黃河三角洲地區(qū)樁基選型與設(shè)計(jì)

張?jiān)坪?張新鑫 周 清

山東省濱州市濱城區(qū)位于黃河三角洲腹地，黃河沖積平原的上緣。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市中各類高層、小高層、多層建筑拔地而起，作為建筑物的基礎(chǔ)部分往往在整個(gè)建筑物投資中占據(jù)了很大的比例。

由于濱州的地質(zhì)特點(diǎn)，高層、小高層、多層建筑的基礎(chǔ)往往采用樁基礎(chǔ)，因此，如何選擇合理的樁基礎(chǔ)形式，對于保證安全，節(jié)約投資、降低造價(jià)起著舉足輕重的作用。這就要求我們設(shè)計(jì)人員對每個(gè)建筑物的勘察報(bào)告進(jìn)行仔細(xì)分析，選擇一個(gè)最優(yōu)化的基礎(chǔ)方案。

表1 樁的側(cè)阻力和端阻力極限值

濱州市格林春天住宅小區(qū)是一個(gè)有高層、小高層、多層住宅的小區(qū)而且是濱州的第一個(gè)高檔、模范小區(qū)。其中1號、5號、7號樓為17層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅;2號、3號樓為7層框架異型柱—剪力墻結(jié)構(gòu)住宅;4號樓為6層砌體結(jié)構(gòu)住宅;6號樓為8層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)住宅;8號、9號樓為11層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅。

該小區(qū)住宅結(jié)構(gòu)形式多樣，如果采用同一種樁型，勢必會造成浪費(fèi)。我們結(jié)合地質(zhì)資料以及結(jié)合我市實(shí)際，通過比較造價(jià)，對這幾種結(jié)構(gòu)形式分別選取了不同的樁型。根據(jù)地質(zhì)資料提供樁的側(cè)阻力和端阻力極限值見表1。

對于1號、5號、7號樓剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，根據(jù)勘察報(bào)告采用樁徑為500mm的預(yù)制管樁，可選樁長有:以第⑨層土(粉土)為樁端持力層樁長21.5 m，單樁承載力特征值Ra=920 kN;以第○11層土(粉土)為樁端持力層樁長27 m，單樁承載力特征值 Ra=1140 kN，以1號樓為例:采用21.5 m樁，約需要樁數(shù)225根;而采用27 m樁，則需要工程樁182根。從樁本身而言，兩種方案總的工程樁總米數(shù)量相當(dāng)，但我們分析一下，采用21.5 m樁為需布置承臺，所布承臺厚約為1200mm，并且配筋較大。而采用27 m樁為墻下布樁，很多僅需構(gòu)造配筋，造價(jià)能降低不少，因此，我們選用27 m樁。

另外如采用400mm×400mm的預(yù)制方樁，單樁豎向承載力特征值為1160 kN;通過比較兩者的造價(jià)來對比:預(yù)制方樁(選用省標(biāo)圖集04G361)價(jià)格為1000元/m3(即160元/m);而預(yù)制管樁(選用省標(biāo)圖集06G407)為141元/m(以上價(jià)格均包括壓樁)。對于單樁承載力相差不多的情況下，管樁是經(jīng)濟(jì)的。

對于8號、9號樓剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，根據(jù)地質(zhì)資料，以第⑦層土(粉土)為樁端持力層樁長16.5 m，如采用350mm×350mm的預(yù)制方樁，單樁豎向承載力特征值為600 kN;如采用樁徑為500mm的預(yù)制管樁，單樁豎向承載力特征值為690 kN;如采用樁徑為426mm的靜壓擴(kuò)底灌注樁，兩次夯擴(kuò)(H1=4 m，h1=2 m，C1=0.2 m;H2=3 m，h2=1.5 m，C2=0.2 m)單樁豎向承載力特征值為710 kN，通過倒荷計(jì)算，預(yù)制方樁承載力太小，不滿足要求。只有在預(yù)制管樁和靜擴(kuò)灌注樁中選擇。兩種樁型的承載力相差不多，通過比較兩者的造價(jià)來對比:靜擴(kuò)灌注樁價(jià)格為660元/m3(即每根樁為(16.5+4+3)×3.14 ×0.2132×660=2210 元/根)，而預(yù)制管樁(選用省標(biāo)圖集06G407)為141元/m(即每根樁為16.5×141=2326.5元/根)。對于單樁承載力相差不多的情況下，靜擴(kuò)灌注樁是經(jīng)濟(jì)的。

對于6號樓短肢剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，根據(jù)地質(zhì)資料，以第⑦層土(粉土)為樁端持力層樁長16.5 m，如采用350mm×350mm的預(yù)制方樁，單樁豎向承載力特征值為600 kN;如采用樁徑為400mm的預(yù)制管樁，單樁豎向承載力特征值為520 kN;如采用樁徑為426mm的靜壓擴(kuò)底灌注樁，兩次夯擴(kuò)(H1=3 m，h1=1.4 m，C1=0.2 m;H2=3 m，h2=1.4 m，C2=0.2 m)單樁豎向承載力特征值為620 kN，通過倒荷計(jì)算，預(yù)制管樁承載力小，不滿足要求。只有在預(yù)制方樁和靜擴(kuò)灌注樁中選擇。通過比較兩者的造價(jià)來對比:靜擴(kuò)灌注樁價(jià)格為660元/m3(即每根樁為(16.5+3+3)×3.14×0.2132× 660=2115.5 元/根)，而預(yù)制方樁(選用省標(biāo)圖集04G361)為141 元/m(即每根樁為 16.5 ×141=2326.5 元/根)。對于單樁承載力相差不多的情況下，靜擴(kuò)灌注樁是經(jīng)濟(jì)的。

對于2號、3號、4號樓，根據(jù)地質(zhì)資料，以第⑤層土(粉土)為樁端持力層樁長11 m，如采用300mm×300mm的預(yù)制方樁，單樁豎向承載力特征值為310 kN;如采用樁徑為400mm的預(yù)制管樁，單樁豎向承載力特征值為330 kN;如采用樁徑為377mm的靜壓沉管擴(kuò)底灌注樁，兩次夯擴(kuò)(H1=2.8 m，h1=1.4 m，C1=0.2 m;H2=2.2 m，h2=1.0 m，C2=0.2 m)單樁豎向承載力特征值為330 kN，通過比較兩者的造價(jià)來對比:靜擴(kuò)灌注樁價(jià)格為660元/m3(即每根樁為(11+2.8+2.2)×3.14 ×0.2132×660=1504.3 元/根)，而預(yù)制管樁(選用省標(biāo)圖集06G407)為95元/m(即每根樁為11×95=1045元/根);預(yù)制方樁(選用省標(biāo)圖集04G361)為820元/m3(820×0.3 ×0.3×11=811.8元/根)，并且如果采用預(yù)制方樁，承臺梁可以減小。所以采用預(yù)制方樁是經(jīng)濟(jì)的。

通過以上不同樁型的設(shè)計(jì)，我們節(jié)約了造價(jià)，得到了甲方的好評。樁基設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，對于不同結(jié)構(gòu)的建筑，我們設(shè)計(jì)人員一定要考慮到每一個(gè)環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌兼顧，從各方面使之合理化。好的設(shè)計(jì)不僅僅是要保證建筑物安全，更要使設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理。

［1］ 劉金波.建筑設(shè)計(jì)樁基技術(shù)規(guī)范理解與應(yīng)用［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.

［2］ 楊 星.《PKPM》結(jié)構(gòu)軟件從入門到精通［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［3］ JGJ-2008，建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］ 梁 力，李 鑫，李 明，等.預(yù)制混凝土樁體抗扭設(shè)計(jì)及試驗(yàn)［J］.建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，26(2):87-91.

［5］ 賈志杰.新型預(yù)制螺旋樁受力特性數(shù)值分析研究［D］.沈陽:東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，2006.