某高層住宅的樁基選型及設(shè)計(jì)

耿振華

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，高層建筑越來(lái)越普遍，業(yè)主對(duì)項(xiàng)目的成本、質(zhì)量、進(jìn)度要求越來(lái)越高，而基礎(chǔ)造價(jià)在整個(gè)項(xiàng)目中所占比例較大，合理選擇地基處理及基礎(chǔ)形式，就顯得非常重要。

1 工程概況

擬建項(xiàng)目位于太原市太化工業(yè)園區(qū)內(nèi)，場(chǎng)地北側(cè)為吳家堡北街，南側(cè)為吳家堡南街。本項(xiàng)目抗震設(shè)防烈度:8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。地下2層，地上30層，基底標(biāo)高 －6.500 m。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地層自上而下可分為以下10層，見表1。

擬建場(chǎng)地具地震液化，液化等級(jí)為中等，主要液化土層為③層粉土、④層中粗砂，液化底深可按現(xiàn)地面下15.0 m考慮。第③層、④層液化折減系數(shù)為1/3。場(chǎng)地地下水實(shí)測(cè)初見水位埋深介于5.3 m～6.7 m，實(shí)測(cè)靜止水位埋深介于 4.5 m～6.0 m，靜止水位標(biāo)高介于782.14 m～785.91 m，屬孔隙潛水。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均具弱腐蝕性。場(chǎng)地土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均具微腐蝕性。

表1 場(chǎng)地工程地質(zhì)參數(shù)表

3 樁基選型

本工程主要根據(jù)本地區(qū)常用的成熟樁型以及地基處理方法，供選擇的樁型有后注漿灌注樁、PHC預(yù)應(yīng)力管樁以及CFG樁復(fù)合地基。

3.1 CFG樁復(fù)合地基

由于CFG樁不能處理地基液化，還須布置碎石樁來(lái)處理液化。本項(xiàng)目位于市區(qū)，碎石樁施工時(shí)振動(dòng)大、噪聲大，且施工質(zhì)量不易控制，對(duì)周圍建筑及人員生活影響很大，也不符合噪聲環(huán)保要求，故不予采用。

3.2 后注漿灌注樁

混凝土灌注樁是一種直接在現(xiàn)場(chǎng)樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)澆筑混凝土或者安放鋼筋籠然后再澆筑混凝土而成的樁。具有施工低噪聲、低振動(dòng)、樁長(zhǎng)和直徑可以按照設(shè)計(jì)要求變化自如，樁端能可靠地穿過(guò)液化土層進(jìn)入持力層，適用于碎石土、砂土、粘性土及風(fēng)化巖地基、粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土等，具有單樁承載力大、剛度大、抗震能力強(qiáng)、擠土影響小、含鋼量低等特點(diǎn)，但成樁速度較慢，成樁質(zhì)量與施工有密切關(guān)系。當(dāng)采用后注漿灌注樁時(shí)，樁體單樁承載力有較大提高。其原理是通過(guò)壓力管向灌注樁樁側(cè)及樁端注入水泥漿來(lái)置換樁側(cè)泥皮并固化樁端的沉渣，以達(dá)到提高基樁承載力的目的。該技術(shù)能增加樁端面積但不增加樁身混凝土體積及樁的長(zhǎng)度，且能使樁端坐落在端阻力較大持力層。采用灌注樁時(shí)，第④層及第⑦層～第⑩層樁端持力層較高，但第④層土較薄，且樁太短不適宜為樁端持力層，第⑦層粉質(zhì)粘土層實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)介于16.0擊～36.0擊，平均值N=26.79擊。本層土層較厚，比較均勻，后注漿提高系數(shù)為2.4，較適宜作為樁端持力層。

灌注樁平面布置圖見圖1。

圖1 灌注樁平面布置圖

3.3 PHC 樁

PHC樁即預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁，在工廠專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)預(yù)制樁體，樁身采用高強(qiáng)混凝土，其優(yōu)點(diǎn):施工方便、快捷、經(jīng)濟(jì)、單樁承載力比較高，沉樁質(zhì)量可靠;缺點(diǎn):笨重運(yùn)輸不方便，經(jīng)過(guò)壓蒸工藝處理強(qiáng)度提高了，但是耐久性可能會(huì)降低。采用PHC樁時(shí)，由于土層中第④層為中粗砂，可能存在穿過(guò)砂層比較困難，后期施工可能出現(xiàn)樁端達(dá)不到持力層的問(wèn)題，故采用直徑較小的樁徑(φ400)。采用第⑦層粉質(zhì)粘土層作為PHC樁的樁端持力層。

管樁平面布置圖見圖2。

圖2 管樁平面布置圖

估算單樁豎向承載力特征值(Quk)見表2。

表2 單樁豎向承載力特征值

3.4 樁基經(jīng)濟(jì)性比較

管樁為雙排布樁，基礎(chǔ)采用兩樁承臺(tái)加防水板，基礎(chǔ)費(fèi)用為115萬(wàn)元，灌注樁采用構(gòu)造地基梁加防水板，基礎(chǔ)費(fèi)用為55萬(wàn)元。灌注樁基礎(chǔ)總造價(jià)約為465萬(wàn)元，PHC樁總造價(jià)約為430萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)性PHC樁略好。

樁基經(jīng)濟(jì)性比較見表3。

表3 樁基的經(jīng)濟(jì)性比較表

4 結(jié)語(yǔ)

綜合考慮，相比灌注樁，PHC樁具有經(jīng)濟(jì)性好，施工快，噪聲小，施工場(chǎng)地整潔，機(jī)械化程度高，易管理，但由于基礎(chǔ)下存在第④層中粗砂層，且為液化土層，地下水對(duì)混凝土中的鋼筋有弱腐蝕性，預(yù)制樁抗剪強(qiáng)度低、抗震性能差，即使采用400樁徑的樁還存在第④層分布不均，造成個(gè)別樁難以到達(dá)設(shè)計(jì)持力層的問(wèn)題。且PHC樁延性、耐久性較差，其抗剪性能還有待改進(jìn)。綜上所述，本工程PHC樁較不適宜。后注漿灌注樁有承載力高、剛度大、抗震性能好、沉降小的優(yōu)點(diǎn)，較適宜用在基礎(chǔ)下有薄砂層、液化土層等地質(zhì)條件的場(chǎng)地。

［1］GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］葉書麟，葉觀寶.地基處理［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

［4］史佩棟，高大釗，桂業(yè)琨.高層建筑基礎(chǔ)工程手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

［5］馮 琨.某住宅樓地基處理［J］.山西建筑，2013，39(3):71-72.