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摘要：以具体项目设计过程为依据，分析桩基础类型在设计过程中是如何确定的。结果表明，高强预应力管桩施工进度较快，但受岩层影响较大（不能进入中风化及微风化岩层），当有效桩长小于9米时，采用静压预应力管桩承载力较低；钻（冲）孔灌注桩施工时受岩层影响较小，但施工进度较慢。
关键词：结构设计；桩基比选；高强预应力管桩；钻（冲）孔灌注桩
同一个项目不同的设计单位或设计人员也许会采用完全不同的基础类型，比如天然基础、筏板基础或桩基础等。项目建设单位往往从施工进度及节约成本方面考虑去选择基础的形式而忽略了所选形式的合理性。对于如何能选择经济、合理，同时又能说服建设单位的基础方案则需要深层次的思考并综合考虑各方面的因素。为此，笔者以具体工程为例，将自己如何确定桩基础形式的过程做如下说明。
1工程概况
本工程位于广东省梅州市五华县水寨镇水寨大道南。包括两栋高层住宅（22层、部分框支剪力墙结构），一栋高层办公楼（28层、框架核心筒结构），一层地下室。由于是高层建筑，地下室底板以下有较厚的粉质粘土层、中粗砂及砾砂层，结合当地的施工水平及业主单位的意见，基础形式决定采用桩基础。本文主要对桩基础中的静压预应力管桩管桩（以下简称PHC桩）及钻（冲）孔灌注桩（以下简称灌注桩）进行分析论证，得出最适合本工程的桩基形式。
2工程地质概况
根据地勘资料显示，各岩土层的分布特点分述如下：
第①层杂填土层：本层各孔均有揭露，平均厚度5.80m。
第②-1层粉质粘土：该层仅个别钻孔出现且埋藏较浅，平均厚度1.2m。
第②-2层中粗砂：该层广泛分布，各钻孔中均有揭露，平均厚度3.8m。场地开挖后，地下室底板局部坐落于该土层上。
第②-3层砾砂：各钻孔中均有揭露，平均厚度3.2m。场地开挖后，地下室底板局部坐落于该土层上。
第②-4层卵石层：80%钻孔中有揭露，揭露厚度为1.5~3.90m。
第③-1层强风化岩：仅个别钻孔中有揭露，平均厚度0.75m。
第③-2层中风化岩：本层多分布于地下深部。所有钻孔均有揭露，平均厚度5.2m。
第③-3层微风化岩：本层多分布于地下深部。
场区地下水对混凝土有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。场区土壤对混凝土结构有中腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性，对钢结构有微腐蚀性。
采用桩基础时，各岩土层的物理力学性质如下：
3桩基承载力计算
单桩竖向抗压承载力特征值计算：
钻孔桩桩端持力层选在微风化岩层。承载力可由桩身强度控制。桩身混凝土强度等级取C35，直径800mm，1000mm及1200mm的钻孔桩抗压承载力特征值分别可以达到4000KN，6000KN及9000KN。根据广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31-2003第10.2.3条计算，入岩深度约1.5D（D为桩身直径）。
PHC桩桩端持力层选在强风化岩，根据岩层统计现场80%以上PHC桩有效桩长在9m以内，甚至还有局部有效桩长小于7米。选取直径为500mm的PHC桩，根据土层计算，抗压承载力特征值可取到1200KN。另外，根据业主单位提供的的现场试压桩记录，静压桩的平均终压力值为4020KN。按照广东省标准《静压预制混凝土桩基础技术规程》第4.3.3.5条，桩长在6m-9m之间时，单桩竖向抗压承载力特征值=4020x0.32=1280KN，与按土层计算的承载力相符。
单桩竖向抗拔承载力特征值计算：
该地块±0.00对应的绝对高程为108.0m。地下室底板面绝对高程为102.6m（相对标高-5.40m）。抗浮设计绝对高程取室外地面标高，按107.9m。经计算,抗浮水头高度为5.8m。
地下室左侧商铺无覆土，所需抗浮力最小F=780KN。地下室中部两栋塔楼之间有覆土所需抗浮力最小F==260KN。因钻孔桩是嵌岩桩，结合桩身配筋，800mm直径的桩抗拔力可以达到800KN。而管桩，有效桩长按9m，经计算500mm直径的管桩抗拔力约320KN。
由理论计算并结合现场PHC桩现场试压桩记录计算对比得出：钻孔桩能充分利用土层承载力及自身强度，基桩抗压及抗拔承载力特征值取值较高；PHC桩由于很难进入中风化岩层，造成了有效桩长较短，土层承载力及自身强度都不能充分利用，基桩抗压及抗拔承载力特征值取值较低。
4桩基比选
经查PKPM软件计算的柱底内力（最大轴力标准组合），高层公寓部分的外部框架柱柱底轴力最小为18180KN，最大为26600KN，中间核心筒总的柱底轴力约250000KN。因柱底内力较大，如果采用管桩，其单桩竖向抗压承载力特征值仅1200KN，则塔楼下总承载力将不满足要求。这种情况下必然是采用承载力较高的钻孔桩比较合理。
高层住宅为22层，根据PKPM软件计算的柱底内力（最大轴力标准组合），分别布置了钻孔桩和管桩基础两种方案。经统计，采用钻孔桩的承台混凝土用量约500m3，承台钢筋约7t，桩身混凝土用量约922m3，桩基加承台总造价约130万元。采用管桩时，承台混凝土用量约1800m3，承台钢筋约25t，管桩总桩长约3500m，桩基加承台总造价约200万元。因此，采用灌注桩基础对比管桩基础可节省约70万元,是较为经济的方案。
根据地勘资料，场区土壤对混凝土结构有中腐蚀性。经查广东省标准《静压预制混凝土桩基础技术规程》第4.2.13.2条，中腐蚀的环境下，需对桩身进行相关的防腐处理，如焊缝坡口应满焊封闭，桩孔内部应灌注细石混凝土等措施。施工起来较为麻烦，而且还会增加成本，因此不推荐使用管桩。
5各桩型存在问题
1）钻（冲）孔灌注桩存在的问题:
每根桩都应通过超前钻确定桩长和持力层，施工工期相对较长。
2）预应力高强混凝土管桩基础存在的问题:
a.短桩：根据详堪报告，80%钻孔揭示的有效桩长小于9米。单桩竖向抗压（拔）承载力特征值估算值较低。
b.单桩竖向抗压（拔）承载力取值偏低。
根据现场试压桩记录，按照广东省标准《静压预制混凝土桩基础技术规程》，单桩竖向抗压承载力计算取值与按详勘报告计算的承载力相符且总体偏小。
c.对比管桩基础及钻孔桩基础承台混凝土量及总造价，采用管桩总体费用较高。
6结论
根据本项目的实际情况，结合计算分析及相关桩基础规范可以看出，本工程采用钻（冲）孔灌注桩是较为经济合理的。
在实际工作中，不能一味听取业主单位的意见，要具体问题具体分析，一切用数据说话，在分析论证过后才能得出最适合具体项目的方案。
参考文献
[1]DBJ/T 15-94-2013 广东省标准静压预制混凝土桩基础技术规程[S].北京：中国城市出版社，2013.
[2]DBJ 15-31-2003广东省标准《建筑地基基础设计规范》[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3]马智刚等，德思勤城市广场建筑艺术中心桩基础设计[J].建筑结构，2014，44（S1）：613-615.
论文作者:周斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/27
标签：承载力论文; 钻孔论文; 特征值论文; 混凝土论文; 静压论文; 桩基论文; 管桩论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;