CFG樁復合地基和預應力混凝土管樁樁基對比的研究

郭建偉 于洪悅 梁志雄

(山西碧桂園房地產有限公司，山西 太原 030000)

1 工程概況

項目位于山西省晉中市左權縣，濱河大街以北，宏遠街以南，占地面積約6萬m2，建筑面積約為18萬m2。其中：15層～17層住宅10棟，25層～27層住宅7棟。

選取2號樓為例進行分析，地上為25層，無地下室。±0絕對標高為1 106.6 m。基礎深度為-4.55 m，基礎底部絕對標高為1 102.05 m。

2 地質條件

擬建場地所處地貌單元屬河流Ⅰ級階地，擬建場地起伏較大，勘察期間各勘探點孔口標高介于1 100.48 m(ZK49)～1 108.30 m(ZK91)之間，最大高差為7.98 m。擬建場地為建筑抗震一般地段。地下水類型為孔隙潛水，勘察期間實測水位埋深位于天然地面下0.4 m～7.3 m，標高介于1 099.37 m～1 101.8 m之間。抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g。建筑場地類別為Ⅱ類，場地無濕陷性，無液化。場地標準凍結深度為1.04 m。

2號樓位置自然場地標高為1 102.23 m～1 102.68 m。地面以下地基土的分布土層見表1。

表1 地基土的分布及承載力特征值匯總表

3 兩種樁型解析

CFG樁復合地基是目前應用比較廣泛的復合地基技術。CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，是樁、樁間土和褥墊層一起構成復合地基。其實是在改良不良地質條件，加固地基條件，是一種復合地基，是天然地基在地基處理過程中部分土體被置換成混凝土。

CFG樁適用場地類別：管樁易穿透粉土、粘土層，細砂層，難以穿透中粗砂層，砂卵石層，碎石層，貫標大于20的土層。

PHC(高強預應力混凝土管樁)是最初由廣東、上海等沿海地區一帶發展起來，目前已廣泛運用于全國的一種樁型基礎。是在預制構件加工廠預制，經過養護，達到設計強度后，運至施工現場，用打樁機打入土中，然后在樁的頂部澆筑承臺梁(板)基礎。其樁身混凝土強度較高、適應性廣、耐沖擊性能好、穿透力強、承載力高、抗彎性能好、施工快捷方便。

PHC適用場地類別：處理粘性土、粉土、砂土和自重固結已完成的素填土地基。對淤泥質土應根據地區經驗或現場試驗確定其適應性。

4 設計方案及成本分析

4.1 采用CFG樁復合地基

設計方案：建筑基礎樁端持力層選取為第⑥層：砂卵石。

筏板基礎底面積為712.47 m2。樁徑為400 mm，正方形布樁，樁中心距為1.2 m，有效樁長17 m。樁數量共為511根。

4.2 CFG樁復合地基經濟指標分析

基礎及樁的綜合費用共為：169.3萬元。

其中，樁費用：CFG樁按670元/m3計算，費用為3.14×0.2×0.2×17×511×670=73.1萬元。

筏板費用：筏板費用1 000元/m3計算，費用為712.47×1.35×1 000=96.2萬元。

4.3 采用PHC(高強預應力混凝土管樁)

設計方案：建筑基礎樁端持力層選取為第⑥層砂卵石。

筏板基礎底面積為702.61 m2。樁徑為500 mm(AB型)，壁厚為125 mm。樁身混凝土強度為C80，有效樁長為17 m。樁數量共為267根。

根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范估算單樁豎向承載力特征值，按公式進行計算：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp。

綜合所得單樁豎向承載力特征值Ra取1 800 kN。

4.4 PHC(高強預應力混凝土管樁)經濟指標分析

基礎及樁的綜合費用為：208.3萬元。

其中,樁費用：管樁單價按250元/m計算，費用為267×17×250=113.5萬元。

筏板費用：筏板費用1 000元/m3計算，費用為702.61×1.35×1 000=94.8萬元。

綜上成本比對結果為：僅一幢樓座，采用CFG樁比PHC管樁節約成本為18%。

5 樁基檢測對比

5.1 采用CFG樁復合地基

檢測要求：經樁混凝土自然養護28 d，保證樁身強度達到要求后，施工上需截樁頭及開挖樁間土，方可進行樁基檢測(CFG樁復合地基承載力；CFG樁單樁豎向抗壓承載力；樁身完整性)。檢測數量要求：單樁靜載試驗數量不應小于總樁數的1%，單體工程復合地基靜載試驗數量不應小于3點。

檢測結果：對項目2號樓CFG樁復合地基進行單樁豎向抗壓靜載試驗3根，試驗確定：各試驗點單樁豎向抗壓承載力特征值均為650 kN，滿足設計要求。單樁豎向抗壓靜載試驗結果見表2，單樁復合地基載荷試驗結果見表3。

對項目2號樓CFG樁復合地基進行單樁復合地基靜載荷試驗3點，試驗最大加載到900 kPa，為設計復合地基承載力特征值的2.0倍。試驗確定，2號樓CFG樁復合地基載力特征值為450 kPa，滿足設計要求。

對項目2號樓CFG樁進行低應變檢測52根，樁身波速介于2 895 m/s～3 157 m/s之間，其中：Ⅰ類樁44根，占檢測總樁數的84.62%；Ⅱ類樁8根，占檢測總樁數的15.38%；無Ⅲ類，Ⅳ類樁。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗結果匯總表

表3 單樁復合地基載荷試驗結果匯總表

5.2 采用PHC(高強預應力混凝土管樁)

檢測要求：施工結束14 d后，方可進行樁基檢測(單樁豎向抗壓承載力，樁身完整性)。檢測數量要求：單樁靜載試驗數量不應小于總樁數的1%(且不小于3根)，總樁數少于50根時，檢驗數量不應小于2根。樁身完整性抽檢數量不應小于總樁數的30%(甲級)，且不小于20根，其他樁基工程樁身完整性抽檢數量不應小于總樁數的20%，且不小于10根。單樁豎向抗壓靜載試驗結果見表4。

檢測結果：本工程實際為僅做試樁試驗。試樁試驗結果如下：最大沉降量為31.83 mm，最大回彈量：13.73 mm，回彈率：43.17%。

表4 單樁豎向承載力抗壓靜載試驗結果匯總表

綜上后期檢測比對結果為：采用CFG樁復合地基較PHC(高強預應力混凝土管樁)工期長，檢測項目較多。

6 結語

以山西省6度區某項目為例,探討了對于6度地區高層建筑采用CFG樁復合地基的可行性，以及對兩種樁基的綜合成本及后期檢測要求進行分析，結論為本工程采用CFG樁復合地基是最優的方案,經濟優勢較為明顯，具有良好的經濟效益和社會效益，可作為類似場地條件下建筑地基的優選，為左權及周邊地區的類似工程提供了經驗與參考依據。