高层建筑多种桩基础方案的分析和合理选型——以中国铁建·青秀嘉苑项目为例

李 昊

（中铁十四局集团太原房地产开发有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

随着建筑高度的增加和上部结构复杂性的提高，传统的基础类型已不能满足高层建筑的发展需求，桩基础的应用越来越多。高层建筑的基础选型不但影响到整个建筑的安全、质量、经济效益等重大问题，而且还涉及地质工程条件、结构类型及勘察设计与施工等条件的难题，在进行高层建筑基础选型时，应综合考虑建筑上部结构、基础、地基、地裂缝、周边环境等各方面因素，选择合理的基础形式[1]。

1 项目概况

1.1 项目规模

中国铁建·青秀嘉苑项目位于太原不锈钢产业园区新兰路，项目占地总面积为32 167.57 m2，总建筑面积108 963.7 万m2，其中地上建筑面积83 548.18 m2，地下建筑面积25 415.52 m2。项目共规划建设6 栋住宅楼（见图1），此外项目还规划建设超3 000 m2的沿街商业和配套换热站、体育场馆等设施，预计总投资约6.4 亿元。

图1 中国铁建·青秀嘉苑项目

1.2 地质条件

场地所处地貌单元为黄土丘陵前缘，场地范围内地形平坦，地面高介于810.58 m～812.8 m，场地类别为Ⅲ类。深度范围内揭露的首层地下水类型为潜水，属抗震一般地段，本场地内第②土层为湿陷性粉土，基坑开挖时已基本挖除，地基湿陷量计算值＜50 mm，故本场地按一般地区考虑。场地标准冻结深度为0.740 m。湿陷场地上地库的建筑分为类丙类。场地土层自上而下详见表1。

表1 地基土岩土构成、承载力特征值 kPa

2 桩型分析

本文以中国铁建·青秀嘉苑项目其中的6# 住宅楼（见图2）作为实例，为801.40 m，基底压力为220 kPa，持力层为第③、第④层，属于中压缩性地基，持力层地基承载力特征值不满足基底压力，不均匀地基，可能产生不均匀沉降，因此基础形式不适合采用天然基础。对主要考虑的钢筋混凝土灌注桩（后压浆）+承台梁+防水板、预应力混凝土管桩+筏板和CFG+筏板基础桩进行分析对比[2]。

2.1 各桩基设计方案对比

本项目6#住宅楼地上1 至33 层均为住宅，地下1 层为储藏室，地下2 层为人防二等人员掩蔽所。总建筑面积为15 387.45 m2，建筑高度为97.5 m，6#楼首层墙柱布位平面示意图见图2，抗震设防烈度为8 度。

图2 6#楼首层墙柱布位平面示意图（mm）

表2 各桩基设计方案表

根据6#住宅楼结构形式、本地块勘察报告、太原市几种现有桩基形式，制定出混凝土灌注桩（后压浆）+防水板、预应力混凝土管桩+筏板、水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）+筏板基础三种方案（见表2）。

2.2 各桩基形式承载力测算及优缺点对比[3]

通过对本项目高层住宅6#住宅楼的承载力测算及优缺点对比（见表3），混凝土灌注桩（后压浆）+防水板、预应力混凝土管桩+筏板2 种桩基型式均能满足高层的承载要求，需综合考虑施工场地的工程地质条件、施工条件、建筑结构布置、荷载大小等特点，保证项目的建设成本、施工进度及质量。

2.3 各桩基方案经济对比

通过对本项目高层住宅6#住宅楼的各桩基方案经济对比，混凝土灌注桩（后压浆）+防水板形式造价最高，预应力混凝土管桩形式造价最低（见表4），由于本项目为多层、小高层及高层建筑形式，需综合考虑后合理搭配桩基形式保证项目的经济、安全、质量、工期等[4]。

表3 各桩基方案承载力测算及优缺点对比表[4]

表4 各桩基方案经济对比表

3 最终方案选用

针对3 种方案进行设计、工程量、施工、承载力、经济等多方面进行比较分析，钢筋混凝土灌注桩、预应力混凝土管桩两种桩型均可应用于本工程。钢筋混凝土灌注桩、预应力混凝土管桩均有各自不可替代的优势，从施工技术方面，钢筋混凝土灌注桩施工方便，施工时无振动，在本地区应用较广泛，更切合本项目现场实际施工情况；从承载力方面，钢筋混凝土灌注桩承载能力较高，承载能力可靠，建筑沉降小，沉降差小，更加安全可靠，且建筑桩基技术规范中，在抗震设防8 度区及以上不宜采用预应力管桩；从经济技术指标方面，预应力混凝土管桩形式经济性较好，但环保要求比较严格，管桩厂家材料存量较少，需要现金提前购买[5]。综合考虑本项目属地环境、市场供给情况、施工技术、环保情况等因素，为保障本项目施工进度、质量，选择钢筋混凝土灌注桩作为中国铁建·青秀嘉苑项目6#住宅楼桩基础型式。

4 结语

一个项目工期长短很大部分取决于地下工程的施工，因此，在工期紧、场地地质条件差的情况下，选择合理的桩基方案特别重要。中国铁建·青秀嘉苑项目综合考虑上部结构、基础、地基、地裂缝、周边环境等各方面因素，同时满足承载力、沉降量、差异沉降量的要求，兼顾工程建设的经济性要求，对可选的3 个桩基方案进行综合对比，合理地选定了钢筋混凝土灌注桩基础作为该项目的主要基础形式，保证了结构安全与稳定，节约成本，缩短工期，达到了预期目标。