從基坑圍護體系談 PC 工法組合樁的技術經濟前景

近年來，國務院及各重點省市不斷推廣綠色施工，在綠色施工方面進行了許多創新與探索。PC 工法組合鋼管樁是近年來的一種新型綠色環保圍護方式，是從拉森鋼板樁改進優化而來。在許多深基坑圍護工程中拉森鋼板樁的截面剛度不夠，需要多層撐錨結構，施工難度大，施工工期長，于是 PC 組合鋼管樁便應運而生。本文通過對兩個公建項目的不同圍護方案的主要結構要素進行量價分析，探討 PC 工法組合鋼管樁與鉆孔灌注樁的關鍵成本差異，從投資決策及政策支持方面提出建議。

1 基坑圍護技術的現狀及更新

1.1 地下空間資源的有效開發利用

隨著社會經濟、科學技術的飛速發展，城市化進程的不斷加速，對地下空間資源的有效開發利用已成為社會發展的重要戰略之一。

目前國內主要的深基坑支護類型有∶復合土釘墻、排樁支護(樁錨、樁撐、雙排樁、“樁墻合一”)、新型地下連續墻、逆作法、緊鄰建筑物“無肥槽”基坑支護方法、人工凍結法、聯合支護(土釘墻+樁錨、土釘墻+樁撐、土釘墻+地下連續墻等)。

地下空間開發規模的增大以及日益復雜的周圍環境，對深基坑支護技術的要求也越來越高。基坑不斷向“深、大、近”方向發展。為了保證復雜環境下基坑工程順利施工，以及主體地下結構和基坑周邊環境的安全，積極貫徹綠色環保施工和建設生態文明社會的發展理念。隨著對基坑側壁、周邊土體、周圍環境的支擋、加固及保護措施的要求越來越高，使得深基坑的開挖與支護引起了各方面的廣泛重視，新的技術、方法、工藝也隨之不斷涌現。

1.2 PC 工法組合樁新工藝

PC 工法組合樁就是新工藝中的一種，即通過連接企口將鋼管樁與拉森樁連接成整體鋼質連續墻體，地下室施工完成后拔出鋼管樁和拉森樁，鋼管樁和拉森樁可回收、重復施工利用，鋼管樁和拉森樁具有較強的抗彎性和抗斷性。在兼顧施工安全以及綠色環保的同時，成本可控也是工程建設中不可忽視的一點。本文主要闡述其在項目中的實際運用以及成本分析。

2 技術經濟分析

2.1 項目概況

項目一 位于上海市浦東新區臨港綜合區，項目圍護體系采用傳統結構形式，鉆孔灌注樁+三軸攪拌樁止水帷幕+2 道混凝土支撐體系；項目二 位于上海市普陀區，圍護體系采用 PC 工法組合鋼管樁+2 道鋼支撐體系。兩個項目均為兩層地下室結構，項目概況基本一致，對圍護結構的剛度要求也差不多，但分別采用兩種不同結構形式的圍護體系。

兩個項目的工程概況對比詳見表1，基坑圍護結構形式對比詳見表2。

表1 工程（技術要求）概況對比

表2 結構形式對比

3.2 材料消耗量指標

項目建筑與裝飾部分工程量按 GB 50500-2013《建設工程工程量清單計價規范》計算規則計算，所得主要工程量指標見表3。

表3 消耗量指標對比

2.3 造價指標

兩個項目的工程計價模式均采用《上海市建筑裝飾工程預算定額（2016）》及有關規定和文件的計算規則。項目一的人工、材料、機械單價按“上海建設工程造價信息平臺”公布的 2021 年 9 月的工料機信息價計取，項目二實際施工時間為 2020 年 12 月，對比時將相應的人工、材料、機械單價換算成 2021 年 9 月份的信息價，同時，項目工期均按 3 個月考慮，所得出造價指標（延米指標和平米指標）見表4。

表4 造價指標對比

在計價原則和取費標準相同的原則下，P C 工法樁形式的圍護結構（含圍護及支撐）造價延米指標為 37 162.52 元/m，灌注樁形式的 48 392.65 元/m，PC 工法樁較灌注樁體系減少 23.21%，PC 工法樁由于其自身具有止水的效果，所以不需要額外打三軸攪拌樁止水帷幕，降低了造價約 9.02%。

2.4 影響 PC 工法樁造價的關鍵因素

對于 PC 工法組合樁形式的圍護結構來說，鋼管樁Φ915 mm×14 mm、拉森 IV 鋼板樁均為可回收，影響其造價的關鍵因素為型鋼用量以及型鋼的租賃期，型鋼用量一般根據基坑的形式、圍護剛度要求以及周邊要求等決定，可優化的空間較為有限，而型鋼租賃期主要取決于地下室的施工工期，項目二的地下室計劃工期為 3 個月，項目型鋼消耗量為 10.09 t/m，按市場租賃價 284 元/(t·月）計算，可以得出延米造價指標隨項目工期的線性關系圖，同時對比項目一的灌注樁延米造價指標，如圖1 所示。

圖1 延米造價指標與工期關系圖

從圖1 中不難發現，工期對 PC 工法樁的造價影響較大，工期從 1 個月到 10 個月，造價幾乎翻了一番，當工期在 7 個月內，PC 工法樁的造價低于灌注樁，當工期超過 7 個月，則采用灌注樁更為經濟。對于本文中的兩個項目，由于地下室較小，工期在 3 個月左右，但即便針對較大的地下室，工期一般也就在 5 至 6 個月，所以采用 PC 工法組合樁，其造價均低于灌注樁，是圍護結構的首選結構形式。

3 效益分析

3.1 經濟效益

PC 工法組合樁的經濟效益主要體現在兩個方面：一是其本身的造價，主要由打拔費和租賃費組成，相較于灌注樁而言可節約造價約 20%，尤其是針對地下室工期較短的項目，更能發揮其造價優勢；二是圍護本身的施工工期，項目二采用的 PC 工法樁，按照 1 臺施工設備每天打 15 根計算，需要工期約 15 d，而項目一采用的灌注樁，按照每 3 臺施工設備每天完成 120 m3計算，需要工期約 25 d。由此可見，項目二在僅有 1 臺施工設備的前提下，依然能比項目一提前完成。這對后續主體結構的施工進度有著非常重要的影響，同時由于總工期的提前帶來的經濟效益更是非常可觀的。同時，PC 工法樁可快速分期分段施工，進出場地機械費低，不需要像灌注樁考慮養護時間。這些都大大提升了其經濟效益。

3.2 環境效益

PC 工法組合樁主要采用的是鋼管樁和拉森鋼板樁，其最大的特點是可回收，環保無污染，無需考慮水電配套，相較于傳統的鉆孔灌注樁，不僅可以減少鋼筋混凝土材料的使用，而且沒有泥漿污染，是一種綠色的圍護結構體系。根據 PC 工法技術交流會的初步統計，目前我國如果每年使用 PC 工法樁，將可以節約鋼筋約 10 萬 t，節約混凝土約 100 萬 m3，節約水泥約 12 萬 t，減少碳排放約 40 萬 t。面對環境日益嚴峻的今天，使用 PC 工法樁更是響應了國家“低碳環保”的政治理念。

另一方面，像灌注樁這樣的傳統圍護結構形式，均在地下形成了永久性障礙物，而 PC 工法樁由于其可回收性，不僅重復利用了資源，更減少了對地下空間的影響，從長遠發展的角度考慮，使用 PC 工法樁更有利于未來的重新規劃和建設。

4 結 語

PC 工法組合樁的圍護結構形式，目前在長江三角洲一帶的運用較為廣泛。其兼顧了抗彎剛度強、止水效果好、施工簡便快捷、綠色環保等優勢，能適用于 7～18 m 深度的基坑，在一定程度上保障了深基坑的安全性和經濟性，是一種值得推廣的新型圍護工藝。本文根據現有項目取得的經驗，對 PC 工法樁和灌注樁的經濟技術指標進行了對比研究，為后續不斷完善和發展 PC 工法樁提供了借鑒意義。