不同桩基类型对工程造价的影响

李少东 LI Shao-dong

（深圳市特皓建设基础工程有限公司，深圳 518000）

1 工程概况

拟建项目位于惠州市惠城区惠泰南路附近，惠南高新科技产业园南侧。拟建建筑物轮廓线南侧距已建民房约为13m，为已开挖边坡底边线约5m；西侧为规划用地；东侧为淡水河；北侧为小山包及高压电线塔。占地面积40743.8m2，总建筑面积88189.33m2，其中计容建筑面积86620.55m2。拟建场地规划建筑由1幢（2#）9层厂房和8幢（1#、3#～9#）4层厂房组成。6#、7#、9#楼拟采用天然基础，1#、2#、3#、4#、5#、8#楼拟采用桩基础。

2 地质条件

场地原始地形为山坡地貌，起伏变化较大，部分为回填场地。根据资料调查情况，场地自上而下地层依次为：

①人工填土：黄褐色、杂色，以黏性土、风化岩块石为主，碎石粒径约2～20cm，局部填石含量块径较大，块径25cm，硬杂质约占5%～45%，土质均匀性差，为新近填土，欠压实；层厚0.30～10.20m。②粉质黏土：灰褐色、黄褐色，软塑-可塑，具高压缩性，局部含少量腐木，捻面光滑，稍有光泽，干强度及韧性中等，无摇振反应；层厚2.0～5.30m。③细砂：灰褐色，稍密，饱和，主要成分为石英，磨圆度较好，砂质较纯，级配较差，含粉土、粉质黏土，局部含泥量较高；层厚3.20m。④粉质黏土：棕红色、黄褐色，可塑-硬塑，为下伏基岩残积层，捻面较光滑，无光泽，干强度及韧性较高，无摇振反应，遇水易软化、崩解，层厚1.80～14.10m。⑤全风化泥质粉砂岩：红棕色，岩芯呈土柱状，结构基本破坏，遇水软化，钻进容易；岩石坚硬程度为极软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。钻探深度内未发现洞穴、临空面、破碎带及夹层破碎带，层厚1.30～7.80m。⑥强风化泥质粉砂岩：红棕色，原岩结构大部分破坏，矿物成分显著变化，岩石风化裂隙很发育，岩体极破碎，岩芯呈土柱状，干钻不易钻进；岩石坚硬程度为极软岩，岩体完整程度为极破碎，由物理风化造成，岩体基本质量等级为Ⅴ级。钻探深度内未发现洞穴、临空面、破碎带。揭露层厚2.40～28.10m。⑦中风化泥质粉砂岩：红褐色、灰褐色，主要成分为长石、石英、泥质，裂隙较发育，钻进速度慢，泥质结构，层状构造，黏土物质胶结；岩芯呈块状、碎石状，局部短柱状，局部中风化破碎；本层取38个岩样，其中取38个岩样做天然抗压试验，岩石天然单轴抗压强度标准值为13.80MPa；岩石坚硬程度为软岩，岩体完整程度为破碎，岩体质量等级为Ⅴ类；钻探深度内未发现洞穴、临空面，出现夹层破碎带，揭露层厚1.50～33.60m。

3 桩基础设计方案

1#、2#、3#、4#、5#、8#楼桩基础的类型在选择上，设计院与建设单位存在较大的分歧。因地形较为复杂，山坡高低落差较大，设计院建议桩基础采用旋挖成孔灌注桩。建设单位认为旋挖成孔灌注桩造价高，不利于节约投资成本。根据勘察报告，场地地质条件较好且建筑物大多为多层建筑，建议桩基础采用预应力混凝土管桩PHCΦ500mm（壁厚125mm）AB型，然后通过试验桩试验，检验是否满足设计要求。受建设单位委托，设计院出具了两种不同的桩基础初步方案，如表1、表2。

表1 旋挖成孔灌注桩设计方案

表2 预应力混凝土管桩设计方案

4 预应力混凝土管桩试验桩方案

为保证工程质量、又能达到节约投资成本。建设单位建议施工2根预应力混凝土管桩进行试验，通过检测是否能满足预应力混凝土管桩设计方案要求。

试验桩工程桩型为摩擦端承型桩，采用预应力混凝土管桩PHCΦ500mm（壁厚125mm）AB型，有效桩长不少于8m，以强风化泥质粉砂岩为桩端持力层，要求入持力层深度不小于2m。桩锤选用50kN，落锤高度1.8m，最后30锤贯入度<30mm/10锤，单桩竖向承载力特征值1500kN。

根据勘察报告，由于土层较厚，倾斜角度大，需通过试验桩确定桩承载力和穿透能力。试验桩应采用锤击沉桩，若承载力特征值不能满足设计要求应及时通知设计院变更设计。当土层太厚无法成桩时，采用引孔方式施工。

试验桩工程采用高应变法检测承载力及桩身完整性。

试验桩桩位选择，选取两个比较有代表性的点位检验引孔施工流程、可行性，并确定桩穿透能力和桩承载力。试验桩点位一：位于2#厂房ZK39附近，回填土厚约9.8m，基本位于坡底，持力层标高较低。试验桩点位二：位于3#厂房ZK54附近，回填土厚约5.3m，持力层坡度较陡，基本位于坡中部。

5 预应力混凝土管桩试验桩施工

试验桩工程采用锤击方式施工，进场机械一台环保液压锤击桩机（型号WHDD5T）、一台长螺旋引孔钻机（型号CFG24），一台挖掘机（小松PC120）。施工前准备工作：人员及机械设备到位、清理平整好场地、机械安装与保养、桩位测点、材料进场验收；施工过程中，注意观察沉桩贯入度，沉桩速度的快慢，做好施工记录。引孔时，注意钻进的难易性，做好时间记录。施工情况介绍：2#楼ZK39号桩采用引孔，引孔深度19m，引孔时间约1小时，引孔完成后再进行管桩施工，配桩23m，实际入土深度为：16.9m，收锤时贯入度为10～16mm，符合设计要求。3#楼ZK54号桩没有引孔，配桩20m，最后实际施工入土深度为：15.9m，收锤时贯入度为8～15mm，符合设计要求。

6 试验桩检测

桩基承载力验证其目的是：通过检测了解单桩竖向承载力是否能达到设计要求。单桩竖向承载力可以采用静载试验或者高应变法。因工期紧张，本试验桩工程单桩承载力检测采用高应变法，高应变法是指用重锤冲击桩顶，实测桩顶附近或桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。

通过检测：2#楼ZK39号桩桩端承载力1544kN，桩身完整，满足单桩竖向承载力特征值1500kN设计要求；3#楼ZK54号桩桩端承载力1663kN，桩身完整，满足单桩竖向承载力特征值1500kN设计要求。1#、2#、3#、4#、5#、8#桩基础采用预应力混凝土管桩方案可行。

7 最终设计方案

1#、2#、3#、4#、5#、8#桩基础采用预应力混凝土管桩，采用锤击方式施工，最后30锤贯入度<30mm/10锤。根据工程勘察资料，本工程采用的管桩为摩擦端承型桩，桩端持力层为强风化泥质粉砂岩层。由于局部土层较厚、倾斜角度大，桩基施工需要进行引孔。根据试桩结果桩端进入强风化泥质粉砂岩层持力层不小于2.4～7.0m（详见表3）。本工程桩基收锤标准需同时满足三个条件：①桩端进入持力层深度不小于设计要求；②管桩需满足最短设计桩长；③最后30锤贯入度<30mm/10锤。

表3 预应力混凝土管桩最终设计方案

8 不同桩基类型工程造价对比分析

设计方案施工图预算费用编制方法：采用工程量清单计价模式，定额采用《广东省房屋建筑与装饰工程综合定额（2018）》，费率文件执行惠州市建设工程造价管理站发布的现行文件，信息价采用2021年10月惠州市信息价，工程量按平均设计桩长计量。

旋挖成孔灌注桩设计方案施工图预算费用约776.8万元（详见表4），包含旋挖桩成孔、混凝土浇灌、桩芯土方及泥浆外运、钢筋笼制作安装、凿桩头（含砼渣外运）、措施费、规费、税金等费用。根据勘察报告，本工程中风化泥质粉砂岩，其岩石坚硬程度为软岩。依据定额章节A.1.3桩基础工程说明第十五点：钻、冲孔桩、旋挖成孔灌注桩入岩增加费，极软岩和软岩不作入岩计算，故本设计方案施工图预算费不计取入岩增加费。

表4 旋挖成孔灌注桩设计方案施工图预算费用

预应力混凝土管桩最终设计方案施工图预算费用约505.1万元（详见表5），包含预应力混凝土管桩（锤击）、送桩、接桩、桩尖、截桩头（含砼渣外运）、引孔（长螺旋钻机）、措施费、规费、税金等费用，不含试验桩方案费用。

表5 预应力混凝土管桩最终设计方案施工图预算费用

预应力混凝土管桩试验桩方案施工单位中标价20万元（固定总价包干）。预应力混凝土管桩最终设计方案与试桩方案总费用约525.1万元，相比旋挖成孔灌注桩设计方案预算费用776.8万元，节约投资费用251.7万元。

旋挖成孔灌注桩设计方案预算费用776.8万元，预应力混凝土管桩最终设计方案与试桩方案总费用约525.1万元，按总建筑面积88189.33m2分析指标，桩基础预算费用均摊到总建筑面积造价分别为88.08元/m2、59.54元/m2，预应力混凝土管桩设计方案相比旋挖成孔灌注桩设计方案降低造价28.54元/m2，有效降低总建筑面积每平方米的造价，节约投资费用。

9 结语

桩基础类型的选择应综合考虑工程地质与水文地质条件、上部结构类型、使用功能、荷载特征、施工技术条件与环境，因地制宜，合理选择桩型及施工工艺，在满足工程质量的情况下，节约资源与投资。本工程在惠州市惠城区，惠州市管桩厂较多，离拟建项目地较近的管桩厂有羊城管桩、三和管桩、建华管桩等品牌家厂。无论是甲供材料或者乙供材料，对于管桩材料采购均有价格优势，有利于节约材料成本。本工程桩基础工程计划工程60天，目标工期45天，实际工期43天。实际完成管桩工程量10130m，引孔工程量11182.00m。实际完成工程量与设计工程量基本相差不大。实际完成工程造价约430万元，实际发生的费用相比施工图预算降低约75万元。桩基检测采用静载试验、低应变法，最终静载试验单桩竖向承载力满足设计要求，全部检测合格。本工程的实例表明，虽然场地原始地形为山坡地貌，起伏变化较大，部分为回填场地。但根据勘察资料，地质条件较好，存在适合采用预应力混凝土管桩桩基础的可能性。通过试验桩试验，验证了预应力混凝土管桩桩基础的可行性，有效节约了投资费用，缩短工期。