摘要：目前國內電子行業大型潔凈廠房，基礎形式大多采用樁基礎。根據不同項目條件多采用鉆孔灌注樁(長螺旋鉆孔灌注樁)或預應力混凝土管樁。本文綜合考慮地質條件、工期要求、造價控制、地區經驗等因素進行樁基選型分析。
關鍵詞：長螺旋鉆孔灌注樁;預應力混凝土管樁;非擠土樁;擠土樁;承載力;
Abstract：This paper consider the geological conditions, and schedule requirements, cost control, regional experience and other factors pile selection analysis.
Key words: long auger bored piles; prestressed concrete pile; non-displacement pile; displacement pile; bearing capacity
中圖分類號 :TU473.1 文獻標識碼： A 文章編號：
樁基礎廣泛應用于民用及工業建筑領域，按照施工方式分，目前較為普遍使用的樁型有灌注樁、預應力混凝土管樁。灌注樁：非擠土樁，首先在施工場地上鉆孔，當達到所需深度后將鋼筋放入澆灌混凝土。優點是施工難度低，特別是2000年以來出現的長螺旋鉆孔灌注樁更是大大簡化了灌注樁施工的工序，施工設備較小，缺點是稍費材料。預制樁：擠土樁，通過打樁機將預置的鋼筋混凝土樁打入地下。優點是材料省，強度高，缺點是施工難度高，受機械數量限制施工時間長。
目前國內電子行業大型潔凈廠房，基礎形式均采用樁基礎。根據不同項目條件多采用長螺旋鉆孔灌注樁(以下簡稱灌注樁)或預應力混凝土管樁(以下簡稱管樁)。此類工業項目業主考慮市場需求、建設進度、投資回報、同業競爭等因素，通常存在建設規模大、總投資高、工期緊、廠房建安費用占工程總投資比例相對較低、工程設計除滿需足規范要求外還應考慮生產功能的特殊要求的情況。經綜合考慮地質條件、工期要求、造價控制、地區經驗等多方面因素進行樁基選型分析確定采用長螺旋鉆孔灌注樁。
一、 工程概況
合肥鑫晟光電科技有限公司電子器件廠房建設工程項目項目位于合肥市區東北部的合肥新站綜合開發試驗區內。因生產設備投資高，業主要求主要生產廠房結構抗震設防烈度按8度設計。一期工程生產區用地東西長927.5米，南北寬699.9米，用地面積為647333.3平方米(合971畝)。北側二期工程用地，東西長927.5米，南北寬232.2米，用地面積為215133.6平方米(合322.7畝)。建構筑物占地面積：245546㎡，總建筑面積：720337㎡。 其中1，2，3，5號廠房(以下簡稱4棟主要廠房)合計占地面積170837.1m2，均為鋼筋混凝土框架結構，1,2號廠房為高層工業廠房，典型位置柱底內力2600t;3,5號廠房為多層工業廠房，典型位置柱底內力2200t，其樁基工程量占基礎總工程量的95%以上。
二、 地質情況和地質參數
1.場地地形地貌
擬建場地地形起伏較大，總趨勢由東向西傾斜。鉆孔孔口高程為33.14～44.24m，高差11.10m。
2.場地主要土層構成從上至下為：
①層耕(填)土——層厚0.30～5.80m
③層粘土 (粉質粘土)——層厚一般為19.10～33.60m，硬塑狀態，具弱膨脹潛勢。可作為樁端持力層
④層風化殘積土——層厚一般為1.00～13.00m，硬塑或中密～密實狀態 ，可作為樁端持力層
⑤1層強風化泥巖
⑤2層中風化泥巖
3.樁基設計參數：
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層 號 |
預應力管樁
PHC |
鉆孔灌注樁
干 作 業 |
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qsik(kpa) |
qpk(kpa) |
qsik(kpa) |
qpk(kpa) |
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②1 |
42 |
|
36 |
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②2 |
70 |
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64 |
|
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③ |
92 |
L>10m |
4700 |
86 |
L>10m |
2000 |
|
L>15m |
5800 |
L>15m |
2200 |
|
④ |
98 |
6000 |
90 |
2400 |
|
⑤1 |
180 |
8000 |
160 |
2800 |
|
⑤2 |
|
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260 |
5600 |
三、 樁基方案比選
本項目處在合肥地區，長螺旋鉆孔灌注樁、預應力混凝土管樁(PHC)在當地均有廣泛應用，本文對兩種樁型的各項指標進行對比：
3.1 兩種樁型單樁承載力對比
選取2種類型的4種規格進行比較：
A)預應力管樁：PHC-500-AB-125-20，用于主要柱下受力樁
B)預應力管樁：PHC-500-AB-100-16，用于地坪樁
C)長螺旋鉆孔灌注樁：直徑D=600mm，樁長L=25m，用于主要柱下受力樁
D)長螺旋鉆孔灌注樁：直徑D=600mm，樁長L=20m，用于地坪樁
樁長不超過25m，則樁端基本處于③層粘土 (粉質粘土)或④層風化殘積土
表3.1 單樁承載力對比表：
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經驗公式計算單樁豎向承載力特征值Ra(KN)(均為根據地勘報告數據計算所得單樁承載力特征值) |
樁長（m） |
PHC管樁 d=500 |
灌注樁 d=600 |
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25 |
|
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2100 |
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20 |
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1800 |
1700 |
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16 |
1500 |
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樁身強度設計值Rp (KN) |
管樁壁厚 |
100 |
125 |
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Rp |
3158 |
3701 |
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管樁樁身結構對應的單樁豎向承載力最大特征值Ra (KN) （Ra≤Rp/1.35） |
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2339 |
2741 |
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管樁樁身受拉承載力設計值 |
N |
900 |
1170 |
1360
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N≤fpy*Ap (KN) |
N1=0.7fpy*Ap |
630 |
819 |
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|
N2=0.3fpy*Ap |
270 |
351 |
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壓樁力限值（注1）(KN) |
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3683 |
4377 |
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水平承載力（試樁數據） |
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300 |
300 |
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樁基最小中心距（d為樁直徑） |
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部分擠土樁-飽和粘性土 |
非擠土灌注樁 |
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持力層為（3）層粉質粘土；0.8<Sr<1.0屬 |
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＞3排且9樁 |
其他情況 |
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飽和粘性土 |
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4.0d |
3.5d |
3.0d |
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承臺尺寸較大 |
承臺尺寸較小 |
注1：樁錘擊或靜壓時的壓應力(包含壓應力鋼筋產生的預壓應力)應小于樁身材料的軸心抗壓強度設計值。錘擊拉應力應小于樁身混凝土的有效預壓應力。
3.2 工期進度比較
本工程總體建設周期為15個月，其中樁基施工計劃周期80天，建設場地開闊，具備多臺設備同時施工的條件。
3.2.1采用PHC管樁，4棟主要廠房需工程樁總計為22860根，壓樁施工需選用500~600噸的大型壓樁機，預計可使用施工機械10臺(合肥當地數量很少，通常從華東地區調集設備，且臺班費較貴，因此本次比較按照10臺設備考慮)，每臺樁基每天壓樁22根，估算工期需104天，造成建設工期滯后24天。
3.2.2 采用長螺旋鉆孔灌注樁，4棟主要廠房需工程樁總計為20143根，預計可使用施工機械15臺(合肥及周邊地區此類機械數量充足，合肥京東方光電科技有限公司第六代薄膜晶體管液晶顯示器件項目中曾有過20臺樁機同時施工的經驗。)，每臺樁基每天成樁22根，估算工期需75天，可以提前5天完成樁基施工。
3.3工程造價比較
僅對4棟主要建筑樁工程量統計，不含承臺、土方的工程量
3.3.1采用PHC管樁，4棟主要廠房需工程樁總計為22860根，折算混凝土工程量為6.39萬m³，PHC管樁均由專業構件制造廠家提供成品，考慮施工費用(機械、人工)折算工程單價為人民幣2000元/m³，樁總造價為人民幣1.28億元。
3.3.2采用長螺旋鉆孔灌注樁，4棟主要廠房需工程樁總計為20143根，折算混凝土工程量為13.65萬m³，樁身主要材料鋼筋、混凝土均可在市場采購，考慮施工費用(機械、人工)折算工程單價為人民幣1100元/m³，樁總造價為人民幣1.50億元。
3.4施工難度及質量控制比較
3.4.1采用PHC管樁：
A. 施工機械自重大，樁基施工前需對施工場地進行處理，本工程所處地區地表淺層填土承載力低，遇水承載力下降很快，若處理效果不理想容易出現施工機械下陷、傾斜、傾覆的工程事。
B. 本項目樁基土層主要為③層硬塑粘土，且土層厚19.1~33.6m，主要廠房體量大，單柱荷載大，樁數多，采用PHC管樁沉樁困難，易對土層產生擠壓、擾動、隆起、對樁基土體的穩定性不利。
C. PHC管樁為擠土樁，本工程4棟主要廠房總樁數約22000根，所占土方約8.5萬立方米(此土方挖出鋪設到現有建設場地，可使4棟廠房所占區域場地標高墊高400mm)，擠土效應嚴重，樁基施工后期易造成樁難以打到設計標高，地面隆起等現象。
D. 施工過程中不確定因素較多，如沉樁困難、接頭錯位、樁體上浮;施工質量較難控制
3.4.2采用長螺旋鉆孔灌注樁
本樁型為非擠土樁，依據本工程的地質條件，無擠土效應;鉆孔、成樁施工難度較小。施工質量易保證。
3.5其他因素比較
3.5.1長螺旋鉆孔灌注樁施工期間會有大量土方挖出，現場施工環境較差，而PHC管樁施工期間無土方挖出，場地內較為整潔。
3.5.2長螺旋鉆孔灌注樁所用主要材料鋼筋、混凝土采購范圍廣泛，市場供應量充足，不會影響工程建設進度，PHC管樁由專業加工廠制造，合肥地區僅有兩家管樁生產廠，月供貨能力合計不足7000根，難以滿足本項目短期大規模的集中需求，管樁供應將成為制約項目建設進展的瓶頸。
四、 結論
綜合以上各項指標對比，從設計角度長螺旋鉆孔灌注樁及預應力混凝土管樁，承載力等各項工程性能均可以滿足本工程的需要。PHC管樁在造價上有優勢，但施工過程中存在多項不可控因素，對項目建設順利進行有較大風險，而長螺旋鉆孔灌注樁質量可靠、工期有保證、施工難度較小、施工中不確定因素少的優勢。最終確定采用長螺旋鉆孔灌注樁。
五、 結束語
通過以上工程實例可以看出，要想最優選取樁基形式，一是要熟悉場地的工程地質條件，二是需體會業主對工期、造價的要求，具有相關分析評估能力。三是了解施工情況。四是積極收集建設項目當地的工程經驗。在此基礎上進行多方面的方案比較、經濟分析、可行性評估、風險控制評估選擇一種適合的樁基礎形式及施工方法。
