太原市某高層建筑幾種地基基礎(chǔ)方案的比較

李 璐

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

太原市某高層建筑幾種地基基礎(chǔ)方案的比較

李 璐

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

通過(guò)參與設(shè)計(jì)的某高層住宅項(xiàng)目，分別給出幾種地基基礎(chǔ)的推薦方案，對(duì)鉆孔灌注樁、預(yù)制管樁和CFG樁在工程特性、經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行比較，指出灌注樁、預(yù)制管樁和CFG樁在適用的自然條件、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工技術(shù)、質(zhì)量保證、施工擾動(dòng)等方面均存在明顯不同，地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)需根據(jù)地質(zhì)情況、工程投資和工期的需求選擇不同的樁型。

灌注樁，管樁，CFG樁

1 工程概況

本工程位于山西省太原市，結(jié)構(gòu)類型為剪力墻結(jié)構(gòu)，地上33層,地下2層。地下2層層高3 m，地下1層層高3.3 m。地上部分層高2.9 m。本樓總高95.7 m，長(zhǎng)度48.8 m，寬18.3 m，高寬比5.23,長(zhǎng)寬比2.67。±0.000相當(dāng)于絕對(duì)高程900.5。

根據(jù)地勘單位提供的《地勘報(bào)告》，給出了地基土承載力特征值，鉆孔灌注樁、CFG樁和預(yù)制管樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，分別見(jiàn)表1～表3。

表1 地基土承載力特征值

表2 鉆孔灌注樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(qsik)和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值(qpk)一覽表

表3 CFG樁、預(yù)制管樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(qsik)和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值(qpk)一覽表 kPa

2 地基基礎(chǔ)方案

2.1 灌注樁加承臺(tái)梁加防水板

本工程根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范以及地勘單位提供的《地勘報(bào)告》，基礎(chǔ)選用后壓漿鉆孔灌注樁加承臺(tái)梁，樁基礎(chǔ)采用墻下布樁的形式，基礎(chǔ)埋深(不計(jì)樁長(zhǎng))預(yù)估為-7.30 m。

后壓漿鋼筋混凝土灌注樁的造價(jià)，每米樁長(zhǎng)約為600元，每根樁約為2.2萬(wàn)元，總造價(jià)約為250萬(wàn)元。承臺(tái)梁和防水板造價(jià)約為70萬(wàn)元。樁基礎(chǔ)的總造價(jià)約為320萬(wàn)元。

灌注樁的特點(diǎn)如下：

1)混凝土灌注樁是用樁機(jī)設(shè)備在施工現(xiàn)場(chǎng)就地成孔或采用人工挖孔，在孔內(nèi)放置鋼筋籠；

2)適用于不同土層；

3)樁長(zhǎng)可因地改變，沒(méi)有接頭；

4)僅承受軸向壓力時(shí)，只需配置少量構(gòu)造鋼筋，需配制鋼筋籠時(shí)，按工作荷載要求布置，節(jié)約了鋼材；

5)單樁承載力大；

6)樁身的質(zhì)量不易控制，輕易出現(xiàn)斷樁、縮頸、露筋和夾泥的現(xiàn)象；

7)樁身直徑較大，孔底沉積物不易清除干凈，因而單樁承載力變化較大；

8)一般不宜用于水下樁基。灌注樁與預(yù)制管樁相比主要的優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)螛冻休d力高、樁身沒(méi)有接頭。

2.2 預(yù)制管樁加承臺(tái)梁加防水板

本工程根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范以及地勘單位提供的《地勘報(bào)告》，基礎(chǔ)選用靜壓PHC管樁(預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁)加承臺(tái)梁，樁基礎(chǔ)采用墻下布樁的形式，基礎(chǔ)埋深(不計(jì)樁長(zhǎng))預(yù)估為-7.30 m。

靜壓PHC管樁的造價(jià)，每米樁長(zhǎng)約為200元，每根樁約為7 200元，總造價(jià)約為180萬(wàn)元。承臺(tái)梁和防水板造價(jià)約為70萬(wàn)元。樁基礎(chǔ)的總造價(jià)約為250萬(wàn)元。

預(yù)制管樁的特點(diǎn)如下：

1)預(yù)制混凝土管樁可在工廠集中生產(chǎn)，也可在場(chǎng)地四周預(yù)制，單節(jié)長(zhǎng)10 m左右；

2)樁的單位面積承載力較高。由于其屬擠土樁，樁打入后其四周的土層被擠密，從而提高地基承載力；

3)樁身質(zhì)量易于保證和檢查，適用于水下施工，樁身混凝土的密度大，抗腐蝕性能強(qiáng)，施工工效高，因其打入樁的施工工序較灌注樁簡(jiǎn)單，工效也高；

4)預(yù)制樁的配筋需根據(jù)搬運(yùn)、吊裝和壓入樁時(shí)的應(yīng)力設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)超過(guò)正常工作荷載的要求，用鋼量大，接樁時(shí)，還需增加相關(guān)費(fèi)用；

5)錘擊和振動(dòng)法下沉的預(yù)制樁施工時(shí)，振動(dòng)噪聲大，影響四周環(huán)境，不宜在城市建筑物密集的地區(qū)使用，一般需改為靜壓樁機(jī)進(jìn)行施工；

6)預(yù)制樁是擠土樁，施工時(shí)易引起四周地面隆起，有時(shí)還會(huì)引起已就位鄰樁上浮；

7)受起吊設(shè)備能力的限制，單節(jié)樁的長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)，一般為10余米，長(zhǎng)樁需接樁時(shí)，接頭處形成薄弱環(huán)節(jié)，如不能確保全樁長(zhǎng)的垂直度，則將降低樁的承載能力，甚至還會(huì)在打樁時(shí)出現(xiàn)斷樁；

8)不易穿透較厚的堅(jiān)硬地層，當(dāng)堅(jiān)硬地層下仍存在需穿過(guò)的軟弱層時(shí)，則需輔以其他施工措施，如采用預(yù)鉆孔等；

9)預(yù)制樁的適用條件：a.持力層上覆蓋為松軟土層，沒(méi)有堅(jiān)硬的夾層；b.持力層頂面的土質(zhì)變化不大，樁長(zhǎng)易于控制，減少截樁或多次接樁；c.水下樁基工程；d.大面積打樁工程，由于此樁工序簡(jiǎn)單，工效高，在樁數(shù)較多的前提下，可節(jié)省基建投資；e.工期比較緊的工程，因已在工廠預(yù)制，縮短工期。預(yù)制管樁與灌注樁相比主要的優(yōu)點(diǎn)是：樁身強(qiáng)度高、單根樁完整性好、施工速度快、現(xiàn)場(chǎng)整潔、環(huán)境污染小。

2.3 CFG樁加筏板

本工程根據(jù)JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范以及地勘單位提供的《地勘報(bào)告》，地基處理采用CFG樁復(fù)合地基,基礎(chǔ)選用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深預(yù)估為-7.80 m，基底壓力預(yù)估為500 kPa。

CFG樁的造價(jià)，每米樁長(zhǎng)約為71元，每根樁約為1 420元，總造價(jià)約為110萬(wàn)元。筏板及褥墊層造價(jià)約為140萬(wàn)元。地基及基礎(chǔ)的總造價(jià)約為250萬(wàn)元。

CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱，是由碎石、石屑、粉煤灰組成混合料，在水泥作用下形成的膠結(jié)摻合料樁。樁復(fù)合地基處理技術(shù)就是仿照樁基礎(chǔ)的布置方式，在軟土層內(nèi)打孔，然后回填以水泥粉煤灰碎石，形成剛度比四周軟土大得多的土質(zhì)樁，置換土中部分軟土，以增強(qiáng)地基土的強(qiáng)度，提高地基承載力和穩(wěn)定性。由于CFG樁的剛度沒(méi)有混凝土樁和鋼筋混凝土樁那么大，以及樁頂設(shè)置有砂石墊層，樁體本身并未承擔(dān)建筑物的所有荷載，而是與四周土一起承受建筑物的荷載。CFG樁能充分利用樁間土的承載力，與樁間土共同作用，并由于樁身強(qiáng)度高、剛度大、具有剛性樁的傳力特點(diǎn)可將荷載傳遞到深層地基中去。CFG樁具有施工簡(jiǎn)單、沉降變形小、造價(jià)低、承載力提高幅度大、適用范圍較廣、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益明顯等特點(diǎn)，所以被廣泛用于建筑物的地基處理。

2.4 預(yù)制管樁加筏板

本工程根據(jù)JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范以及地勘單位提供的《地勘報(bào)告》，地基處理采用預(yù)制管樁復(fù)合地基,基礎(chǔ)選用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深預(yù)估為-7.80 m，基底壓力預(yù)估為500 kPa。

預(yù)制管樁的造價(jià)，每米樁長(zhǎng)約為130元，每根樁約為2 600元，總造價(jià)約為195萬(wàn)元。筏板及褥墊層造價(jià)約為140萬(wàn)元。地基及基礎(chǔ)的總造價(jià)約為335萬(wàn)元。

在不適用CFG樁的軟土高靈敏土場(chǎng)地，或鋼筋混凝土灌注樁墻下布置無(wú)法滿足工程要求的場(chǎng)地采用預(yù)制管樁復(fù)合地基較好，另外復(fù)合地基的承載力檢測(cè)證明了預(yù)制管樁復(fù)合地基中天然地基土和增強(qiáng)體的承載力均能充分發(fā)揮，可形成真正意義上的復(fù)合地基。

3 結(jié)語(yǔ)

由于混凝土灌注樁具有較大的抗側(cè)能力，一般使用于高層和超高層建筑中，并且鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)施工工藝成熟，質(zhì)量易于保證。預(yù)制管樁一般用于框架剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)中，造價(jià)較低，但由于預(yù)制管樁的抗側(cè)能力較差，且樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)單樁接頭數(shù)量較多，施工質(zhì)量難以保證，故在選用時(shí)受到限制。而 CFG樁復(fù)合地基則主要用于剪力墻結(jié)構(gòu)中，適用于城鎮(zhèn)中的住宅建筑，但由于CFG樁樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，樁身質(zhì)量難以保證，且CFG樁復(fù)合地基較灌注樁基礎(chǔ)沉降變形大，故超過(guò)30層的建筑不建議采用CFG樁復(fù)合地基。綜合考慮幾種地基基礎(chǔ)方案的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，最終本工程基礎(chǔ)選用后壓漿鉆孔灌注樁加承臺(tái)梁，樁基礎(chǔ)采用墻下布樁的形式。

[1] JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

On comparison of some foundation scheme at some high-rise buildings in Taiyuan

Li Lu

(ArchitecturalDesignInstitute,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

According to the design for some high-rise residential program, the paper provides some recommendation schemes of some foundations, compares the bored pile, prefabricated pipe pile, and CFG pile from the engineering features and economic benefits, and points out the three piles have many differences from the applied natural conditions, foundation structure features, construction technique, quality guarantee and construction interruption, so different pile types will be neededaccording to the geological circumstances, engineering investment, and construction period in the design for foundation.

bored pile, pipe pile, CFG pile

2014-04-10

李 璐(1981- )，女，工程師

1009-6825(2015)04-0084-02

TU470

A