深層引孔技術在高層辦公樓樁基中的應用研究

吳靜

【摘要】本文結合某高層辦公樓項目的樁基設計，由于場地條件中樁端持力層較深，沉樁需穿越密實且深厚的砂土，通過多方案比選，預應力管樁加深層引孔方案為該項目的樁基優選方案。

【關鍵詞】深層引孔;高層樁基

1、工程概況

本高層辦公樓項目主樓地上23層，總高度106.8m;裙房地上3層，高度為14.4m;地下兩層大底盤車庫。結構形式采用框架-核心筒結構，基礎采用樁筏基礎。

2、樁端持力層選擇

根據勘探揭露地層情況，擬建建筑下分布⑧粉土夾粉砂層，土強度中等、壓縮性中等，厚度大，埋深適中;⑩粉質黏土夾粉土層，土強度中等、壓縮性中等，厚度大，埋深較大，因此，⑧、⑩層土可考慮作為本工程主塔樓的樁端持力層。

3、樁基初步選型

根據地質報告中所提供的土層分布和樁基參數，對該工程主塔樓的樁型進行分析和比選。

3.1方案一：鉆孔灌注樁加后注漿

1.樁型特點：鉆孔灌注樁優點在于，樁身整體性好，抗水平剪力及抗彎能力較強，施工機具簡單，且為非擠土樁，能有效地保護鄰近建筑和地下管線的安全。后注漿技術是灌注樁施工的一種改進工藝，能改善傳統的泥漿護壁鉆孔灌注樁樁底沉渣、樁側泥皮對樁阻力的不利影響，有效地提高灌注樁的單樁承載力。缺點是施工周期較長，且造價比預應力管樁高。

2.可行性：根據地勘報告提供的樁基參數，直徑800的普通鉆孔灌注樁，樁長51m，樁端持力層為⑩號粉質粘土層，采用后注漿技術，單樁豎向極限承載力估算值8600KN，此方案單樁承載力較高，布樁方案可行。

3.2方案二：預應力管樁（普通引孔）

1.樁型特點：預應力管樁其優點在于，首先質量穩定可靠，有較高的強度和剛度，耐沖擊，穿透能力強;其次管樁施工速度快，可縮短施工周期，且造價較低。缺點在于，預應力管樁為部分擠土樁，沉樁會對周圍建筑物、地下管線及周邊環境產生不利影響。

2.可行性：直徑600的預應力管樁，樁長25m，樁端持力層為⑧層粉土夾粉砂層，由于沉樁時樁身需穿過中密至密實的④粉砂，沉樁困難，故需采取普通引孔措施，引孔深度19米，單樁豎向極限承載力估算值為3600KN。據此可估算核心筒區域需布置約122根樁，外圍框架柱下需布置190根。由于部分擠土樁的群樁間距為4倍樁徑，按照此樁距，主樓區域樁排布不下，故此方案由于單樁承載力過低，不可行。

3.3方案三：預應力管樁（深層引孔）

1. 樁型特點：同方案二。

2. 可行性：根據地勘報告提供的樁基參數，直徑600的預應力管樁，樁長51m，樁端持力層為⑩號粉質粘土層，由于沉樁時樁身需穿過中密至密實的④粉砂和⑧層粉土夾粉砂層，沉樁阻力很大，引孔深度37m，單樁豎向極限承載力值為5800KN，估算核心筒區域需布置約70根樁，，外圍框架柱下需布置108根，根據樁位平面布置，布樁方案可行。由于需要引孔深度達到37m，而普通引孔設備的引孔深度在20m以內，為了解決超深引孔的難題，考慮采用長螺旋引孔機進行引孔，這種方式既解決了引孔深度的問題，同時在引孔過程中對周圍土體擾動也較小，不易產生塌孔、縮孔，能充分發揮管樁的承載力，故施工方案亦可行。

4、兩種樁型承載性能對比

根據《建筑樁基技術規范》的經驗參數法計算單樁豎向極限承載力。方案一鉆孔灌注樁+后注漿，樁長51m，樁端持力層為⑩號粉質粘土夾粉土層，單樁豎向極限承載力估算值為8600KN;方案三預應力管樁+深層引孔，樁長51m，單樁豎向極限承載力估算值為 5800KN。方案一和方案三兩種樁型比較，方案一每延米提供的承載力更高。

5、兩種樁型施工可行性對比

5.1 方案一：鉆孔灌注樁加后注漿

由于鉆孔灌注樁的施工機具簡單，且采用后注漿技術能改善傳統的泥漿護壁鉆孔灌注樁樁底沉渣、樁側泥皮對樁阻力的不利影響，能有效地提高灌注樁的單樁承載力。缺點是施工周期較長，另外，④-2粉砂以及⑧層粉土夾粉砂土層中飽含地下水，容易出現稀釋泥漿引起坍孔，或孔內沉渣增多等現象，對樁側阻力及端阻力的發揮有影響。故施工可行，但需要嚴格控制施工質量。

5.2方案三：預應力管樁（超深引孔）

塔樓區工程樁以⑩粉質粘土層作為持力層，沉樁需穿過④-2粉砂層、⑧粉質粘土夾粉砂，根據地勘報告靜力觸探曲線，這兩層土工程性質良好，但沉樁阻力較大，因此引孔需要穿過這兩層土，最大引孔深度37m。由于普通引孔設備的引孔深度均在20m以內，因此該方案引孔采用在三軸攪拌樁機基礎上改裝的長螺旋引孔機，最大引孔深度能達到38m。該引孔機采用大扭矩動力頭帶動長螺旋鉆桿鉆頭，干式鉆進成孔，在鉆進過程中使一部分土體擠壓到孔壁上，起到護壁的作用。大部分土體隨著螺旋葉片的鉆進，被包裹在鉆桿周圍形成土圓柱，提升時從孔中帶出。保證了成孔的完整性，以減小引孔對原狀土的擾動，從而能充分發揮樁承載力，故施工可行。

6、兩種樁型經濟性對比

方案一：Ф700灌注樁+后注漿，總樁數120根，總樁長6120米，樁每延米造價800元，樁總造價489.6萬元;

方案三：Ф600預應力管樁+超深引孔，總樁數178根，總樁長9078米，樁每延米造價300元，樁總造價272.3萬元;

故方案一的樁基總造價為489.6萬，而方案三的樁基總造價為272.3萬，方案三樁基總造價比方案一節省約44%，具有明顯的經濟優勢。

結語：

綜合考慮本高層辦公樓項目荷載大、場地中下部有難以穿越的砂層土等因素，經樁承載能力、施工可行性、經濟性多方面的對比，方案三預應力管樁加深層引孔方案為該項目的樁基優選方案，采用長螺旋引孔機解決了深層引孔的難題，且引孔過程中對周圍土體擾動較小，有效地保證了單樁承載力的充分發揮，是優選的樁型。

參考文獻：

[1]曹小軍.某大型儲罐工程巖土勘察研究[J].西安建筑科技大學，2016（10）.

[2]馮林傳，趙振.貴德盆地地熱井井內熱交換工藝應用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）2016（10）250-25.