碎（卵石）土。采用岩心钻头还可嵌入岩层。适用于岩石、灰岩、花岗岩等土层。软弱地层中成孔速度较快，如有塌孔情况可采用套管跟管钻进或钢护筒护壁的方法处理。旋挖桩存在一个清孔难，桩身质量难以保证的问题。
2.2 PHC桩
预应力管桩用于基岩埋藏较浅（约10-30 m）、且基岩风化严重、强风化岩层较厚、其上还有一层全风化岩层和风化残积土的地质条件。管桩基础的持力层选在较厚的强风化或全风化、坚硬的粘性土层、密实的碎石土层中。预应力管桩桩尖穿透覆盖层，最后进入持力层中一定深度．持力层经过剧烈挤压．承载力就大为提高．管桩基础成为磨擦端承桩或端承磨擦桩．这样管桩强度高．单桩承载力大的特点就能得到充分发挥。
但在下列条件下不宜采用预应力管桩：(1)孤石和障碍物多的地层；(2)有坚硬夹层的地区；(3)石灰岩地层；(4)从较塑层突变到特别坚硬层的地区。
2.3 螺杆桩
螺杆桩是一种新型桩，是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”组合式桩，该桩及成桩工法简称为螺杆桩技术。它主要适用于以下土层：深厚的回填土、软塑~坚硬粘性土、砂性土、粉土、密实砂层、湿陷性黄土、全~中风化岩层。
三、场地地质情况介绍
根据四川西勘正兴岩土工程有限公司提供的《射洪国际技术合作产业园配套中心一期工程岩土工程勘察报告》场地内土层情况大致如下：
勘探表明，拟建场地范围内地基土层由人工填筑土层、第四系冲洪积土层及下伏基岩组成，各地基土层构成及分布特征现由上至下分述如下：
（1）地基土构成特征
①杂填土（Q4ml）：棕褐色、杂色，由粘性土、砖瓦碎块、卵砾石等杂物组成，松散状，湿，层厚一般在0.4-1.0米之间变化。
②耕土（Q4pd）：黄褐色，杂色，由粘土性夹植物根系等组成。
质粘土（Q4al+ pl）：呈层状分布于整个场区，层厚约4.3-6.9米。
④粉土(Q4al+pl)：层中多分布粉砂团块，稍密状，很湿-饱和，层厚约1.1-4.1米。
⑤粉砂(Q4al+pl)：稍密状，饱和，层厚约1.0-3.5米。
⑥1松散卵石：卵石含量约为50～55%，粒径多为2.0-3.0cm，少量为5.0-8.0cm，排列混乱，大部分不接触，充填物为砂及砾石，颗粒级配较好，松散，钻进较容易，孔壁易垮塌。该层厚约1.0-2.1米。间断分布，N120修正击数一般小于3击，平均约2.7击。
⑥2稍密卵石：卵石含量约为55～60%，粒径多为2.0-5.0cm，含少量漂石，排列混乱，大部分不接触，充填物为砂及砾石，颗粒级配一般，钻进较容困难，孔壁易掉块，层厚约0.9-3.4米。N120修正击数一般为4～6击，平均约4.9击。
⑥3中密卵石：卵石含量约为60～65%，粒径多为3～8cm，由砂、砾石充填，颗粒级配一般，呈交错排列，大部分接触，钻进较困难，孔壁有坍塌现象，该层厚约0.9-3.4米， N120修正击数一般为6～11击，平均约7.6击。
⑥4密实卵石：粒径一般为5.0~10.0cm，个别大于50 cm，卵石含量大于65%，含较多漂（块石），由砂、砾石充填，颗粒级配较好，呈交错排列，接触连续，钻进很困难，孔壁较稳定，饱和，密实状，层厚约1.0-5.2米，其N120动力触探一般大于11击，平均13.2击。
⑦泥岩（J3S）：系侏罗系棕红色泥岩，泥质结构，层状构造，以粘土矿物为主，夹有少量粉砂质。层顶板埋深于地表下12.3-15.7米（对应标高315.95-319.21米），根据风化程度，分为强风化、中风化2个亚层，是场区主要的下卧层。
⑦1强风化泥岩：风化裂隙很发育，表层多风化为土状，岩芯破碎，多为薄饼及碎块状，向下渐变为中风化，层厚约为1.0-1.5米。
⑦2中风化泥岩：钙泥质胶结，具水平或斜交层理，该层顶面3.0米深度内岩体多呈薄饼-短柱状，向下岩体较完整，但隐蔽裂隙较发育，各结构岩石强度差异较大，岩芯为短－长柱状，长度10.00－40.00cm不等，夹泥质砂岩互层，偶夹石膏及方解石脉，局部可见溶蚀孔洞。本次勘察未揭穿该层，勘探最大揭露厚度为9.00米，根据现场钻探及区域地质资料，泥岩近水平沉积，其产状平缓，构造简单，无空洞等不良地质现象存在，完整性良好。
场地内地下水位很高，相对于建筑±0.000为-6.000米左右。
四、旋挖桩、PHC桩、螺杆桩基础方案必选
3.1桩基础的适用性
由于场地内存在很高的地下水位，采用旋挖桩容易塌孔，若采用全钢套筒或者泥浆护壁施工的话造价非常高。而且场地内会很脏，对周边环境影响较大。因此排除了采用旋挖桩的可能性，PHC桩和螺杆桩在存在地下水的情况下，都适用。而且都比较适合处理鹅卵石类的基础。并且，PHC桩和螺杆桩都为挤土桩，成桩时速度快、出土量少，施工现场清洁。
我们只能通过具体施工时，PHC桩和螺杆桩在造价上的一个必选。
3.2造价上比较
为了获得最真实的原始数据，我们去四川遂宁华建管桩和四川建华管桩进行了针对PHC桩的一个调查。同时还去重庆卓典建设工程有限公司重庆分公司进行了了解。
在土质均匀，不存在炸山回填的那种大孤石的情况下，对管桩和螺杆桩的价格进行了比对整理如下表。，这些价格都是建立在运送至四川省绿然商贸有限责任公司西部国际技术合作产业园服务中心项目为依据的。
管桩对比分析表
单位 圆桩 单价 运费 施工费 综合单价 单桩承载力
遂宁华建管桩 500 170 不考虑 50 220 2300KN（2700KN）
四川建华管桩 500 160 20 50 230 2300KN（2700KN）
重庆卓典建设工程有限公司 500 材料成本约120 180 约300 2700 KN左右
从上表可知，在一般情况下，针对射洪这个地区而言，管桩的造价要低于螺杆桩。
另外在交流的过程中我们了解到，在重庆、四川这些西南地区，PHC桩只能采用锤击桩，静压桩在西南地区的地质条件下，无法压入，无法成桩。锤击桩又存在不可避免的缺点，施工时噪音大，扰民。好在西部国际技术合作产业园服务中心项目所在位置为一个大型工业园，不存在扰民问题，可以采用锤击桩。
综合以上的比对，我们最终选择了PHC预应力高强度混凝土管桩。
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