高层建筑桩基础选型分析

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  摘要:近年来,随着社会经济的快速发展和城市化建设进程的不断加快,国内建筑行业发展可谓突飞猛进,尤其是各类各层建筑如雨后春笋般涌现。对于高层建筑而言,桩基础不仅是最为重要的一部分,而且其造价在整个工程总造价中所占的比例也比较大,因此加强对高层建筑投资成本的控制,首先要做的就是要合理的选择建筑桩基础方案。本文将通过案例对如何进行高层建筑桩基础选型谈一下自己的观点,以供参考。
  关键词:建筑工程;高层建筑;桩基础;选型;研究
  对于高层建筑而言,所谓桩基础实际上是由很多基桩通过承台联成一个整体,共同承担着上部荷载的基础形式;一般而言,高层建筑桩基础具有稳定性好、承载能力强、抗震性能强以及对机械化程度要求高和施工简洁等特点,在当前高层建筑工程项目建设过程中发挥着非常重要的作用。
  1、高层建筑桩基础选择原则
  实践中可以看到,高层建筑桩基础不同施工工艺之间,存着较大的差异性,一般包括预制桩、灌注桩两种;若根据排土类型进行分类,则可分为挤土桩和非挤土桩;在此过程中,常见桩型有预制、预应力钢筋混凝土桩;人工挖孔与钻孔灌注桩以及钢管桩等。高层建筑桩基础选型过程中,应当根据如下工程资料进行操作,即岩土勘探资料,地下水位、岩土力学参数以及土层液化判别;建筑场地现状、抗震设防烈度以及施工经验;拟建结构平面布置、 结构类型、安全等级以及荷载等;施工工艺对环境、条件的适应性以及对施工周期的要求。
  在对建筑场地、水文资料以及岩土勘探数据信息全面分析的基础上,合理确定基础桩型、单桩的承载能力及特性;同时,根据结构荷载条件,适当地选择不同规格的桩型,一般而言,多层、小高层建筑结构所选择的是预应力管桩,;而对于超高层建筑结构而言,应当优选大直径灌注桩或者嵌岩桩;若干施工周期要求比较紧,则建议选择预制桩,但若在近市区进行施工,则应当尽可能地避免利用锤击、振动沉桩等工艺形式;若选择打入桩,一定要根据拟建地点的土层地质状况选择穿透力合适的桩型,若有孤石、地下障碍物,或者地基、 持力层相对比较坚硬,则不可选择预制管桩基础,需综合考虑后再做决定。
  在高层桩基础选型过程中,除了要注意桩型选择要点,实践中还要注意以下内容。首先,相同结构单元所选择的桩的持力层应尽可能相同。其次,实践中应当尽可能地选择土层相对较硬的地面作为桩端的持力层,然后根据该区域的地质状况,对桩端入持力层的深度进行确定。具体而言, 粘性土与粉土层的厚度在2d以上,砂土的厚度应当超过1.5d,碎石类土层的厚度不小于l d,并且应当尽可能地达到桩端阻力临界深度。端承桩选择过程中,应当采用较大桩径的基桩,而且摩擦桩以细长桩为宜; 对于裙桩基础而言,应当坚持变刚度调平原则,确保疏密适宜,确保各桩受力均匀性。
  2、工程案例对比分析
  (1)实例一
  工程概述:拟建工程项目一桩基础建筑设计建设等级为甲级,场地情况为三类,其抗震设防烈度在6度,地震分组设计为第一组,而且基本风压为每平方米0.60KN,地面粗糙度为B类。该高层建筑类型为剪力墙结构,地上共二十六层(高80米),同时还要地下一层。
  桩基方案选择:因该区域素填土层中的块石含量太多,本场地多为山坡地,而且部分全风化与强风化砾岩埋藏非常的浅。该高层建筑桩基不宜选用预应力高强度混凝土管桩,应当考虑钻孔灌注桩,可选择的桩基方案有两个。
  方案一:采用人工挖孔扩底灌注桩,其中桩端持力层为强风化凝灰岩,其桩身砼所选择的强度等级为 C25,其樁身护壁厚度为120,平均桩长在9米左右。该方案的主要优点表现为:持力层具有强风化性,而且桩长相对较短;采用的是人工挖孔方式,桩身的质量有保证;
  该方案的施工工艺相对比较简单,而且对场地没有太高的要求。该方案也有缺点,具体表现为:安全要求比较高,桩径要求较大,这样会导致桩身承载力严重浪费;对施工人员的安全保障相对较差一些,而且需要对全场地进行降水;桩身、护壁都要以钢筋护之,因此钢筋用量比较大。
  二、实例二
  工程概述:拟建工程项目二,某工业区厂房,桩基础建设等级为乙级,其中场地情况属四类,抗震设防烈度6度,地震设计分组为第一组,风压为每平方米0.6KN。该建筑的结构体系为框架结构,地上共有10层,40米高,无地下室。由于该工业区为新建工业区,故该地块四周平坦,距其他建筑距离较远。
  该工程项目也有两种桩基础选择方案,方案一: 采用钻孔注浆灌注桩方式,在桩端持力层取粉质粘土层,其桩径为600mm,砼强度为C25,桩长在60米左右。该方案的优点表现为:持力层取粉质粘土;施工工序比较简单,而且对场地的承载能力和平整度要求不高。该方案的主要缺点表现为:不易保证桩身质量,实践中应加强施工监管;桩底有大量的沉渣,难以有效的清理;施工过程中,会产生一定量的泥浆,处理比较困难;同时,施工周期相对较长一些,而且静载试验过程中,配重要另外进行配置。方案二:采用预应力高强混凝土管桩,桩端持力层取粉质粘土层,桩长大约为55米,以静压法为主要施工方式该方案的优点主要表现在:桩管采用标准化制作方式,桩身质量有保障;施工周期相对较短,而且施工过程中场地平整干净,一般不会产生泥浆;静载试验过程中,静压桩机可用于配重。该方案的主要缺点是:持力层桩长相对较长;场地要求高,平整度也有较高的要求;
  同时,静压桩机电力负荷相对较大一些。从精经济学的角度来看,钻孔注浆灌注桩的市场价格大约为每立方米1380元,单根桩造价大约在3208元左右;而预应力高强混凝土管桩的单根桩市场造价大约为2530元。从实践来看,预应力管桩和钻孔注浆灌注桩单桩承载力特征值基本相同,但是预应力管桩的市场造价相对较低,而且质量保障性更好一些、施工周期短,便于静载试验,加之桩身承载力较大,另外,由于本建筑距离相邻建筑较远,预应力管桩施工时的挤土效应对相邻建筑影响较小,因此实际桩型选择过程中,以预应力管桩为最佳选择。
  结语:通过以上案例对比分析可以看出,不同的地质环境和施工条件下,所选择的桩基类型之间也存在着较大的差异性,但具选型时应把握以下两个方面的内容。第一,桩基选型应当因地制宜,选用合适持力层与桩型,同时要结合上述桩基选型的原则和要点;第二,在可供选择的不同桩基类型中,应当从技术性、经济性等多方面进行评价和分析,尤其要注意节约造价,在保证质量的前提下,选择经济性最好的桩型。
  参考文献:
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