預(yù)應(yīng)力管樁與CFG樁復(fù)合地基分析對(duì)比

王葉鵬，黃海燕

(1.國(guó)禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司，安徽 合肥230088；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，安徽 合肥230036)

1 工程概況及地質(zhì)概況

該工程地處合肥市廬陽(yáng)區(qū)蒙城北路與凌湖路交口東北角，主要是由高層、多層住宅樓及商業(yè)等配套設(shè)施組成，其中以高層住宅為主，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)。文章以1#住宅為例，地上層數(shù)28層，地下1層。

抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。場(chǎng)地覆蓋層厚度為15.50～27.10m，在覆蓋層或20.0m深度范圍內(nèi)的等效剪切波速(Vse)為214.0～265.49m/s，平均為240.67m/s。場(chǎng)地土類(lèi)型為中硬～中軟土，故為Ⅱ類(lèi)建筑場(chǎng)地。屬于對(duì)抗震有利（填土較薄區(qū)域）及一般（填土較厚區(qū)域）地段。擬建場(chǎng)地的特征周期取0.35s。

擬建場(chǎng)地在①層土及②、③層土表部埋藏有上層滯水型地下水，該層水分布不連續(xù)，其補(bǔ)給來(lái)源主要由大氣降水及地表水滲入補(bǔ)給，其水位和水量受季節(jié)和地表水的變化控制。在④層中埋藏有少量裂隙水，其沿巖石節(jié)理、裂隙徑流，其徑流方向受巖層面起伏變化、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理、裂隙發(fā)育等因素影響明顯，其水位及埋深變化較大。

2 兩種樁型對(duì)比

2.1 預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)

采用的是筏板+預(yù)應(yīng)力管樁的基礎(chǔ)形式，以⑤層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖作為樁端持力層。管樁適用于強(qiáng)風(fēng)化或全風(fēng)化、堅(jiān)硬的粘性土層、中密及密實(shí)的粗砂、卵石層、碎石土層。管樁適用面廣，樁身承載力高，一般都是直接從生產(chǎn)廠(chǎng)家直接訂購(gòu)，運(yùn)輸?shù)跹b方便，較為方便施工。管樁基礎(chǔ)的持力層宜選在較厚的強(qiáng)風(fēng)化或堅(jiān)硬的土層中，預(yù)應(yīng)力管樁樁尖穿透覆蓋層，最后進(jìn)入持力層中一定的深度，持力層產(chǎn)生劇烈的擠壓，承載力可以得到明顯的提高。管樁的特點(diǎn)對(duì)持力層起伏變化較大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。檢驗(yàn)采用單樁靜載試驗(yàn)，檢測(cè)時(shí)間一般不少于7d。

根據(jù)模型整體計(jì)算，選擇PHC-500-AB-100，樁長(zhǎng)在15m以?xún)?nèi)（單根樁），以5層土為樁端持力層，單樁承載力計(jì)算1750kN，樁數(shù)估計(jì)約140根。

管樁成本主要包括管樁、壓樁施工、鋼樁尖、封底及樁頭連接處理等，預(yù)估如下：①500（100）AB型樁按180元/m；②壓樁費(fèi)用按40元/m；③壓樁費(fèi)用樁尖采用十字樁尖，重量33.3kg，約150元/個(gè)；④樁頭灌芯材料費(fèi)按每方C40混凝土320元，每噸鋼材5200元，灌芯長(zhǎng)度1.5m，錨固鋼筋、連接鋼板、拉筋、箍筋、底封板合計(jì)19.4kg，約130元/個(gè)。管樁約為：50.4萬(wàn)元。底板厚度按照1m考慮，主要有混凝土和鋼筋組成，混凝土按400元/m3,鋼筋按4500元/t，約為41.91萬(wàn)元。

管樁方案總造價(jià)為92.31萬(wàn)元。

2.2 CFG樁復(fù)合地基

采用CFG樁復(fù)合地基處理方式。水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法適用于處理粘性土、粉土、沙土和樁端具有相對(duì)硬土層。通過(guò)樁、樁間土與褥墊層相互作用可形成CFG樁復(fù)合地基。復(fù)合地基經(jīng)CFG樁處理后，可大大提升其承載力，降低地基變形。CFG樁復(fù)合地基可充分利用樁間土的承載力共同作用，并可傳遞荷載到深層地基中去，具有較好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果。當(dāng)前在我國(guó)多數(shù)地區(qū)已廣泛使用CFG樁復(fù)合地基，且應(yīng)用效果良好。檢驗(yàn)采用單樁靜載試驗(yàn)和復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，檢測(cè)時(shí)間一般不少于28d。

土層分布設(shè)計(jì)參數(shù) 表1

樁基設(shè)計(jì)參數(shù) 表2

根據(jù)模型整體計(jì)算，樁徑400mm，單樁承載力為1000kN，正方形布置樁，置換率為0.0314，復(fù)合地基承載力需要430kPa。樁數(shù)約為162根，樁長(zhǎng)約15m。處理面積約為650m2。

CFG樁的成本按混凝土650元/m3（含施工費(fèi)用），共計(jì)19.8萬(wàn)元。砂石褥墊層300mm，總量195 m3，按每方300元，共計(jì)5.85萬(wàn)元。筏板厚度按照1.3m考慮，主要有混凝土和鋼筋組成，混凝土按400元/m3,鋼筋按4500元/t，約為50.28萬(wàn)元。

CFG樁復(fù)合地基方案總造價(jià)為75.93萬(wàn)元。

工期分析對(duì)比 表3

2.3 方案對(duì)比

從造價(jià)上面很明顯得出，CFG樁復(fù)合地基比管樁節(jié)省17.8%左右。

使用管樁可以比CFG節(jié)省26天左右的工期，并節(jié)省做復(fù)合地基靜載的相關(guān)費(fèi)用。

從現(xiàn)場(chǎng)施工角度來(lái)說(shuō)，有以下特點(diǎn)：①管樁的成樁質(zhì)量比較可靠，主要采用工廠(chǎng)預(yù)制，CFG樁施工現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆，隱蔽工程不便于監(jiān)理，易偷工減料，影響工程質(zhì)量、安全隱患較大；②管樁的適用面較CFG樁廣，地下水位較高，水的流動(dòng)性較大的地質(zhì)、軟土地基的地區(qū)管樁都適用；③管樁的穿透性好，單樁承載力較CFG樁高，混凝土強(qiáng)度大；④施工簡(jiǎn)單，管樁目前有靜壓施工和錘機(jī)施工，靜壓無(wú)噪音無(wú)污染，錘機(jī)穿透力強(qiáng)；⑤用柴油錘施打管樁時(shí)，震動(dòng)劇烈，噪聲大，擠土量大，會(huì)造成一定的環(huán)境污染和影響；⑥打樁時(shí)送樁深度受限制，在深基坑開(kāi)挖后截去余樁較多，但用靜壓法施工，送樁深度可以加大，余樁就較少；⑦CFG樁易受地下水，拔管速度等因素影響樁的質(zhì)量，易出現(xiàn)斷樁，縮徑樁，吊腳樁等問(wèn)題。

3 小結(jié)

從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，CFG樁復(fù)合地基更節(jié)省，同時(shí)CFG樁施工簡(jiǎn)單，適應(yīng)變化地質(zhì)能力強(qiáng)，而且CFG樁復(fù)合地基充分發(fā)揮了樁間土的承載能力，增大了復(fù)合地基的的壓縮模量，使得地基沉降變形也得到減小。但管樁也有明顯的優(yōu)勢(shì)，在質(zhì)量上有利用控制，同時(shí)工期上大大節(jié)約。所以不同工程應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的情況綜合取舍。文章從經(jīng)濟(jì)，施工特點(diǎn)，檢測(cè)時(shí)間等多方面比較，可以為實(shí)際工程選擇基礎(chǔ)形式提供一定的參考依據(jù)。