某高层住宅的桩基选型及设计

耿振华

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030013)

随着社会经济的发展，城市化进程的加快，高层建筑越来越普遍，业主对项目的成本、质量、进度要求越来越高，而基础造价在整个项目中所占比例较大，合理选择地基处理及基础形式，就显得非常重要。

1 工程概况

拟建项目位于太原市太化工业园区内，场地北侧为吴家堡北街，南侧为吴家堡南街。本项目抗震设防烈度:8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。地下2层，地上30层，基底标高 －6.500 m。

2 场地工程地质条件

场地地层自上而下可分为以下10层，见表1。

拟建场地具地震液化，液化等级为中等，主要液化土层为③层粉土、④层中粗砂，液化底深可按现地面下15.0 m考虑。第③层、④层液化折减系数为1/3。场地地下水实测初见水位埋深介于5.3 m～6.7 m，实测静止水位埋深介于 4.5 m～6.0 m，静止水位标高介于782.14 m～785.91 m，属孔隙潜水。地下水对混凝土结构及混凝土结构中钢筋均具弱腐蚀性。场地土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性。

表1 场地工程地质参数表

3 桩基选型

本工程主要根据本地区常用的成熟桩型以及地基处理方法，供选择的桩型有后注浆灌注桩、PHC预应力管桩以及CFG桩复合地基。

3.1 CFG桩复合地基

由于CFG桩不能处理地基液化，还须布置碎石桩来处理液化。本项目位于市区，碎石桩施工时振动大、噪声大，且施工质量不易控制，对周围建筑及人员生活影响很大，也不符合噪声环保要求，故不予采用。

3.2 后注浆灌注桩

混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或者安放钢筋笼然后再浇筑混凝土而成的桩。具有施工低噪声、低振动、桩长和直径可以按照设计要求变化自如，桩端能可靠地穿过液化土层进入持力层，适用于碎石土、砂土、粘性土及风化岩地基、粘性土、淤泥、淤泥质土等，具有单桩承载力大、刚度大、抗震能力强、挤土影响小、含钢量低等特点，但成桩速度较慢，成桩质量与施工有密切关系。当采用后注浆灌注桩时，桩体单桩承载力有较大提高。其原理是通过压力管向灌注桩桩侧及桩端注入水泥浆来置换桩侧泥皮并固化桩端的沉渣，以达到提高基桩承载力的目的。该技术能增加桩端面积但不增加桩身混凝土体积及桩的长度，且能使桩端坐落在端阻力较大持力层。采用灌注桩时，第④层及第⑦层～第⑩层桩端持力层较高，但第④层土较薄，且桩太短不适宜为桩端持力层，第⑦层粉质粘土层实测标贯击数介于16.0击～36.0击，平均值N=26.79击。本层土层较厚，比较均匀，后注浆提高系数为2.4，较适宜作为桩端持力层。

灌注桩平面布置图见图1。

图1 灌注桩平面布置图

3.3 PHC 桩

PHC桩即预应力高强度混凝土管桩，在工厂专业化、标准化生产预制桩体，桩身采用高强混凝土，其优点:施工方便、快捷、经济、单桩承载力比较高，沉桩质量可靠;缺点:笨重运输不方便，经过压蒸工艺处理强度提高了，但是耐久性可能会降低。采用PHC桩时，由于土层中第④层为中粗砂，可能存在穿过砂层比较困难，后期施工可能出现桩端达不到持力层的问题，故采用直径较小的桩径(φ400)。采用第⑦层粉质粘土层作为PHC桩的桩端持力层。

管桩平面布置图见图2。

图2 管桩平面布置图

估算单桩竖向承载力特征值(Quk)见表2。

表2 单桩竖向承载力特征值

3.4 桩基经济性比较

管桩为双排布桩，基础采用两桩承台加防水板，基础费用为115万元，灌注桩采用构造地基梁加防水板，基础费用为55万元。灌注桩基础总造价约为465万元，PHC桩总造价约为430万元，经济性PHC桩略好。

桩基经济性比较见表3。

表3 桩基的经济性比较表

4 结语

综合考虑，相比灌注桩，PHC桩具有经济性好，施工快，噪声小，施工场地整洁，机械化程度高，易管理，但由于基础下存在第④层中粗砂层，且为液化土层，地下水对混凝土中的钢筋有弱腐蚀性，预制桩抗剪强度低、抗震性能差，即使采用400桩径的桩还存在第④层分布不均，造成个别桩难以到达设计持力层的问题。且PHC桩延性、耐久性较差，其抗剪性能还有待改进。综上所述，本工程PHC桩较不适宜。后注浆灌注桩有承载力高、刚度大、抗震性能好、沉降小的优点，较适宜用在基础下有薄砂层、液化土层等地质条件的场地。

［1］GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范［S］.

［2］JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范［S］.

［3］叶书麟，叶观宝.地基处理［M］.北京:中国建筑工业出版社，1997.

［4］史佩栋，高大钊，桂业琨.高层建筑基础工程手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2000.

［5］冯 琨.某住宅楼地基处理［J］.山西建筑，2013，39(3):71-72.