高强预应力管桩与旋挖灌注桩技术对比分析

技术对比分析

根据过程版的地勘资料显示，南充水印长滩项目部分楼栋需要采取桩基础。目前四川地区桩基础较为常见的有旋挖灌注桩和高强预应力管桩。下文针对這两种桩的特点及本项目的适用性进行相关分析。

一、旋挖灌注桩

（1）旋挖灌注桩对地层适应性强，受地下水影响小

     旋挖钻机对不同地质情况适用性较强，对于地层起伏变化较大的场地，其他成桩工艺对是否进入持力层较难判断，而旋挖成孔从起成孔的渣土就能很准确判断是否进入持力层，便于各方确认。另外旋挖成孔可以采用干成孔工艺，也可以采用泥浆护壁工艺，不受地下水影响。

（2）桩身强度高，整体性好，单桩承载力高

     目前旋挖工艺成熟，清孔速度快，采用平底清孔钻头清孔彻底，能控制成渣厚度在50mm以内，采用水下灌注或串筒浇筑，能保证桩身混凝土强度，因此旋挖桩具有较高的单桩承载力。

（3）设备先进，适应性强

     旋挖钻机移动方便，适合各种场地，定位精确，自动化程度较高，场地稍作平整就可进入施工；在成孔过程中，钻机能自动调整桅杆及钻杆垂直度，使得桩身垂直度能得到保证，所以单根桩能作为桩基础。

（4）检测时间及费用

     旋挖桩施工需先成孔再放置钢筋笼，浇筑混凝土，施工完毕后需养护，同条件试块强度达到70%~80%后即可进行静载试验。根据工程经验，一般14天后可以进行。旋挖桩需要进行1、桩身完整性检测（低应变试验） 2、单桩竖向抗压承载力检测（静载荷试验）3、声波透射（埋声测管）4、当以中等风化及微风化岩石为桩端持力层的端承型大直径桩，无法进行单桩竖向抗压静载试验时，可采用钻芯法。      

因为旋挖桩单桩承载力大，桩基静载试验堆载大，所以试验费用比管桩高。

（5） 旋挖桩可以作为地下室抗浮措施替代抗浮锚杆，而管桩按国标图集生产，一般不能满足抗浮设计要求。

二、高强预应力混凝土管桩(PHC)

高强度预应力混凝土管桩代号PHC，是采用先张预应力离心成型工艺，然后经过高压高温蒸汽养护，制成的一种空心圆筒型混凝土预制构件，标准节长为10m，直径从300mm~800mm不等。

（1）质量稳定、性能可靠、生产周期短

    PHC管桩是工厂化、专业化、标准化生产，桩身质量可靠；运输吊装方便、接桩快捷；机械化施工程度高，操作简单，施工现场环境好，容易做到安全文明施工。施工速度快、工效高、工期短。

（2）单桩承载力不高

市场上大量采用的管桩直径多为400、500，供应量大，价格合理。根据工程经验，其单桩承载力一般在2000KN以内，对多层住宅、商业及小高层办公楼等基底荷载不大的情况下，采用管桩经济性好，施工进度快。但由于其承载力不高，80米以上高层建筑主楼荷载大，如选用管桩则需采用大直径桩（600、800）满堂布置加筏板的方案，而大直径管桩因不常用，供应量小，价格贵，故与旋挖桩方案相比管桩方案并不具备经济性。

（3）地层适应性局限，后期承载力需严格的措施保障

场地基岩面起伏较大，持力层上部地层变化较大，特别是持力层上部为卵石或较厚强风化层，管桩工艺因其自身原因，很难穿越密实卵石层或较厚强风化层进入中风化持力层，如采用引孔措施，工期和成本都将显著增加。另外如遇场地中风化起伏较大，管桩施工采用打入的方式，桩尖容易朝岩层强度较低方向偏移，出现桩身倾斜现象。根据《先张法预应力高强混凝土管桩基础技术规程》（DB51/5070-2010）3.0.2条，对膨胀土、遇水易软化岩石地基设计管桩基础应进行专项工程勘察和基础方案论证。管桩锤击进入泥岩层时，桩头会挤压泥岩，造成桩身周围泥岩裂隙扩展，基岩内部裂隙水渗透到桩身四周，造成桩身四周泥岩逐渐软化，其端阻力及侧阻力将降低，使管桩承载力降低，存在一定的质量隐患。故管桩施工工艺需对此制定专门控制措施保证桩基的承载力。

（4）施工对场地要求高

管桩施工场地要求高，施工前必须平整场地，确保打桩机平稳，若在施工过程中，出现钻机偏移，冲击锤与管桩顶受力不均匀，易损坏桩头，严重影响成桩质量。锤击法沉桩震动剧烈，噪音大，对周边环境影响大。锤击法沉桩时，由于锤击力的冲击和反射，使PHC管桩受到较大的压应力波和拉应力波，容易使桩头、桩身、接头等薄弱处产生裂纹，严重影响桩基质量，在某些特殊地质（比如软硬突变的地层）条件下采用锤击法沉桩时，桩的破损率较高。

（5）检测时间及费用

管桩检测的内容有1、桩身完整性检测（低应变试验）2、单桩竖向抗压承载力检测（静载荷试验）。检测时间根据《四川省建筑地基基础检测技术规程》（ DBJ51/T014- - 2013 ），不同的持力层有不同的要求。规范原文如下：

5.6.5  管桩工程的检测时间应符合下列规定：

1 对粘性土、砂土、粉土场地的管桩工程，承载力检测休止时间不少于 28 天；

2 对卵石土、岩土场地的管桩工程，承载力检测休止时间不少于 7 天；

3 对遇水易软化的岩石和其它土层时，承载力检测休止时间不少于 28

天；

三、本项目如采用高强预应力管桩存在的风险

（1）根据地勘报告本项目拟选择的桩端持力层为中风化基岩，持力层上面分布了厚度不均的卵石层和强风化层（局部厚度达3米）。

（2） 场地北侧基底距离持力层较近，管桩为工厂预制，一般单节长度至少6米，桩长低于6米时截桩过多浪费成本。

（3） 场地基岩面存在一定的坡度和起伏，填方区域的回填物主要为挖方泥岩、砂岩碎块石，虽然风化严重，但仍有可能使管桩穿透困难，导致管桩滑移，造成断桩、斜桩等问题，需要重新补桩。且不易控制桩的长度，造成过多的截桩或多次接桩。如果采用旋挖引孔的辅助工艺，因为目前常用旋挖引孔工艺的最小直径为600mm，管桩的桩径根据本项目不同的建筑层数为400~500mm，无法完全匹配，需采取灌浆技术来保证管桩的承载力。此工艺在现场施工较为繁琐，工期和成本都将显著增加。

（4） 目前管桩施工工艺主要为锤击法及静压法；锤击法噪音大，对桩锤击震动打，已无法满足当前环保及施工要求；静压法桩基施工过程中对桩的锤击振动较小，但也易破坏基岩的完整性，致使桩底基岩破碎，造成持力层沿桩周产生大量放射状裂纹，后期建筑物使用过程中，桩端持力层易受水浸泡而降低其强度和力学性能，变形大。所以《四川省建筑地基基础质量检测技术规程》第5.6.5规定“对遇水易软化的岩石和其它土层时，承载力检测休止时间不少于28天”。即管桩施工完毕后需要等28天才能进行承载力检测。

四、结论及建议

综上所述，管桩适用于桩基持力层平坦，起伏小的多层建筑、高度小于80米的高层建筑等情况。本项目的地质特点为持力层上部存在较厚的强风化层，且持力层有坡度和起伏，管桩并不适用。从成本、工期、施工难度、工程经验等各方面综合分析，建议采用旋挖灌注桩。

附：拟采用桩基的23号楼典型地质剖面