预应力管桩与CFG桩复合地基分析对比

王叶鹏，黄海燕

(1.国祯环保节能科技股份有限公司，安徽 合肥230088；2.安徽农业大学，安徽 合肥230036)

1 工程概况及地质概况

该工程地处合肥市庐阳区蒙城北路与凌湖路交口东北角，主要是由高层、多层住宅楼及商业等配套设施组成，其中以高层住宅为主，结构形式为剪力墙结构。文章以1#住宅为例，地上层数28层，地下1层。

抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。场地覆盖层厚度为15.50～27.10m，在覆盖层或20.0m深度范围内的等效剪切波速(Vse)为214.0～265.49m/s，平均为240.67m/s。场地土类型为中硬～中软土，故为Ⅱ类建筑场地。属于对抗震有利（填土较薄区域）及一般（填土较厚区域）地段。拟建场地的特征周期取0.35s。

拟建场地在①层土及②、③层土表部埋藏有上层滞水型地下水，该层水分布不连续，其补给来源主要由大气降水及地表水渗入补给，其水位和水量受季节和地表水的变化控制。在④层中埋藏有少量裂隙水，其沿岩石节理、裂隙径流，其径流方向受岩层面起伏变化、岩层产状、节理、裂隙发育等因素影响明显，其水位及埋深变化较大。

2 两种桩型对比

2.1 预应力管桩基础

采用的是筏板+预应力管桩的基础形式，以⑤层强风化泥质砂岩作为桩端持力层。管桩适用于强风化或全风化、坚硬的粘性土层、中密及密实的粗砂、卵石层、碎石土层。管桩适用面广，桩身承载力高，一般都是直接从生产厂家直接订购，运输吊装方便，较为方便施工。管桩基础的持力层宜选在较厚的强风化或坚硬的土层中，预应力管桩桩尖穿透覆盖层，最后进入持力层中一定的深度，持力层产生剧烈的挤压，承载力可以得到明显的提高。管桩的特点对持力层起伏变化较大的地质条件适应性强。检验采用单桩静载试验，检测时间一般不少于7d。

根据模型整体计算，选择PHC-500-AB-100，桩长在15m以内（单根桩），以5层土为桩端持力层，单桩承载力计算1750kN，桩数估计约140根。

管桩成本主要包括管桩、压桩施工、钢桩尖、封底及桩头连接处理等，预估如下：①500（100）AB型桩按180元/m；②压桩费用按40元/m；③压桩费用桩尖采用十字桩尖，重量33.3kg，约150元/个；④桩头灌芯材料费按每方C40混凝土320元，每吨钢材5200元，灌芯长度1.5m，锚固钢筋、连接钢板、拉筋、箍筋、底封板合计19.4kg，约130元/个。管桩约为：50.4万元。底板厚度按照1m考虑，主要有混凝土和钢筋组成，混凝土按400元/m3,钢筋按4500元/t，约为41.91万元。

管桩方案总造价为92.31万元。

2.2 CFG桩复合地基

采用CFG桩复合地基处理方式。水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、沙土和桩端具有相对硬土层。通过桩、桩间土与褥垫层相互作用可形成CFG桩复合地基。复合地基经CFG桩处理后，可大大提升其承载力，降低地基变形。CFG桩复合地基可充分利用桩间土的承载力共同作用，并可传递荷载到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。当前在我国多数地区已广泛使用CFG桩复合地基，且应用效果良好。检验采用单桩静载试验和复合地基静载试验，检测时间一般不少于28d。

土层分布设计参数 表1

桩基设计参数 表2

根据模型整体计算，桩径400mm，单桩承载力为1000kN，正方形布置桩，置换率为0.0314，复合地基承载力需要430kPa。桩数约为162根，桩长约15m。处理面积约为650m2。

CFG桩的成本按混凝土650元/m3（含施工费用），共计19.8万元。砂石褥垫层300mm，总量195 m3，按每方300元，共计5.85万元。筏板厚度按照1.3m考虑，主要有混凝土和钢筋组成，混凝土按400元/m3,钢筋按4500元/t，约为50.28万元。

CFG桩复合地基方案总造价为75.93万元。

工期分析对比 表3

2.3 方案对比

从造价上面很明显得出，CFG桩复合地基比管桩节省17.8%左右。

使用管桩可以比CFG节省26天左右的工期，并节省做复合地基静载的相关费用。

从现场施工角度来说，有以下特点：①管桩的成桩质量比较可靠，主要采用工厂预制，CFG桩施工现场现浇，隐蔽工程不便于监理，易偷工减料，影响工程质量、安全隐患较大；②管桩的适用面较CFG桩广，地下水位较高，水的流动性较大的地质、软土地基的地区管桩都适用；③管桩的穿透性好，单桩承载力较CFG桩高，混凝土强度大；④施工简单，管桩目前有静压施工和锤机施工，静压无噪音无污染，锤机穿透力强；⑤用柴油锤施打管桩时，震动剧烈，噪声大，挤土量大，会造成一定的环境污染和影响；⑥打桩时送桩深度受限制，在深基坑开挖后截去余桩较多，但用静压法施工，送桩深度可以加大，余桩就较少；⑦CFG桩易受地下水，拔管速度等因素影响桩的质量，易出现断桩，缩径桩，吊脚桩等问题。

3 小结

从经济角度出发，CFG桩复合地基更节省，同时CFG桩施工简单，适应变化地质能力强，而且CFG桩复合地基充分发挥了桩间土的承载能力，增大了复合地基的的压缩模量，使得地基沉降变形也得到减小。但管桩也有明显的优势，在质量上有利用控制，同时工期上大大节约。所以不同工程应根据现场实际的情况综合取舍。文章从经济，施工特点，检测时间等多方面比较，可以为实际工程选择基础形式提供一定的参考依据。