鍋錐與旋挖鉆成孔灌注樁施工經濟性與適用性分析

張玉洪

(中鐵十九局集團五公司)

    西安天創數碼大廈位于西安市高新經濟技術開發區，西臨唐延路，南臨唐新街坊路，建筑物地上28層，地下2層，裙樓地上4層，地下2層，為一棟集辦公、住宅為一體的綜合建筑，建筑物結構類型為框架剪力墻結構，主樓部分采用樁筏基礎，裙樓部分采用樁承臺基礎，樁基類型采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。    根據本場地巖土工程勘察報告，場地地貌單元屬皂河l級階地，場地為非濕陷性場地，無不良地質現象，穩定地下水位埋深為-l6.30～-l7.00m，工程樁為摩擦樁，場地內樁身涉及地層主要為黃土狀土，古土壤、粉質粘土、細砂、粗砂、粉質粘土、中砂，裙樓部分樁基設計采用樁徑φ600，樁長14m，樁身混凝土強度為C35，總樁數為335根，設計要求單樁豎向承載力標準值為l800KN；主樓部分樁基礎采用樁徑φ600，樁長為32.00m，樁身混凝土強度為C45，總樁數為356根，設計要求極限承載力標準值為5800KN。

    該工程樁基施工委托陜西中機巖土工程有限責任公司負責完成，施工工藝主樓部分采用機械旋挖鉆機鉆進成孔，裙樓部分采用鍋錐鉆機成孔鉆進成孔。

    樁基施工過程中及施工完成后，對樁基施工質量進行了檢測，檢測內容包含：成孔質量(孔徑、垂直度、沉渣厚度)、單樁豎向極限承載力及樁身完整性。根據陜西省建設工程人工地基工程質量第九檢測站所做的《西安天創數碼大廈鋼筋混凝土鉆孔灌注樁工程檢測報告》本工程樁基施工成孔質量、單樁豎向承載力均滿足設計要求，樁身基本完整，可達到設計要求。成樁檢測結果如下表示：

    根據以上檢測數據，鍋錐成孔工藝和旋挖成孔工藝均滿足設計和規范要求。

    鍋錐鉆機主要適用于土層成孔，以其靈活方便，經濟實用的特點被普遍采用，是西安地區鋼筋混凝土鉆孔灌注樁施工通常采用的成孔機械；機械旋挖鉆機是西安地區近年來引入的鉆孔灌注樁成孔機械，旋挖鉆機的特點是施工機械化程度高，機械動力大(最大成孔深度可達到60余米)，成孔速度快。目前在一些成孔深度要求較大或文明施工要求嚴格的大型工程中被較多采用。

    西安天創數碼大廈樁基工程的特點是裙樓部分為樁長相對較短的(樁長l4．00m)，主樓部分是樁長相對較長(樁長32．00m)，且主樓部分為重要建筑，故從工程實際及經濟性綜合考慮，裙樓樁基施工采用十分經濟實用的鍋錐成孔工藝，主樓樁基施工采用機械化施工程度高的旋挖成孔工藝，這樣在確保工程質量及施工工期的前提下大大降低了工程投資，為工程建設方創造了良好的經濟效益。

    現根據工程施工的實際情況對鍋錐成孔和旋挖鉆機成孔工藝對施工的經濟性和實用性做以分析對比：

1、成孔直接費用對比：

    鍋錐鉆機成孔每米的工程直接成本經測算約為20元／米，而旋挖鉆機成孔的工程直接成本約為：50元／米，故采用鍋錐鉆機成孔可節省約60％的成孔造價。根據裙樓樁基施工的工程量，僅成孔直接費用一項即可降低投資約54萬元。

2、附加費用對比：

    采用鍋錐鉆機成孔工藝，一般鍋錐鉆機的卷揚系統做即可作為鋼筋籠吊裝安放設備，省去吊裝鋼筋籠的費用約2萬元。且鍋錐鉆機又可以做為灌注混凝土時提升導管的設備。故鍋錐鉆機可達到機械設備的綜合利用，可最大限度的發揮其機械效率。而旋挖機只能完成成孔，鋼筋籠吊裝及灌注工作仍需用動力三角架或吊車來完成。

    旋挖鉆機為大型施工工程機械，單機自重達60T以上，且采用履帶牽引，在移動轉彎時對場地輾壓破

壞嚴重。為確保工程順利實施，一般要求對施工場地進行硬化處理。而鍋錐鉆機輕便靈活，對施工場地狀況要求較低，可不進行硬化處理。這樣采用鍋錐鉆機成孔可節省大批的場地硬化費用。

3、對工程工期的影響：

    鍋錐鉆機的單機作業半徑小(約1．5m)，可實現多臺鉆機同時協調作業，同時鉆出的泥土可實現集中堆放，場地的整體利用率高，便于連續作業；而旋挖機的機身自重大，重心高，作業半徑大(兩臺旋挖機的最小作業間距>10m)。且成孔后必須及時用機械清理孔口泥渣，方可保證下一樁孔的正常施工。正是鑒于上述原因，在天創大廈的實際施工中，同時容納了20臺鍋錐在裙樓部分施工，而在主樓作業區僅能容納2臺旋挖機同時工作。故鍋錐鉆機單機成孔速度雖然較旋挖鉆機慢，但多機作業后綜合評定，鍋錐鉆機成孑L反而較旋挖鉆機快。從而保證了裙樓樁基施工與主樓樁基施工同時完成。

4、場地的適應性要求分析：

    鍋錐鉆機對場地適應性極強，場地不平及邊、角的樁都能作業。而旋挖鉆機由于其回轉半徑大，對狹窄地方的邊、角樁一般無法完成。為保證成孔垂直度，旋挖鉆機對場地平整度要求較高，如場地高差太大，則無法保證成孔的垂直度。而且成孔和灌注時場地中有大量泥漿，采用旋挖機成孔一般必須硬化場地才能夠保證施工質量。但場地的硬化后雖然利于成孔質量，但開挖樁間土的工作量和難度卻增大了。

5、問題孔的處理和修正：

    鍋錐鉆機成孔工藝可以實現人機合一，便于及時發現和修正成孔過程中產生偏差，尤其是垂直度的修正，可以通過及時調整鉆機機身來進行修正。而旋挖機成孔的垂直度只能靠場地的平整來實現機身的水平，從而保證垂直度，如果出現偏差，因孔徑及鉆桿的導向作用，旋挖機本身無法修正成孔垂直度。

    綜上分析，對于樁長較大的樁孔，旋挖鉆機以其動力大且成孔速度快而體現了自身的優勢，而鍋錐鉆機由于其電機的功率及鉆桿硬連接(絲扣連接)的限制，對于深度大于40m的孔或樁孔涉及的地層中存在鈣質結核層硬蓋時，成孔有一定難度，效率也會大大降低。在遇到塌孔等異常情況，往往鉆鍋被埋，形成不易處理的問題孔。但對于象天創數碼大廈裙樓樁基的這種樁長在20m以內的樁孔采用鍋錐鉆機成孔的優勢卻十分明顯。每臺鉆機每晝夜可成樁2根，機械效率發揮極高。對于此樁長較小的樁孔采用旋挖鉆機成孔，成孔很快，卻頻繁移動鉆機對點，鉆機效率卻大大降低。

    總上所述，對于不同設計要求的樁基施工，選用適當的成孔工藝，在確保工程質量的前提下，可大大降低工程投資，縮短工期，取得良好的經濟效益。天創數碼大廈樁基施工的主要特點就是將鍋錐鉆機成孔與旋挖鉆機成孔工藝在同一場地不同施工區域有效的結合起來，既降低了工程成本，又保證工程質量及總體工期的實現。

    故在類似的工程實踐中建議多從地層方面及工程特點上分析，選用適當的施工工藝，以保證施工質量降低工程成本，這樣就可創造良好的施工效益。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)