新型复合地基桩与传统桩型技术经济比较.pdf

新型复合地基桩与侉统桩型技术经济多巴较ｉ少坤（中铁第五勘察设计院集团有限公司北京１０２６００）・岩土工程・摘要对螺杆桩、筒桩、长螺旋挤压入岩灌注桩３种新型复合地基桩从概念、适用条件、特点、施工工序、机械配置、单价分析等作了系统阐述，并从多方面与传统桩型进行技术比较。以铁路地基处理为例，将３种新型桩与钻孔灌注桩、预制管桩、ＣＦＧ桩等进行技术经济比较。关键词螺杆桩筒桩长螺旋挤压入岩灌注桩技术经济比较中图分类号Ｔｕ４７２；Ｔｕ７２３．３文献标识码Ａ———文章编号１００９４５３９（２０１４）增１０３６３０４１引言复合地基桩种类繁多，且在不断创新。一种新桩型自发明起，需经过长时间技术、实践的检验，才可能大范围推广。各种桩型之间存在可替代关系，也存在互补关系，因为各种桩型有其适用的具体条件，在特殊的地质条件、工程要求下，可能仅有若干种桩型适用，具体采用何种桩型，可通过技术经济比较后确定。２螺杆桩２．１概述“”螺杆桩是一种上部为圆柱型，下部为螺丝型组合式桩，采用常规混凝土灌筑和独立的施工工法形成螺杆桩。螺杆桩在大部分的土层中均可使用，包括粉土、黏土、粉质黏土、中细砂，粒径小于２０ｃｍ砂砾石层，强风化层，橡皮土等地层，而且螺杆桩在任何土中成孔成桩都不需要护壁。螺杆桩主要特点是环保，地层适应性强，承载力高。２．２施工工序螺杆桩主要施工工序如下：（１）钻孔。下钻过程中，严格控制钻杆下降速收稿日期：２０１４一０３一１９铁道建筑技术ＲＡ『ＬＭｙＣＯ～Ｓ丁开ＵＣ丁『０～丁ＥＣＨ～０ＬＯＧｙ度和旋转速度，使二者匹配，要求钻杆旋转２周以上，钻杆下降１个螺距，钻至螺杆桩直线段设计深度，在土体中形成圆柱状；钻杆旋转１周，螺杆钻杆下降１个螺距，钻至螺杆桩螺纹段设计深度，在土体中形成螺纹状。（２）泵送混凝土。钻头钻到设计标高后，钻机反向旋转提升钻杆，严格控制钻杆提升速度和旋转速度，制备好的细石混凝土或砂浆迅速填充（泵送）。（３）钢筋笼制作、安装。（４）凿桩头。所有螺杆桩达到一定强度后，用风镐凿除桩头浮渣，严禁横向锤击。２．３机械配置螺杆桩施工一般机械配置如表１所示。表１主要施工机械设备序号设备名称规格型号用于施工部位备注ｌ螺杆桩机ＪＺＵ９０螺杆桩２挖掘机住友ｓ２６５场地平整３推土机７５ｋＷ场地平整４混凝土输送泵ＨＢ８０泵送混凝土５发电机组自发电６全站仪施工放线７混凝土切缝机凿桩头８水准仪工程测量２０１４｛增１）万方数据・岩土工程・２．４单价分析经现场测定，螺杆桩工料机定额消耗量如表２所示。表２定额消耗量初步统计分析定额名称：螺杆桩桩径ｏ．４ｎ，单位：ｌＯｍ序号分类项目单位消耗量１人工折算工日消耗工天１．７５２ｃ３０混凝土ｍ３１．７４９材料３其他材料费兀６４ＪｚＵ９０桩机台班０．１６５５挖掘机台班Ｏ．０２机械６推土机台班Ｏ．０１７其他机械使用费兀２根据上述定额表，按目前在建铁路材料单价、运输方案、取费方案等分析计算综合单价约为１５５．６形ｍ。见表３所示。表３单价分析费用／元单价编号工作项目或费用名称单位数量单价合价５．螺杆桩ｌＯ１５５．６１５５６１Ｉ类工工日１．７５２０．３５３６５０００００００７≤螺杆桩机０．８ｍ台班０．１６５２３１４．２６３８２履带式液压单斗挖掘９１００００ｌ台班Ｏ．０２４４７．３７９≤机０．６ｍ３９１００ｌＯｌ≤履带式推土机印ｋｗ台班Ｏ．Ｏｌ２８５．９７３９１９９９９９其他机械使用费台班２１２混凝土拌制搅拌站≤６０ｍ３／ｈＣ３０碳化—ＱＹ１０８０１０ｍ３０．１７５ｌ６５９．８５２９ｌ环境非泵送高性能混凝土陆上钻孔浇筑水下混—ＱＹ１７４ｌＯｍ３Ｏ．１７５３９９．２５７０凝土土质地层非泵送８９９９００２其他材料费兀６１６人工费兀６５材料费兀２７７机械使用费兀４５７一、定额直接工程费兀７９９运杂费（按材料重量计算）ｔ４．０９１９．０５２７８二、运杂费兀７８人工价差兀３．１９２２．６５７ｌ铁道建筑技术续表３费用／元单价编号工作项目或费用名称单位数量单价合价调查价差兀１１９系数价差兀５３Ｏ．２４４１３机械台班差兀１４７三、价差合计兀３５０直接工程费兀ｌ２２７五、施工措施费％５２２１６．９４８８直接费兀ｌ３１５七、间接费％５２２３６．５１９ｌ八、税金％１５０６３．３５５０九、单项概算价值兀１５５６３现浇薄壁筒桩３．１概述现浇薄壁筒桩是通过将由内外护壁套管组成的筒桩成孑Ｌ器振动或打入成孔，向内外套管之间的环隙中灌筑混凝土，成孔器震动并同步向上逐渐拉出，从而形成的筒状混凝土桩。筒桩适合于加固各种成因的饱和软黏土，目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的黏性土。筒桩主要特点是承载能力强、抗压抗弯、成桩检测不便。３．２施工工序筒桩主要施工工序如下：（１）桩尖预制及埋设。桩尖砼强度采用ｃ３０。桩位放样后，先清除桩位范围内的石块，再埋设桩尖。桩尖中心和桩位中心偏差小于２０ｍｍ。（２）桩机就位。桩机底座架坐在钢管上，钢管下垫机台枕木，依靠桩机配备的卷扬拉动钢绳实现向前在枕木上滚动钢管而前移，横向底座在钢管上滑移而横向移动。（３）振动沉管。在振动锤的激振力作用下，作用力经内外钢管传至筒靴（桩尖），筒靴即随外护壁套管和内护壁套管进人土层，被筒靴排挤的泥土则进入内护壁套管，并排挤先进入的原始土层，随桩尖不断进入土层，内护壁管内的土逐渐向上顶移而从内管顶端排出。ＲＡ『Ｌ¨，ＡｙＣＯ～Ｓ丁只ＵＣ丁ｆＯ～丁ＥＣＨＮＯＬＯＧｙ２０Ｔ４ｆ增７Ｊ万方数据・岩土工程・（４）砼浇筑及拔管。筒靴下沉至设计深度后，从设在外护壁套管的灌筑口向筒孔中灌筑混凝土，并在振动的同时将外护壁套管和内护壁管向上逐渐拉出。３．３机械配置筒桩施工一般机械配置如表４所示。表４主要施工机械设备序号设备名称规格型号用于施工部位备注ｌ筒桩机—ＤＺ１２０简桩２挖掘机ＰＣＩ００场地平整３翻斗车ＤＹｌ３０场地平整４全站仪施工放线５水准仪工程测量３．４单价分析经现场测定，筒桩工料机定额消耗量如表５所示。表５定额测定初步统计分析定额名称：筒桩成孔灌筑桩径ｌｍ，壁厚Ｏ．１２ｍ单位：１０ｍ序号分类项目单位消耗量１人工折算工日消耗工天１．１５５２ｃ２０混凝土ｍ３５．４１２３锰钢成孑Ｌ器ｋｇ０．６０４材料钢丝绳ｋｇ３．０９５桩靴个０．３６其他材料费兀９７—ＤＺ１２０型简桩机台班Ｏ．０６２８挖掘机台班Ｏ．０２机械９推土机台班０．０１１０其他机械使用费了Ｃｌ根据上述定额表，按目前在建铁路材料单价、运输方案、取费方案等分析计算综合单价约为２５５．７形ｍ。如表６所示。４长螺旋挤压入岩灌注桩４．１概述长螺旋挤压人岩灌注桩是在长螺旋成孔灌注桩基础上，克服其土层适应能力不好、无法人岩、成桩质量难以保证等缺点，发明的一种新型地基基础施工的铁道建筑技术闩Ａ『Ｌｎ，ＡｙＣ０～Ｓ丁开ＵＣ丁ｆＯ～７－ＥＣＨ＾，ＯＬＯＧｙ成桩工法。表６单价分析费用／元单价编号工作项目或费用名称单位数量单价合价１２．筒桩１０２５５．７２５５７ｌＩ类工工日１．１５５２０．３５２４１１１０００３锯材ｍ３０．０２８ｌ０１３２８２１００００５钢丝绳ｋｇ３．０９７．２３２２１０５００１８０２锰钢成孔器ｋｇＯ．６８．２５８钙１９００２其他材料费兀９ｌ９５０（）００ｃ００２—Ｄｚ１２０型筒桩机台班Ｏ．０６２３６９８．２２２９１０５００１８０３桩靴个Ｏ．３３００９０≤混凝土拌制搅拌站—ＱＹ１０８０６０ｍ３／ｈｃ２０［ＨＴ一１０ｍ３Ｏ．５４ｌｌ３７５．８３“７６０６３，ＨＴ一６３］ＱＹ一２５０管桩内浇筑混凝土陆上ｌＯｍ３０．５４ｌ３８５．７５２０９轮胎式液压单斗挖掘９１０００２３台班０．０２４３１．５９≤机Ｏ．６ｍ３９ｌｏｏｌ０４≤履带式推土机ｌ晒ｋＷ台班０．０ｌ５８２．３４６９１９９９９９其他机械使用费台班ｌ１１人工费兀８８材料费兀８５９机械使用费兀４２９一、定额直接工程费兀１３７６运杂费（按材料重量计算）ｔ１２．３３１８．３２９２２６二、运杂费兀２２６人工价差兀４．３２２２．６５９７调查价差兀３６５系数价差兀１３２Ｏ．２４４３２机械台班差兀１０ｌ三、价差合计兀５９５直接工程费兀２１９７五、施工措施费％５１７１６．９４８８直接费兀２２８５七、间接费％５１７３６．５１８９八、税金％２４７４３．３５８３九、单项概算价值兀２５５７长螺旋挤压入岩灌注桩适合于加固各种成因的饱和软黏土，目前国内常用于加固淤泥、淤泥质２０１４ｌ增１）万方数据・岩土工程・土、粉土和含水量较高的黏性土。对于松散砂土、粉土、黏性土、素填土、杂填土等地基也有很好的效果，特别在密实砂卵石地层、大直径卵石层以及强风化层有较好的表现。长螺旋挤压人岩灌注桩主要特点是：可以产生出土与挤土两种钻孔方式，以应对不同土层；设置有加压机构，当遇见密实卵石层或强风化岩时，可以启用加压系统，以保持钻头的钻进；受机具机械功率所限，目前成桩直径较小，只能达到ｌ０００ｍｍ，成桩深度在３０ｍ左右。４．２施工工艺（１）钻机就位，下钻。（２）钻头钻到设计标高后，钻机反向旋转提升钻杆，与此同时制备好的细石混凝土迅速填充（泵送）。（３）钢筋笼制作、安装。（４）凿桩头。所有螺杆桩达到一定强度后，用风镐凿除桩头浮渣，直至凿除到新鲜混凝土为止，严禁横向锤击。４．３机械配置长螺旋挤压入岩灌注桩施工一般机械配置如表７所示。表７主要施工机械设备序号设备名称规格型号用于施工部位备注长螺旋挤压入１２１０ｋＷ长螺旋挤压人岩灌注桩岩灌注桩机２挖掘机住友Ｓ２６５场地平整３装载机ｌｍ３场地平整４混凝土输送泵ＨＢ８０泵送混凝土５发电机组５５６ｋＷ自发电６全站仪施工放线７混凝土切缝机凿桩头８水准仪工程测量４．４单价分析经现场测定，长螺旋挤压人岩灌注桩工料机定额消耗量如表８所示。根据上述定额表，按目前在建铁路材料单价、运输方案、取费方案等分析计算综合单价约为４３５．６元／ｍ。如表９所示。铁道建筑技术表８定额测定初步统计分析定额名称：长螺旋挤压人岩灌注桩单位：１０ｍ序号分类项目单位消耗量１人工折算工日消耗工天１．１ｌ２Ｃ３０混凝土ｍ３３．７５３材料３其他材料费兀１３４桩机台班０．４５挖掘机台班Ｏ．０２机械６推土机台班Ｏ．０ｌ７其他机械使用费兀ｌＯ表９单价分析费用／元单价编号工作项目或费用名称单位数量单价合价１４．长螺旋挤压人岩灌注桩ｍ１０４３５．６４３５６１Ｉ类工工日１．１ｌ２０．３５２３履带式长螺旋人岩钻孔５０００００００８台班０．４３５４６．８４ｌ４１９桩ＪＺｕｌ８０轮胎式液压单斗挖掘机９１０００２３台班Ｏ．０２４３１．５９≤Ｏ．６ｍ３９１００１０２≤履带式推土机７５ｋｗ台班０．Ｏｌ４５６．７２５９１９９９９９其他机械使用费台班１０１１０混凝土拌制≤搅拌站—ＱＹ１０８０６０ｍ３／ｈＣ３０碳化环境非ｌＯｍ３０．３７５Ｉ６５９．８５６２３泵送高性能混凝土陆上钻孔浇筑水下混凝土ＱＹ一１７５１０ｍ３０．３７５２６１．８４９８土质地层泵送——８９９１９１００２其他材料费兀１３ｌ１３——人工费兀５４——材料费兀５９７——机械使用费兀ｌ５４９——一、定额直接工程费兀２２００运杂费（按材料重量计算）ｔ８．７７１９．０３６１６７——－二、运杂费兀１６７——人工价差兀２．６５２２．６５５９——调查价差兀２５５——系数价差兀１１７０．２４４２９——机械台班差兀６４８——三、价差合计兀９９ｌ——直接工程费兀３３５８五、施工措施费％ｌ６０３１６．９４２７２——直接费兀３６３０七、间接费％ｌ６０３３６．５５８５八、税金％４２１５３．３５１４ｌ——九、单项概算价值兀４３５６（下转第３７６页）ＲＡ『ＬＷＡｙＣ０～Ｓ丁开ＵＣ丁ｆＯ～丁ＥＣＨ～ＯＬＯＧｙ２Ｄ７４ｆ增ＴＪ万方数据・岩土工程・（２）钢管支撑原设计采用书３００钢管，间距不得大于４．５ｍ，因基坑宽度大于９ｍ，再施工时改用妒２６钢管支撑，间距不大于４．５ｍ，位置控制在高箱顶１０ｃｍ处，即适当降低支撑位置。（３）将原堆土迅速翻挖至３０ｍ以外。后续施工采用车辆外运出土，确保基坑２５ｍ范围内平稳堆土，减少基坑围护体系承担的土压力，确保围护结构受力状态不发生变化。（４）基坑重新施工后，对基坑围护和井点降水效果进行了监测，设有专人负责，对每天的监控量测数据进行分析，严密监控基坑变形，并持续到基坑结构完成。（５）加强了近河道侧的基坑止水帷幕的施工。５．２降水措施（１）重新进行井点降水，剔除了不合格井点泵，井点管底与基坑底高度严格控制在１．８ｍ及以上，对部分井点总管与泵连接大于３ｍ的地方进行了纠正，严格控制在３ｍ之内，确保降水质量。（２）调整了井点泵位置，使井点泵尽量靠近井点总管，井点启用６０ｈ后，并观察到降水有效再进（３）在基坑四周设置了排水沟渠，在基坑内设置了明水抽水泵，确保施工时遇到大雨，基坑四周没有明水汇集，基坑内积水及时排出。６结束语通过上述各项措施的落实，加强了施工现场管理，落实施工过程监控措施，认真实施每一道工序，顺利完成了后续２８７０埘的管廊施工并顺利交验。经过实施本工程的处理措施，得到一些体会：（１）长江三角洲冲积湿地的深基坑施工要充分了解地质状态，认识施工中可能产生的不利因素，对施工的各个环节要充分考虑多种因素的影响。（２）施工过程要严格执行方案，认真执行原材料及施工设备进场报验制度，工序中严格实行挖土令、技术交底、过程检测、监控制度，严格执行工序交接制度，确保施工过程的安全。（３）加强施工现场管理，尤其是对深基坑等重点危险源，加强对施工作业过程的信息化管理，做好施工动态记录，观测各项要素变化，及时采取措行基坑开挖，并配备好交换发电机以备损坏。施，消除安全隐患。”—”—””—””””“”””””””“”””””“”－＋一＋・ＰＰ一＋一＋＋－＋－十一＋＋＋＋＋＋一＋＊＋＋一＋＋一＋＋－＋一＋一＋一＋・・＋＋一＋＋＋＋一＋＋一＋一＋一＋＋＊＋＋＋＋一＋＋一＋＋・（上接第３６６页）５技术经济比较将上述３种新型复合地基桩与传统的桩型如钻孔灌注桩、ｃＦＧ桩、预制管桩等进行技术、经济比较。５．１技术比较各桩型技术比较如表１０所示。５．２经济比较以处理２００ｋｍ／ｈ双线铁路ｌｋｍ路基为例，路基填高５ｍ，复合地基桩处理宽度约２９ｍ，软土厚度２３ｍ。计算各桩型复合地基桩费用分别为，螺杆桩４３４６万元，长螺旋挤压入岩灌注桩５４８３万元，钻孔灌注桩５４７２万元，筒桩２０３ｌ万元，预制管桩３５１４万元，ＣＦＧ桩２４０５万元。通过以上技术经济比较，当软土层较厚时，采用筒桩、ＣＦＧ桩、预制管桩较为经济。当受其他条件限制，无法采用以上较为经济桩型，或对复合地基有更高要求，以上桩型难以满足设计要求时，可考虑采用其他桩型。３７６铁道建筑技术表１０技术比较长螺旋挤压钻孔对比项目螺杆桩简桩ＣＦｃ桩预制管桩入岩灌注桩灌注桩桩径／ｃｍ４０～８０１００一１５０加一ｌｏｏ５０～８０４０～印—４０６０桩距／ｍ３ｄ～５ｄ３ｄ～５ｄ３ｄ一５ｄ３ｄ～５ｄ３ｄ～５ｄ３ｄ。５ｄ桩属性剐性桩刚性桩刚性桩刚性桩刚性桩刚性桩挤土性少量挤土少量挤土不挤土不挤土挤土挤土桩芯土无有无无无无桩长／ｍ设计要求—１５４０３０ｍ以上设计要求设计要求设计要求竖向承载竖向承竖向承载竖向承竖向承载力高，抗载力高，竖向承载力力高，抗载力高，力高，抗承载能力高，抗侧滑能侧滑能力抗侧滑力中等侧滑能力抗侧滑侧滑能力中等能力高中等能力低中等环保性较好较好较差较差较差较好深厚软基不均匀沉复合地基较好稳定较好好降，侧滑好效果移量大参考文献［１］铁道部经济规划研究院铁路工程定额所．铁路基本建设工程设计概（预）算编制办法［Ｍ］．北京：中国标准出版社，２００６．ＲＡ『Ｌ眦ＡｙＣＯＮＳ丁开ＵＣ丁『０～丁ＥＣＨ～０ＬＯＧｙ２０７４ｆ增７Ｊ万方数据