浅谈天津市河东区某高层住宅项目桩基选型方案

　　摘要：文章结合具体工程实例，从设计方案、施工组织等方面介绍了天津高层项目桩型选择的比较、分析，在保证工程质量要求的前提下，有效的降低了了工程造价
　　关键词：高层住宅 桩型分析 承载力
　　一、常用桩型基本技术分析 　　
　　本项目主要单体建筑楼层为18、21层和33层建筑高度，根据设计专业经验以及目前市场普遍采用的技术方式，以上两种建筑高度的住宅的桩基形式采用比较普遍的主要桩型18层的建筑物，当桩基极限承载力标准值达到2800~3300kn时，桩基单桩承载力使用充分，主要采用普通钻孔灌注桩或预制管桩。33层的建筑物，当桩基单桩极限承载力标准值达到6000~6500kn时，桩基单桩承载力使用效率充分，平面布桩能在剪力墙下集中布桩，实现布桩数量最少，并且可以采用承台梁基础类型在造价上非常经济。目前根据天津的地质情况，采用普遍钻孔灌注桩单桩极限承载力标准值达到6000~6500kn时比较困难，土层好的区域达到要求承载力桩身长度一般需要45米以上，优化于普遍钻孔灌注桩的常采用后压浆技术以及钻孔灌注支盘桩。根据以上经验分析，对各种桩型具体分析见下表。
　　桩型技术分析表
　　桩基名称 一、预制预应力管桩
　　受力机理 通过桩身摩擦力与桩端阻力共同承受上部荷载，与同承载力普通钻孔灌注桩相比，造价低，施工工期短（一台机械每天可以打桩30根2以上），且没有钻孔形成的桩底沉渣部分，使桩端承载力能有效提高。
　　适用条件 管桩分为预应力混凝土管桩（pc桩），预应力高强混凝土管桩（phc桩），预应力薄壁混凝土管桩（phc桩），天津地区没有规范对适用建筑高度进行明文限制，但施工图审查普遍掌握用于1８层以下建筑，可以根据土质条件放宽适用条件。
　　存在问题 由于是空心桩并且配筋少，即使在桩端灌混凝土但是该类型桩的抗震性能不好。由于承载力偏低当用于18层高度的以上时平面布桩较多，无法实现承台梁基础，基础需要采用筏板基础，钢筋及混凝土用量较大。
　　工程实例 1、南开区立达项目24层，直径：600mm有效桩长：42m。
　　2、中北镇18层，直径：500mm，有效桩长：29m，标准值：2800 kn。
　　桩基名称 二、钻孔灌注桩后压浆
　　受力机理 在桩的箍筋钢筋笼上预留焊接底部带孔的两根钢管（为避免钢管根部预留打孔的堵塞在下钢筋笼时前是通过其他材料包裹的，见下照片），在桩身灌注混凝土后将水泥浆液通过预留钢管通过压力作用压入桩端的土层孔隙中，使得原本松散的桩底沉渣、碎石、土粒和裂隙胶在水泥浆的作用下结成一个高强度的结合体。影响钻孔灌注桩承载力的主要是施工过程中造成的桩底淤泥，无论如何清孔，孔底都会留有或多或少的沉渣，浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣、离析的“虚尖”、“干碴石”相结合，增强该部分的密实程度，提高了承载力。并且水泥浆液沿着桩身和土层的结合层上返，消除了泥皮，提高了桩侧摩阻力，同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用。 　　
　　适用地质 适用于灌注桩的持力层在砾石、卵石、碎石土及各类砂层的效果较佳，以天津地区的设计经验，该类型桩的桩身承载力比同条件下普通灌注桩能提高20~30%。
　　工程实例 1、犀地项目主体地上31层，直径650mm，有效桩长35m，极限承载力标准值：5800 kn。
　　2、塘沽心怡湾工程二期地上32层，直径650mm，有效桩长43m，极限承载力标准值：6300 kn
　　桩基名称 三、挤扩支盘灌注桩
　　受力机理 挤扩支盘桩由桩柱、底盘、中盘、顶盘及整个分支所组成。按照土质情况，在硬土层中设置分支或承力盘。分支和承力盘是在普通圆形钻孔中用专用设备通过液压挤扩而形成的。在支、盘挤成空腔同时也把周围的土挤密。经过挤密的周围土体与腔内灌注的钢筋砼桩身、支盘紧密的结合为一体，发挥了桩土共同承力的作用，提高了桩的侧摩粗力和支承阻力，从而使桩承载力大幅度增加　

　　存在问题 支盘桩作为最早在天津用于高层建筑的桩型，承载能力提高明显，但在很常一段时间内没用在项目上推广使用，其主要原因是：1、天津地质硬土层分布不均匀，支盘提高承载力效果不明显（心贻湾两种桩型对比可见），2、支盘施工后，由于土层稳定性以及施工间隙时间等问题容易出现缩盘现象，即使可以对支盘进行检测，但是桩基的承载力稳定性比较离散。
　　工程实例 1、和平某项目：主体地上31层，桩长38米，桩径700mm，双盘，盘径1400mm，单桩承载力标准值8500kn。
　　2、塘沽心怡湾工程二期地上32层，桩长43m，桩径650mm，三个盘，两个岔，盘径1400mm，极限承载力标准值：6500kn。
　　二、桩型的初步确定 　　
　　根据上述典型项目案例技术分析、结合该项目的地质勘查报告以及同区域其他项目不同形式工程桩的成本分析案例，经过与施工图设计单位、施工经验丰富的专家讨论共同确定桩型
　　1、18层住宅采用直径500mm预制预应力混凝土管桩。根据勘察中间报告提供的数据，采用直径500mm的phc管桩，有效桩长22米左右，勘察报告提供单桩极限承载力标准值约2000kn。
　　2、33层左右高层住宅，初步考虑可采用直径650mm的后压浆钻孔灌注桩，有效桩长42米左右，桩端承载力为勘察报告中的⑧3粉质粘土层，单桩极限承载力标准值估算约6000kn左右。
　　3、对于建筑高度楼层为21层的住宅，一般采用预制管桩或灌注桩，考虑到经济成本因素，应采用φ500预制管桩比较经济。但根据近期设计项目的施工图审查的要求反馈情况，目前建委图审专家中存在管桩用于建筑高度18层以上建筑时的抗震性能的存在质疑，对18层以上楼层采用桩型争议较大。所以，楼层为21层的建筑如果选用预制管桩，请建设单位提前确认施工图审查单位，并共同沟通确认此楼层的桩型问题。
　　三、试桩的结论： 　　
　　考虑到本场地土层分布不均匀，地勘报告数据提供的桩基承载力比较保守，仅根据数据估算的桩基承载力不能充分发挥经济效果，且施工图审查需要提供资料要求等（规范要求：30层建筑属甲级设计等级地基基础，需做试桩），结合规划平面楼座的位置，在现场各取3根桩进行试桩。试桩报告结论
　　1、18层住宅采用，采用直径500mm的phc管桩，有效桩长22米左右，实际单桩极限承载力标准值3600kn。
　　2、33层左右高层住宅，直径650mm的钻孔灌注后压浆桩，有效桩长42米，单桩极限承载力标准值6800kn。
　　以上桩基极限承载力标准值满足设计要求。
　　四、相关的规范要求计算： 　　
　　1、《建筑桩基技术规范》3.2.3.5条一般应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d。当存在软弱下卧层时,桩基以下硬持力层厚度不宜小于4d。《建筑地基基础设计规范》
　　备：该项目以83、91层土为持力层，满足设计要求。
　　2、《建筑地基基础设计规范》8.5.2条桩的主筋应经计算确定。灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%-0.65%。配筋长度：桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。
　　备：该项目设计钢筋取值8φ14，面积1232 mm2。计算：（3.14*650*650/4）*0.3%=994mm2≤设计取值1232 mm2，满足要求且经济可行
　　3、《建筑地基基础设计规范》8.5.2条桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。 计算中应按桩的类型和成桩工艺的不同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以工作条件系数ψc，桩身强度应符合下式要求： 桩轴心受压时q≤apfcψc
　　备：该项目设计桩身混凝土采用c35，apfcψc=（3.14*650*650/4）*16.7*0.65=3557 kn≥特征值6300/2=3150 kn，安全经济。
　　结语
　　桩型工程是对整个项目工程质量要求最为严格的施工部位，同时也是造价最高、设计安全系数最为模糊的地方，我们希望通过对实际工程案例的数据总结，深入专题研究，能够如何在保证设计要求的前提下，提高施工效率、降低工程造价。