中软土地基高层住宅项目基础选型分析
一 引言
在中软土地区,高层住宅采用天然筏板基础通常很难实现,目前工程中最常用的做法采用管桩及CFG桩复合地基基础,除此之外,某些项目也采用了劲性复合桩基方案,具体那种做法经济性更优,本文结合某具体项目将可行的基础方案进行分析对比,初步得出各方案之间的差异,为类似项目基础选型提供参考。{建筑结构优化}
二 基础选型
(一)某16层住宅项目,地基平均反力约250kpa,地质资料:基底下土层分别如下2号粉土,中密状态,承载力特征值100kpa,3号粘土,4号粉土,5号粘土,6号粉土,7号粉土等。各桩型参数具体如下:
预制桩/CFG桩侧阻端阻特征值(kn) | ||||
序号 | 土层 | 侧阻特征值(kpa) | 端阻特征值(kpa) | 土层厚度(m) |
1 | 2号粉土 | 20/15 | 4.6 | |
2 | 3层粘土 | 20/15 | 5.7 | |
3 | 4层粉土 | 25/20 | 1.5 | |
4 | 5层粘土 | 25/20 | 1.5 | |
5 | 6层粉土 | 30/25 | 1250/1050 | 5 |
6 | 7层粉土 | 35/30 | 1500/1300 | 5.2 |
7 | 8层粘土 | 35/30 | 1600/1400 | 4 |
8 | 9层粉土 | 40/35 | 1750/1550 | 7 |
劲性复合桩搅拌桩侧阻端阻特征值(kn) | ||||||
序号 | 土层 | 侧阻特征值(kpa) | 调整系数 | 端阻特征值(kpa) | 调整系数 | 土层厚度(m) |
1 | 2号粉土 | 20 | 1.6 | 4.6 | ||
2 | 3层粘土 | 20 | 1.6 | 5.7 | ||
3 | 4层粉土 | 25 | 1.6 | 1.5 | ||
4 | 5层粘土 | 25 | 1.6 | 1.5 | ||
5 | 6层粉土 | 30 | 1.6 | 192 | 2.2 | 5 |
(二)基础选型
1、方案一 管桩方案
管桩方案,桩长30m,桩径400mm,计算桩承载力特征值约1300kn,整体采用满堂布桩,桩数约101根,筏板厚度750mm;
2、方案二 CFG桩复合地基方案
CFG桩在软土地基应用较多,通常采用长螺旋施工工艺,施工速度快,成本低,属刚性桩,承载力相对较高,应用较为广泛。
本工程桩直径400,桩长17米,以7号粉土为持力层,单桩承载力特征值取560kn,采用正方形布桩,桩间距1.6米,桩数约212根,复合后地基承载力特征值260kpa,褥垫层200粗砂,筏板厚度750mm;
3、方案三 劲性复合桩方案
劲性复合桩在工程中也有一定的应用,也是近些年发展起来的新工艺,可以看做是管桩的升级版,施工管桩前先进行水泥搅拌桩施工,初凝前2~6小时内进行预制管桩压桩工作,充分利用两者优势,承载力有较大提高。由于搅拌桩设备限制,工程中通常搅拌桩长度不超20米。具体计算详见《劲性复合桩技术规程》JGJ/T 327-2014,4.3.2条相关规定。
柔性桩采用水泥搅拌桩,搅拌桩直径700mm,桩长15米,以6号粉土为持力层,刚性芯桩采用管桩,桩径400mm,桩长15米,计算承载力特征值约1300kn;整体采用满堂布桩,筏板厚度750mm;
4、方案四 管桩复合地基方案
管桩复合地基在工程中应用相对不多,作为对比方案,也给出对比方案。
管桩桩长采用17m,直径400,单桩承载力特征值690kn,桩间距1.75m,桩数约177根。
5、方案五 劲性复合桩复合地基方案
劲性复合桩设计按照《劲性复合桩技术规程》JGJ/T 327-2014,4.4节相关规定进行。劲性复合桩复合地基初步计算发挥系数取值上与CFG桩/管桩复合地基略有区别,劲性复合桩承载力发挥系数大些,取下限0.95,桩间土发挥系数小些,取下限0.8。
桩长13米,桩承载力特征值1090kn,正方形布桩,桩间距2.35m,桩数约98根
6、成本对比:
注:筏板做法相同,以上成本仅统计地基部分;
小结:
1.本项目软土地基采用复合地基经济性比纯桩基要好,劲性复合桩复合地基方案成本最优,其次为CFG复合地基方案,两者差异不大。
2.管桩复合地基由于管桩本身单价较高,且限于桩间距不宜过大,单桩承载力不宜取的过高,复合后经济性并不好,故通常情况不采用管桩复合地基;
3.施工工期上劲性复合桩由于涉及两种施工工艺,施工工期相对纯管桩会更长;但和CFG桩工期差异并不大。
四 结论及建议
1.软土地基若基础底有好的持力层,采用劲性复合桩基复合地基有较好的经济性,可考虑采用;
2.基础底板土层较差如淤泥质土或者填土等,可考虑采用劲性复合管桩基础;
3.CFG桩整体成本相对较好,与劲性复合桩复合地基成本差别并不大,且工程经验较多,甚至有些地区单价会更低,此桩型有较大优势。
综上,劲性复合桩复合地基及CFG桩复合地基均有较好的经济性,对于软土地区高层住宅项目可优先考虑采用。