桩基比选，这才是成本控制的正确开启方式！

 00     背景信息 

2018年，熟识的业主朋友找上门，请大白担任结构顾问。
 

本文源于整体咨询意见书中的塔楼基础分项。  

目前项目已近完工，考虑到近两年材料成本变化大，隐去部分造价数据。  

该项目为沿海多栋22～23层高层剪力墙住宅， 带 一层满铺地下室。 总建筑面积 约10万㎡ ，建筑总高度近80m。

各岩土层的岩性、分布规律概括描述如下：

①杂填土：

灰黄色，松散状，填料主要由细砂及少量垃圾及耕植土组成，回填时间约1个月，未完成自重固结，回填时未经过系统碾压，密实度差，均匀性差。

②细砂：

灰黄色，湿，密实状（顶部2.0m左右为中密状），该层 全场均有分布， 厚度在7.70～15.30m ， 层顶埋深0.00～1.00（高程2.86~6.57m）。

③粉质粘土：

灰色，稍湿、软~可塑状。 该层主要于场地内零星分布，层薄，厚度在0.90～3.10m，层顶埋深9.10~10.30m（高程-6.31~-3.35m）。

④残积砂质粘性土：

褐黄色，可塑~硬塑状。 该层于场地内仅个别钻孔缺失，层厚一般在1.40~11.30m，层顶埋深8.10~15.30m（高程-10.14~-2.66m）。

⑤全风化花岗岩：

褐黄色，中粗粒结构，散体状构造，岩体极破碎，岩体基本质量等级为V级。 该层全场均有分布，层厚在1.2~11.30m，层顶埋深12.0~21.20m（高程-16.88~-6.40m）。

⑥土状强风化花岗岩：

褐黄色，中粗粒结构，散体状构造，该岩石为极软岩，岩体极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。 该层场区均有分布，层厚一般在0.60~20.00m，层顶埋深17.10~30.80m（高程-25.84~-10.55m）。

⑦碎块状强风化花岗岩：

褐黄色，中粗粒结构，碎裂状构造，风化显著，但有一定的结构强度，该岩石为软岩，岩体极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。 该层场区均有分布，厚度为0.50~12.80m，层顶埋深19.90~40.70m（高程-35.68~-13.43m）。

⑧中风化花岗岩：

褐黄色，中粗粒结构，该岩石为较硬岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ级。 该层高层钻孔基本揭露至该层，最大揭露厚度为7.0m，层顶埋深20.40~49.7m（高程-29.11~-45.38m）。

场地地下水对砼结构具弱腐蚀性，对钢筋砼中钢筋在长期浸水条件下具微腐蚀性，在干湿交替条件下对具中腐蚀性，地下水对钢结构具中腐蚀性。场地地下水位以上地基土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。

经与业主沟通，尊重当地工程习惯，仅对预制桩方案进行比选分析。

同时，由于场地禁止锤击桩施工，考虑到细沙层密实度高且厚度较厚（约8～15m），静压沉桩可能存在困难， 建议业主先行试桩PHC 500-125AB普通管桩， 同时在意见书中考虑引孔工艺与费用。

以下是意见书正文：

01      桩型对比 

承载力计算根据以下计算公式，其中，单桩承载力特征值为Ra：

土层参数根据地勘报告表取值，如下图所示：

▽  桩基设计参数表

根据地勘报告 ，②细沙 层为中密~密实，承载力高且无液化情况，与地勘单位沟通后，取消了该层的负摩阻力系数。

土层厚度根据桩端持力层及地勘剖面取值，计算剖面取28-28剖面的ZK81。

△   工程地质剖面图

该孔点的岩土层分布、厚度及单桩承载力特征值取值见下表：

▽  桩基方案对比表

各方案的单桩承载力特征值计算过程如下：（桩顶标高暂按黄海标高1.0考虑）

方案一：

采用引孔+PHC500-125AB桩，引孔过9.4米厚的②细砂层,以⑥土状强风化层作为持力层，进入持力层不少于1米，此时桩长约为22米。

求得单桩承载力极限值：

Quk=3.14×0.5×(5.4×70+2.4×48+5.3×90+9.0×100)+3.14×0.252×8000 =4500kN

取单桩承载力特征值Ra=Quk/2=2250 kN 。

方案二：

采用植桩+PHC800-130AB桩，植桩引孔深度27m，以⑦碎块状强风化花岗岩作为桩端持力层，进入持力层不少于1米，此时桩长约为23米。

此时，PHC 800-130AB 单桩承载力特征值考虑以桩身承载力进行控制，取单桩承载力特征值Ra=6000 kN。

方案三：

采用引孔+PHC(C105)600-130AB桩，引孔过9.4米厚的②细砂层，以⑦碎块状强风化花岗岩作为桩端持力层，进入持力层不少于1米，此时桩长约为23米。

求得单桩承载力极限值：

Quk=3.14×0.6×(5.4×70+2.4×48+5.3×90+9.2×100+1×120)+3.14×0.3^2×12000（估算暂定，建议与地勘单位确定）=7400kN。

考虑进入碎块状后，单桩承载力上升较快，按桩身强度反推的Ra=6087/1.2/1.3=3900kN。

按本地区经验，市场上静压桩机的最大压桩力一般在7500kN以下较为常见。

暂取单桩承载力特征值Ra=3700KN。 可满足单桩承载力特征值的2倍以上的压桩力需求，且C105桩身耐打性较高，更适用于本项目。

方案四：

采用引孔+PHC800-130AB桩，引孔过9.4米厚的②细砂层，以⑥土状强风化层作为持力层，进入持力层不少于1米，此时桩长约为21米。

求得单桩承载力特征值：

Quk=3.14×0.8×(5.4×70+2.4×48+5.3×90+7.8×100)+3.14×0.4^2×8000 =8400kN。

取单桩承载力特征值Ra=Quk/2=4200kN。                           

考虑800直径桩较超高强600直径桩的承载力提高不多，每千牛承载能力并无优势，且同一墙下布桩相对困难，故建议不采用该方案。

 02      基础方案比选 

根据地勘报告，现对下列四种桩基方案做经济技术性对比：

方案一（原设计方案）：

使用管桩PHC 500-125AB防腐管桩+引孔穿②砂层，以⑥土状强风化花岗岩作为桩端持力层。

由于设计周期短，设计方先初步提供了塔楼基础平面布置，如下所示：

△    方案一：管桩PHC500-125AB+引孔法

方案二（可选方案）：

考虑采用管桩PHC 800-130AB采用植桩法，以⑦碎块状强风化花岗岩作为桩端持力层。

平面布置如下图所示：

△   方案二：管桩PHC800-130AB+植桩法

方案三（可选方案）：

考虑采用超高强管桩PHC (C105) 600-130AB防腐管桩+引孔穿②砂层,以⑥土状强风化花岗岩作为桩端持力层。

△   方案三： 超高强管桩PHC（105）600-130AB+引孔法

03      经济性和工期对比 

本工程桩基采用引孔部分，浅层砂层引孔可考虑使用长螺旋引孔，造价约为50元/m，大直径桩引孔费用按75元/米。

植桩法部分，引孔费用取150元/米，持力层加上硬岩成孔增加费用500元/米。

植桩费用为：150x22+500x1=3800元 。

经济对比见下表：

▽  经济性对比表

 04      结论与建议 

综合考虑技术性、经济性与工期，建议如下：

原方案布桩密度大，布桩系数达到6.5%，挤土效应明显，可能导致后期沉桩困难，承台混凝土方量大，故综合造价较高。

方案二单桩承载力较高，减少布桩数（较方案一减少60%），施工过程采用旋挖方案能大幅度减少挤土效应；承台混凝土方量也最小（较方案一减少50%以上）。估算总造价可较方案一节约30.2万元。

但是，为了发挥桩身承载力，该桩型对桩端土层（碎块状强风化花岗岩）的要求较高，土层深度变化对造价影响大。 建议若塔楼下碎块状土层较浅，亦可考虑采用该方案。

方案三桩基础施工便利性，桩数较方案一减少40%以上，且工期最短。每千牛承载力的造价最优，承台混凝土方量比方案一减少15%。总造价较方案一节约21.6万元。

实际布桩后，布桩系数仍有5.7%，较原方案有所缓解，但仍然存在挤土效应。建议除引孔措施外，设计图纸中应明确建议减少挤土效应的其他施工措施。

综合各种因素，初步建议采用方案三（引孔+超高强PHC(C105)600-130-AB）作为塔楼的基础方案，以⑥土状强风化层或⑦碎块状强风化花岗岩作为桩端持力层，可获得较好的经济效益。

05      实施方案 

后经业主调查发现，当地压桩机的最大压桩力难以满足超高强管桩的施工需要；且经后期现场试桩，普通管桩沉桩较为顺利。 因此，确定采用PHC-500-125AB桩进行施工。

大白对方案一进行了优化调整，如下图所示：

△  优化方案 ：管桩PHC500-125AB

未注明承台厚度1200mm

设计方接纳了优化方案，结合上部优化成果，主楼基础实施方案如下图所示：

△  主楼基础施工图

大部分承台厚度1200mm，少量1300mm

估算相较于方案一，单塔楼共优化减少 桩数 28根，承台混凝土用量节约近34%，节约基础造价近40万元。

 06      点评与鸣谢 

一般情况下，就算预留了引孔等施工措施费，现场都会先直接沉桩，尽可能“节约”掉这块费用。

根据以往经验，深厚砂层中静压普通管桩可能存在两个问题：

一是直接压桩的爆桩率升高；二是有较高概率无法穿透砂层。

据了解，超高强管桩桩身强度高，有无引孔穿透6-7m厚粗砂层的实际案例，故试桩后存在节约引孔措施费的可能。同时， 在方案比选中预先计入引孔费用，会相对稳妥。

这是意见书中推荐超高强管桩的部分逻辑。

对于类似案例，建议按普通管桩——超高强管桩——普通管桩+引孔——超高强+引孔的顺序进行分阶段试桩，以合理确定基础方案。

感谢业主的认可与全程协助， 感谢设计方的密切配合，由于 各方的共同目标是一致的 ，整个沟通过程非常愉快与顺利，取得了满意的效果； 感谢郑小文总为本文提供了帮助，特此鸣谢。