CFG桩复合地基和预应力混凝土管桩桩基对比的研究

郭建伟 于洪悦 梁志雄

(山西碧桂园房地产有限公司，山西 太原 030000)

1 工程概况

项目位于山西省晋中市左权县，滨河大街以北，宏远街以南，占地面积约6万m2，建筑面积约为18万m2。其中：15层～17层住宅10栋，25层～27层住宅7栋。

选取2号楼为例进行分析，地上为25层，无地下室。±0绝对标高为1 106.6 m。基础深度为-4.55 m，基础底部绝对标高为1 102.05 m。

2 地质条件

拟建场地所处地貌单元属河流Ⅰ级阶地，拟建场地起伏较大，勘察期间各勘探点孔口标高介于1 100.48 m(ZK49)～1 108.30 m(ZK91)之间，最大高差为7.98 m。拟建场地为建筑抗震一般地段。地下水类型为孔隙潜水，勘察期间实测水位埋深位于天然地面下0.4 m～7.3 m，标高介于1 099.37 m～1 101.8 m之间。抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。建筑场地类别为Ⅱ类，场地无湿陷性，无液化。场地标准冻结深度为1.04 m。

2号楼位置自然场地标高为1 102.23 m～1 102.68 m。地面以下地基土的分布土层见表1。

表1 地基土的分布及承载力特征值汇总表

3 两种桩型解析

CFG桩复合地基是目前应用比较广泛的复合地基技术。CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，是桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。其实是在改良不良地质条件，加固地基条件，是一种复合地基，是天然地基在地基处理过程中部分土体被置换成混凝土。

CFG桩适用场地类别：管桩易穿透粉土、粘土层，细砂层，难以穿透中粗砂层，砂卵石层，碎石层，贯标大于20的土层。

PHC(高强预应力混凝土管桩)是最初由广东、上海等沿海地区一带发展起来，目前已广泛运用于全国的一种桩型基础。是在预制构件加工厂预制，经过养护，达到设计强度后，运至施工现场，用打桩机打入土中，然后在桩的顶部浇筑承台梁(板)基础。其桩身混凝土强度较高、适应性广、耐冲击性能好、穿透力强、承载力高、抗弯性能好、施工快捷方便。

PHC适用场地类别：处理粘性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适应性。

4 设计方案及成本分析

4.1 采用CFG桩复合地基

设计方案：建筑基础桩端持力层选取为第⑥层：砂卵石。

筏板基础底面积为712.47 m2。桩径为400 mm，正方形布桩，桩中心距为1.2 m，有效桩长17 m。桩数量共为511根。

4.2 CFG桩复合地基经济指标分析

基础及桩的综合费用共为：169.3万元。

其中，桩费用：CFG桩按670元/m3计算，费用为3.14×0.2×0.2×17×511×670=73.1万元。

筏板费用：筏板费用1 000元/m3计算，费用为712.47×1.35×1 000=96.2万元。

4.3 采用PHC(高强预应力混凝土管桩)

设计方案：建筑基础桩端持力层选取为第⑥层砂卵石。

筏板基础底面积为702.61 m2。桩径为500 mm(AB型)，壁厚为125 mm。桩身混凝土强度为C80，有效桩长为17 m。桩数量共为267根。

根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范估算单桩竖向承载力特征值，按公式进行计算：Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp。

综合所得单桩竖向承载力特征值Ra取1 800 kN。

4.4 PHC(高强预应力混凝土管桩)经济指标分析

基础及桩的综合费用为：208.3万元。

其中,桩费用：管桩单价按250元/m计算，费用为267×17×250=113.5万元。

筏板费用：筏板费用1 000元/m3计算，费用为702.61×1.35×1 000=94.8万元。

综上成本比对结果为：仅一幢楼座，采用CFG桩比PHC管桩节约成本为18%。

5 桩基检测对比

5.1 采用CFG桩复合地基

检测要求：经桩混凝土自然养护28 d，保证桩身强度达到要求后，施工上需截桩头及开挖桩间土，方可进行桩基检测(CFG桩复合地基承载力；CFG桩单桩竖向抗压承载力；桩身完整性)。检测数量要求：单桩静载试验数量不应小于总桩数的1%，单体工程复合地基静载试验数量不应小于3点。

检测结果：对项目2号楼CFG桩复合地基进行单桩竖向抗压静载试验3根，试验确定：各试验点单桩竖向抗压承载力特征值均为650 kN，满足设计要求。单桩竖向抗压静载试验结果见表2，单桩复合地基载荷试验结果见表3。

对项目2号楼CFG桩复合地基进行单桩复合地基静载荷试验3点，试验最大加载到900 kPa，为设计复合地基承载力特征值的2.0倍。试验确定，2号楼CFG桩复合地基载力特征值为450 kPa，满足设计要求。

对项目2号楼CFG桩进行低应变检测52根，桩身波速介于2 895 m/s～3 157 m/s之间，其中：Ⅰ类桩44根，占检测总桩数的84.62%；Ⅱ类桩8根，占检测总桩数的15.38%；无Ⅲ类，Ⅳ类桩。

表2 单桩竖向抗压静载试验结果汇总表

表3 单桩复合地基载荷试验结果汇总表

5.2 采用PHC(高强预应力混凝土管桩)

检测要求：施工结束14 d后，方可进行桩基检测(单桩竖向抗压承载力，桩身完整性)。检测数量要求：单桩静载试验数量不应小于总桩数的1%(且不小于3根)，总桩数少于50根时，检验数量不应小于2根。桩身完整性抽检数量不应小于总桩数的30%(甲级)，且不小于20根，其他桩基工程桩身完整性抽检数量不应小于总桩数的20%，且不小于10根。单桩竖向抗压静载试验结果见表4。

检测结果：本工程实际为仅做试桩试验。试桩试验结果如下：最大沉降量为31.83 mm，最大回弹量：13.73 mm，回弹率：43.17%。

表4 单桩竖向承载力抗压静载试验结果汇总表

综上后期检测比对结果为：采用CFG桩复合地基较PHC(高强预应力混凝土管桩)工期长，检测项目较多。

6 结语

以山西省6度区某项目为例,探讨了对于6度地区高层建筑采用CFG桩复合地基的可行性，以及对两种桩基的综合成本及后期检测要求进行分析，结论为本工程采用CFG桩复合地基是最优的方案,经济优势较为明显，具有良好的经济效益和社会效益，可作为类似场地条件下建筑地基的优选，为左权及周边地区的类似工程提供了经验与参考依据。