邢台市某建筑地基基础对比分析

董耀旻

（悉地国际设计顾问（深圳）有限公司上海杨浦分公司 上海 200438）

0 引言

地基和基础是建筑物的根基，基础形式的选择是否准确、合理，施工质量的好坏直接影响建筑物的安全性和经济性。高层建筑对地基承载力和变形要求较高，常见的基础形式有桩基或处理后的复合地基。前者主要有冲（钻）孔灌注桩和预应力高强混凝土桩（PHC），后者常见有水泥粉煤灰碎石（CFG）复合地基。由于钻孔灌注桩的桩径通常在600～1200mm，桩径大对高层住宅建筑其柱网较小的桩基布置比较困难，一般不宜采用。本文重点讨论后两种桩，在充分利用地基土承载力的前提下，针对两座建筑分析地基基础方案优缺点及适用性，为设计施工提供指导依据。

1 两种桩型解析

CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成的复合地基。CFG桩常用的施工方法有长螺丝钻孔灌注和振动沉管灌注成桩。CFG桩体不配筋，利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。CFG桩还具有施工速度快、工期短、质量容易控制、和施工噪音小等特点。主要用于多层和小高层建筑的设计中。CFG桩施工过程中需掏土，需要弃土场地，弃土场地及运输需要与地方做好协调。

PHC桩即预应力混凝土管桩，它在预制构件厂制作，经过养护，达到设计强度后，运至施工现场，用打桩机打入土中，然后在桩的顶部浇筑承台梁（板）。PHC桩对不同地址的适应性较强，它具有穿透力强、承载力大、稳定性好、沉降量小而均匀、便于机械化施工等突出特点，与其他深基础比较，桩基础适用范围最广。由于施工过程中无湿作业，无成孔护壁工艺，避免了施工场地扬尘，另外，静力压桩工艺消除了施工噪声的污染，对减少环境污染有着积极的影响。PHC桩不适用于地下有较大孤石、坚硬夹层或水土有强腐蚀的地基，且应考虑管桩挤土问题对邻近既有建筑影响。

2 项目案例

2.1 工程概况

2.1.1 概况

拟建场地位于邢台市宁晋县，古丁桥街以南，凤凰路以东。建筑面积约19万m2。建筑功能涉及住宅、商业、医疗和幼儿园等。该项目由1#～15#楼和地下车库组成，其中8#～12#楼为一类高层，功能为住宅，建筑高度77m；3#～6#楼为多层，建筑功能为住宅，3#和6#楼建筑高度为24m。住宅下有二层地下室。本文主要针对3#楼和8#楼进行基础可行性分析。

2.1.2 场地工程地质条件

建筑场地在区域上属太行山东麓山前冲洪积平原，地貌单一，场地较平整。

依据钻探鉴别、土工试验、原位测试成果，将揭露深度内地层由自然地面而下划分为9个工程地质层：①杂填土（层厚0.5～2.5m）、②粉土（层底埋深4.8～5.4m）、③粉质粘土（层底埋深8.7～10.0m）、④粉砂层底埋深（层底埋深12.6～13.5m）、⑤细砂（层底埋深15.0～18.0m）、⑥粉质粘土（层底埋深20.0～25.7m）、⑦层粉质粘土（层底埋深20.0～25.7m）、⑧层粉质粘土（层底埋深20.0～25.7m）、⑨层粉质粘土。

⑤细砂含少量卵砾石，粒径在3～8cm之间。⑥粉质粘土含有少量姜石，姜石形状不规则，直径0.5～2.0cm。⑦粉质粘土含铁锰质斑点及见姜石，姜石呈不规则状，直径一般1～5cm。

根据模型计算3#楼估算基底压力为160kPa，修正后的承载力特征值为140kPa；8#楼估算基底压力为420kPa，修正后的承载力特征值为160kPa；拟建3#和8#高层建筑，地基承载力不满足要求，天然地基上的筏形基础方案不可行。

2.2 CFG桩复合地基可行性分析

拟建3#、8#楼，基础埋深在6.2m，由于天然地基承载力不能满足设计要求，为了提高地基强度，首先考虑采用长螺旋钻孔泵压混凝土桩复合地基处理。该方法能使地基承载力提高，且无排浆问题，成本较低，速度较快，对环境影响较小。桩端持力层可选⑤层细砂、⑥层粉质粘土、⑦层粉质粘土。上部地层主要为粘性土和中粗砂，机械可成孔。根据计算3#楼采用φ400的素混凝土桩（CFG桩）桩长9m，CFG桩按矩形布置，间距1.32m，处理后地基承载力（未修正）为240kPa；8#楼采用φ400的素混凝土桩（CFG桩）桩长18m，CFG桩按矩形布置，间距1.25m，处理后地基承载力（未修正）为470kPa。

2.3 PHC桩基础可行性分析

采用预应力高强度混凝土管桩（PHC），分别对3#楼和8#楼进行桩基础可行性分析。

3#楼采用PHCAB 500 100，桩长22m，承载力特征值1300kN；8#楼采用PHCAB 500 125，桩长48m，承载力特征值2550kN。

3#楼墙下布桩的桩距满足3.5d，桩承载力普遍在910～1150kN之间，较为合理。8#楼墙下布桩的桩距满足3.5d，桩承载力普遍在2350～2500kN之间，满足规范要求，但桩长径比较大（l/d=108，加上基础埋深6m），若采用φ600mm的管桩时，桩间距要求2.1m，无法满足墙下布桩，且地勘未提供30m以下地勘结果，8#楼考虑采用CFG桩复合地基。

2.4 两种桩型经济型对比

针对3#楼进行两种桩型的经济性对比。

CFG桩采用φ400，桩长9m，全楼布置442根；筏板厚度为700mm，面积为812.6m2。基础及桩的综合费用为86.9万元。其中，桩费用：CFG桩按 600 元/m3计算，费用为 3.14×0.42/4×9×442×600/10000=30.0 万元，筏板费用：1000 元/m3计算，费用为 812.6×0.7×1000/10000=56.9 万元。

PHC桩基础采用PHC AB 500 100，桩长22m，全楼布置142根；条形承台混凝土体积为312m3；防水板厚度为350mm，面积为812.6m2。基础及桩的综合费用为172.1万元。其中，桩费用：PHC管桩按360元/m计算，费用为22×142×360/10000=112.5万元，条形承台和防水板费用：（312+812.6×0.35）×1000/10000=59.6 万元。

根据两种桩型的对比，3#楼采用CFG桩复合地基基础的经济性远高于PHC桩基础。

3 结论

根据该项目地勘数据分析，⑤层细砂含卵砾石，卵石含量在垂直、水平方向变化较大，⑦层粉质粘土局部含姜石，姜石局部富集，以上不利因素可能给管桩机械施工带来一定困难。并结合文章的经济性对比和项目本身的布桩特点，3#楼和8#楼建议采用CFG桩复合地基基础。在进行基础选型与设计时，若能综合考虑上部结构体系、基础类型、地基复杂程度等各方面因素，选择合理基础型式，将给工程质量、造价和工期带来巨大效益。