围护结构立柱桩及工程桩选型分析

【摘要】 本文以杨浦区金浩园基坑围护工程为例，详细对比分析了围护结构立柱桩和工程桩分别采用不同型式的预制桩及钻孔灌注桩的优缺点，并提出了相应的解决措施。

【关键词】 立柱桩 工程桩 对比分析 措施 

前言

对于深基坑，围护结构需设置一道以上内支撑，为承担支撑自身的竖向荷载，固定支撑位置，减少支撑的变形，需要在支撑下设置立柱桩。常用的桩型为预制桩和钻孔灌注桩，结合工程桩的型式，可供选择的组合有：工程桩和立柱桩均采用预制桩；工程桩为预制桩，立柱桩为钻孔灌注桩；工程桩和立柱桩均采用钻孔灌注桩三种型式。当工程桩和立柱桩采用同一型式时，部分立柱桩可以利用工程桩，只需新增部分立柱桩。本文以杨浦区金浩园工程为例，对不同桩型进行对比分析。

一、工程概况

新江湾城02-1地块商品住宅（金浩园）项目位于上海市杨浦区淞沪路以西，殷行路以南的地块内，由1#～4#高层住宅（主楼）和一个地下车库和部分配套辅助用房组成，总建筑面积约78000.0m2，地上部分建筑面积47979.87m2，其中住宅部分为44321.33m2；地下部分建筑面积30020.13m2,其中B2层为车库、人防、储藏室等，B1层为车库、储藏室、变电所、辅助用房。建筑层数：主楼高层住宅地上17层地下2层。结构形式：采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构；基础形式采用钻孔灌注桩+筏板基础。

建筑高度：57.7米（室外地坪至屋面面层高度）。设计标高：相对标高±0.000相当于吴淞高程6.00m，自然地面平均相对高程为-1.200m，本工程基坑大面积开挖深度-10.20m，根据上海市基坑工程设计规程，本基坑为深基坑。

基坑周长629.8米，除西北角外基本呈矩形分布，长边238.8米，基坑面积15732.27m2。基坑开挖深度约9.0米，电梯井等局部坑中坑的开挖深度约为10.5米。

二、周边环境：

建设基地位于上海杨浦区新江湾城，基地淞沪路以西，殷行路以南，南边紧邻02-2地块 。

施工现场东侧：东侧为淞沪路，距离雨水管线为40.84m 

施工现场北侧：北侧为殷行路，距离最近一排雨水管线为27.73m 

施工现场西侧：西侧为空地，有临时道路通过 

施工现场南侧：南侧为在建住宅用地，距离建筑物最近为18.00m；

图1 周边环境图

三、基坑围护设计简介

（1）、基坑简况：基坑周长629.8米，除西北角外基本呈矩形分布，长边238.8米，基坑面积15732.27m2。基坑开挖深度约9.0米，电梯井等局部坑中坑的开挖深度约为10.5米。

（2）、基坑周边围护：围护采用内排混凝土钻孔灌注桩挡土外排用三轴水泥搅拌桩止水的结构，局部坑内加固采用双轴水泥搅拌桩。三轴水泥搅拌桩的数量为582根。

①、三轴搅拌桩：3,850@1200，长度L=15.00m～16.50m。

②、双轴搅拌桩：2,700搭接200，用于墩式坑内加固，坑底以下为水泥掺量13%的深度4.00m，坑底以上二道围檩以下之间为水泥掺量5%的深度为3.350m。

（3）、挡土钻孔灌注桩设计：,850@1000，桩长18.5m～21.8米不等，设计根据周边自然地坪标高设计确定桩长。挡土钻孔灌注桩的数量为599根。

（4）、支撑系统的立柱：虚截面为450*450钢质格构柱；∟140*14（栈桥处∟160*16角钢4根)角钢4根+390*200*12钢板(栈桥处390*300*12钢板)缀板焊接而成。设计角焊缝高度8mm。

四、基坑围护结构立柱桩及工程桩不同桩型分析

1、地下结构工程桩采用预应力混凝土空心方桩HKFZ-A400(240)（桩长36m\39m），格构立柱桩利用工程桩(144根)，局部新设（29根）。

造价：1）预制桩约总长45千米，约750万元

      2）基坑结构立柱桩增加费用：约50万元（新增立柱桩29根，约1千米，约16万，桩帽加工约30万）

优点：节约造价

缺点：1）格构柱与立柱桩连接较麻烦，施工质量难以保证。而且没有施工先例，需要通过试验，作为新工艺报主管部门同意。 

      2）工程桩施工产生挤土效应，对南侧小区建筑物产生影响。近处距南侧建筑物18M，预制桩施工影响范围在50米以上；为减少挤土效应，应采用相应措施；南侧建筑物目前已发现结构问题，此方案可能导致不利后果。

2、结构工程桩采用预应力混凝土空心方桩HKFZ-A400(240)，格构立柱桩为新增钻孔灌注桩。

造价：1）预制桩约总长45千米，约750万元

      2）基坑结构立柱桩增加费用：约150万元（新增钻孔灌注桩133根）

优点：解决了方案一中格构柱及立柱桩施工难点

缺点：1）与方案一同样存在挤土效应问题，对南侧小区建筑物产生影响

2）比方案一增加约100万费用

方案三：地下结构工程桩采用钻孔灌注桩，格构立柱桩为钻孔灌注桩。

灌注桩顶部进行扩大,以便钢格构柱支撑格构立柱桩尽可能利用工程桩部分新增钻孔灌注桩。

造价：1）工程桩（钻孔灌注桩）约1000万元

      2）基坑结构立柱桩增加费用：约10万元（个别新增钻孔灌注桩+桩头扩大）

优点：1）解决了方案一及方案二的挤土效应问题，对周边建筑物影响较少（土方开挖及降水影响除外）

      2）解决了方案一中格构柱及立柱桩施工难点

缺点：比方案一增加约200万费用

五、相应措施

对方案一和方案二为避免或减少沉桩挤土效应对临近建筑物、地下管线等的影响，应采取下列辅助措施：

a、预钻孔沉桩：孔径约比桩径（或方桩对角线）小50-100mm，深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，深度宜为桩长的1/3-1/2，施工时应随钻随打；桩架宜具备钻孔锤击双重性能；

b、设置袋装砂井或塑料排水板，以消除超孔隙水压力，减少挤土现象。袋装砂井直径一般为70-80mm，间距1-1.5m，深度10-12m；塑料排水板深度、间距与袋装砂井相同；

c、设置隔离板桩墙；（可先施工南侧围护结构钻孔灌注桩再施打工程桩）

d、开挖地面防震沟可消除部分地面震动，可与其他措施结合使用沟宽0.5-0.8m，深度按土情况以边坡能自立为准；

e、打桩速率，调整打桩顺序；（从南侧排往北侧排施工）

f、沉桩过程应加强临近建筑物、地下管线等的观测、监护。

六、结论

1、采用预制桩比钻孔灌注桩能节约20%左右工程造价；

2、采用钻孔灌注桩能够减少对基础施工周边环境的影响，如采用预制桩则需要额外增加辅助措施，且效果不明显；

3、如周边环境复杂，则应优先选择钻孔灌注桩型。

参考文献

1、新江湾城02-1地块商品住宅项目围护工程设计图纸及有关说明；

2、国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》            GB50497-2009

3、国家标准《建筑地基基础设计规范》                GB50007-2011

4、建设部标准 《建筑地基处理技术规范》             JGJ179-2012

5、建设部标准 《建筑基坑支护技术规程》             JGJ120-2012