邢臺市某建筑地基基礎(chǔ)對比分析

董耀旻

（悉地國際設(shè)計顧問（深圳）有限公司上海楊浦分公司 上海 200438）

0 引言

地基和基礎(chǔ)是建筑物的根基，基礎(chǔ)形式的選擇是否準(zhǔn)確、合理，施工質(zhì)量的好壞直接影響建筑物的安全性和經(jīng)濟(jì)性。高層建筑對地基承載力和變形要求較高，常見的基礎(chǔ)形式有樁基或處理后的復(fù)合地基。前者主要有沖（鉆）孔灌注樁和預(yù)應(yīng)力高強混凝土樁（PHC），后者常見有水泥粉煤灰碎石（CFG）復(fù)合地基。由于鉆孔灌注樁的樁徑通常在600～1200mm，樁徑大對高層住宅建筑其柱網(wǎng)較小的樁基布置比較困難，一般不宜采用。本文重點討論后兩種樁，在充分利用地基土承載力的前提下，針對兩座建筑分析地基基礎(chǔ)方案優(yōu)缺點及適用性，為設(shè)計施工提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 兩種樁型解析

CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結(jié)強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成的復(fù)合地基。CFG樁常用的施工方法有長螺絲鉆孔灌注和振動沉管灌注成樁。CFG樁體不配筋，利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料，大大降低了工程造價。CFG樁還具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制、和施工噪音小等特點。主要用于多層和小高層建筑的設(shè)計中。CFG樁施工過程中需掏土，需要棄土場地，棄土場地及運輸需要與地方做好協(xié)調(diào)。

PHC樁即預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，它在預(yù)制構(gòu)件廠制作，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)，達(dá)到設(shè)計強度后，運至施工現(xiàn)場，用打樁機打入土中，然后在樁的頂部澆筑承臺梁（板）。PHC樁對不同地址的適應(yīng)性較強，它具有穿透力強、承載力大、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻、便于機械化施工等突出特點，與其他深基礎(chǔ)比較，樁基礎(chǔ)適用范圍最廣。由于施工過程中無濕作業(yè)，無成孔護(hù)壁工藝，避免了施工場地?fù)P塵，另外，靜力壓樁工藝消除了施工噪聲的污染，對減少環(huán)境污染有著積極的影響。PHC樁不適用于地下有較大孤石、堅硬夾層或水土有強腐蝕的地基，且應(yīng)考慮管樁擠土問題對鄰近既有建筑影響。

2 項目案例

2.1 工程概況

2.1.1 概況

擬建場地位于邢臺市寧晉縣，古丁橋街以南，鳳凰路以東。建筑面積約19萬m2。建筑功能涉及住宅、商業(yè)、醫(yī)療和幼兒園等。該項目由1#～15#樓和地下車庫組成，其中8#～12#樓為一類高層，功能為住宅，建筑高度77m；3#～6#樓為多層，建筑功能為住宅，3#和6#樓建筑高度為24m。住宅下有二層地下室。本文主要針對3#樓和8#樓進(jìn)行基礎(chǔ)可行性分析。

2.1.2 場地工程地質(zhì)條件

建筑場地在區(qū)域上屬太行山東麓山前沖洪積平原，地貌單一，場地較平整。

依據(jù)鉆探鑒別、土工試驗、原位測試成果，將揭露深度內(nèi)地層由自然地面而下劃分為9個工程地質(zhì)層：①雜填土（層厚0.5～2.5m）、②粉土（層底埋深4.8～5.4m）、③粉質(zhì)粘土（層底埋深8.7～10.0m）、④粉砂層底埋深（層底埋深12.6～13.5m）、⑤細(xì)砂（層底埋深15.0～18.0m）、⑥粉質(zhì)粘土（層底埋深20.0～25.7m）、⑦層粉質(zhì)粘土（層底埋深20.0～25.7m）、⑧層粉質(zhì)粘土（層底埋深20.0～25.7m）、⑨層粉質(zhì)粘土。

⑤細(xì)砂含少量卵礫石，粒徑在3～8cm之間。⑥粉質(zhì)粘土含有少量姜石，姜石形狀不規(guī)則，直徑0.5～2.0cm。⑦粉質(zhì)粘土含鐵錳質(zhì)斑點及見姜石，姜石呈不規(guī)則狀，直徑一般1～5cm。

根據(jù)模型計算3#樓估算基底壓力為160kPa，修正后的承載力特征值為140kPa；8#樓估算基底壓力為420kPa，修正后的承載力特征值為160kPa；擬建3#和8#高層建筑，地基承載力不滿足要求，天然地基上的筏形基礎(chǔ)方案不可行。

2.2 CFG樁復(fù)合地基可行性分析

擬建3#、8#樓，基礎(chǔ)埋深在6.2m，由于天然地基承載力不能滿足設(shè)計要求，為了提高地基強度，首先考慮采用長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁復(fù)合地基處理。該方法能使地基承載力提高，且無排漿問題，成本較低，速度較快，對環(huán)境影響較小。樁端持力層可選⑤層細(xì)砂、⑥層粉質(zhì)粘土、⑦層粉質(zhì)粘土。上部地層主要為粘性土和中粗砂，機械可成孔。根據(jù)計算3#樓采用φ400的素混凝土樁（CFG樁）樁長9m，CFG樁按矩形布置，間距1.32m，處理后地基承載力（未修正）為240kPa；8#樓采用φ400的素混凝土樁（CFG樁）樁長18m，CFG樁按矩形布置，間距1.25m，處理后地基承載力（未修正）為470kPa。

2.3 PHC樁基礎(chǔ)可行性分析

采用預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁（PHC），分別對3#樓和8#樓進(jìn)行樁基礎(chǔ)可行性分析。

3#樓采用PHCAB 500 100，樁長22m，承載力特征值1300kN；8#樓采用PHCAB 500 125，樁長48m，承載力特征值2550kN。

3#樓墻下布樁的樁距滿足3.5d，樁承載力普遍在910～1150kN之間，較為合理。8#樓墻下布樁的樁距滿足3.5d，樁承載力普遍在2350～2500kN之間，滿足規(guī)范要求，但樁長徑比較大（l/d=108，加上基礎(chǔ)埋深6m），若采用φ600mm的管樁時，樁間距要求2.1m，無法滿足墻下布樁，且地勘未提供30m以下地勘結(jié)果，8#樓考慮采用CFG樁復(fù)合地基。

2.4 兩種樁型經(jīng)濟(jì)型對比

針對3#樓進(jìn)行兩種樁型的經(jīng)濟(jì)性對比。

CFG樁采用φ400，樁長9m，全樓布置442根；筏板厚度為700mm，面積為812.6m2?；A(chǔ)及樁的綜合費用為86.9萬元。其中，樁費用：CFG樁按 600 元/m3計算，費用為 3.14×0.42/4×9×442×600/10000=30.0 萬元，筏板費用：1000 元/m3計算，費用為 812.6×0.7×1000/10000=56.9 萬元。

PHC樁基礎(chǔ)采用PHC AB 500 100，樁長22m，全樓布置142根；條形承臺混凝土體積為312m3；防水板厚度為350mm，面積為812.6m2?；A(chǔ)及樁的綜合費用為172.1萬元。其中，樁費用：PHC管樁按360元/m計算，費用為22×142×360/10000=112.5萬元，條形承臺和防水板費用：（312+812.6×0.35）×1000/10000=59.6 萬元。

根據(jù)兩種樁型的對比，3#樓采用CFG樁復(fù)合地基基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)高于PHC樁基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

根據(jù)該項目地勘數(shù)據(jù)分析，⑤層細(xì)砂含卵礫石，卵石含量在垂直、水平方向變化較大，⑦層粉質(zhì)粘土局部含姜石，姜石局部富集，以上不利因素可能給管樁機械施工帶來一定困難。并結(jié)合文章的經(jīng)濟(jì)性對比和項目本身的布樁特點，3#樓和8#樓建議采用CFG樁復(fù)合地基基礎(chǔ)。在進(jìn)行基礎(chǔ)選型與設(shè)計時，若能綜合考慮上部結(jié)構(gòu)體系、基礎(chǔ)類型、地基復(fù)雜程度等各方面因素，選擇合理基礎(chǔ)型式，將給工程質(zhì)量、造價和工期帶來巨大效益。