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摘要：结合工程实例，对住宅区地质情况进行分析，并结合当地建筑材料供应情况，对地基处理不同方案的质量与经济性进行分析比选，确定最优方案。
关键词：CFG桩；PHC管桩；经济评价
中图分类号： TU4文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况及地质情况
1、工程概况
本工程为本公司开投资建设的皖北某居住区，共31栋18～24层高层建筑、6栋附属商铺及3处地下一层车库，总建筑面积约60万m2。高层住宅采用剪力墙结构，配套用房拟采用框架结构，地下车库拟采用板柱结构。
2、地质情况
根据勘察公司提供的地质资料，住宅区地基分为五个岩土层，①层为填筑土；②层为粉土，层厚约1.0～1.5米；③层为粉质粘土，主要由粉粘粒组层，均匀性一般，局部夹有粉土，层厚约8.0～12.0米；④层为粉细砂，并含有④-1粉细砂夹层，粗颗粒含量少，局部相变为粉土，均匀性一般；⑤层为粉质粘土，主要呈可塑-硬塑状，局部呈软塑状，局部粉粒含量高，均匀性一般。主要地基基础设计参数见下表：
二、上部结构荷载及基础埋深估算
剪力墙结构荷载按15kN/m2考虑。高层住宅层高按2.9m考虑。高层住宅均设置一层地下室。
则24层住宅基底压力：（24+2）×15=390kPa；18层住宅基底压力：（18+2）×15=300kPa。
考虑采用筏板基础，则24层住宅基础埋深：（24×2.9+1.2）/15=4.72m，取4.8m；18层住宅基础埋深：（18×2.9+1.2）/15=3.56m，取3.6m。
均落在第3层土上，Fak=190kPa，小于最低楼层18层建筑的地基压力，不能满足要求，必须进行处理。
三、地基基础方案分析及初步设计
对于高层住宅，地基基础方案有三种：①高强预应力薄壁预制管桩基础；②灌注桩基础；③复合地基筏板基础。
方案①：设计施工经验成熟，桩承载力可靠，可节约底板钢筋用量。但细砂层不宜穿过，需采用锤击桩。当地没有管桩生产厂家，运输成本可能较高。
方案②：施工周期较长，造价较高，桩底沉渣不易清理干净。
方案③：造价较低，工期与方案②相当，但筏板的钢筋用量较大，桩承载力可靠性较方案①低，若处理不好，基础沉降大，建筑物倾斜。
由于高强预应力薄壁预制管桩单桩承载力直观、质量稳定、施工效率高、工期短、适应土质范围大等优点，本工程可以采用该方案；同时，根据《建筑地基处理技术规范》，水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。本工程的土层为粉土、粉质粘土、细砂三种，适合CFG桩法，因此，本工程拟选择水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法与预制管桩两种方案进行比较。
1、CFG桩复合地基初步设计
（1）、24层住宅
初定CFG桩径D=500mm，桩间距为S=3.5D=1.75m，正方形布桩。则一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径De=1.13S=1.13×1.75=1.9775m。面积置换率m=（D/De）2=（500/1977.5）2=0.0639。
初定CFG桩长16m，进入第5层土2.7m。则第3层土厚度7.6m，侧阻力特征值35kPa；第4-1层土厚度1.7m，侧阻力特征值20kPa；第4层土厚度4m，侧阻力特征值27.5kPa；第5层土厚度2.7m，侧阻力特征值32.5kPa。第5层土端阻力特征值400kPa。
初估CFG桩单桩承载力特征值：Ra=3.14×0.5×（7.6×35+1.7×20+4×27.5+2.7×32.5）+3.14×0.252×400=860kN。
桩间土承载力折减系数取0.8，处理后桩间土承载力特征值取天然地基承载力特征值190kPa。
根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）式（9.2.5），初估复合地基承载力特征值fspk=0.0639×860/(3.14×0.252)+0.8×(1-0.0639) ×190=422kPa＞390kPa，满足强度要求。
其中，桩体试块抗压强度平均值fcu≥3×860/(3.14×0.252)=13.1MPa。考虑耐久性要求，取20MPa。
（2）、18层住宅
初定CFG桩径D=500mm，桩间距为S=3.5D=1.75m，正方形布桩，初定CFG桩长11m，根据规范，初估复合地基承载力特征值fspk=0.0639×642/(3.14×0.252)+0.8×(1-0.0639) ×190=350kPa>300kPa，满足强度要求。
2、PHC预制管桩初步设计
24层住宅建筑选择PHC-AB500型管桩，桩长32m，桩数217根。根据规范初步估算，地基承载力满足强度要求。
四、方案经济评价对比分析
与预制管桩方案对比，CFG桩复合地基地下室底板的钢筋用量和混凝土用量大，根据对24层住宅建筑基础处理方案初步造价估算，预制管桩方案C30混凝土用量约782m3，钢筋用量约38t ，CFG桩复合地基方案混凝土用量约1470m3，钢筋用量约78t。
对上述主要工程量进行综合单价分析，在不考虑管桩当地采购不便的情况下，预制管桩及承台造价合计225萬元，折合至建筑面积的单方造价121元/m2，CFG桩及筏板基础施工造价合计178万元，折合单方造价96元/m2，两者单方造价差距约25元/m2，若考虑预制管桩超远距离运输费用，两者单方造价差距超过30元/m2，按全部工程60万m2规模考虑，预计共节约建设投资超过1800万元。因此，本项目最终选定CFG桩复合地基筏板基础方案。
五、结束语
本工程CFG桩施工时采用长螺旋钻孔，管内泵压混合料成桩施工工艺，沉桩按标高控制桩长的原则，成桩后的复合地基承载力特征值通过现场实验确定。从设计及经济评价分析，CFG桩方案具有取材方便、经济节约等优势，但从施工质量控制分析，其地基承载力受不同地质的影响，稳定性不如预制管桩；同时，载荷试验应在桩身强度达到100%、并宜在施工结束28天后进行，从沉桩到做静载试验的等待时间较长。
本工程从方案设计之初，对项目整体运作进行了统筹考虑，通过专业施工队伍的选择、工程分期、沉桩及静载试验等一系列工作进行了系统的安排，既保证工程建设的总体工期和质量标准，又实现了控制投资的目标。
参考文献：
［1］《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）。
［2］《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）。
［3］《预应力混凝土管桩图集》03SG409［S］.中国建筑标准设计研究院出版。
关键词：CFG桩；PHC管桩；经济评价
中图分类号： TU4文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况及地质情况
1、工程概况
本工程为本公司开投资建设的皖北某居住区，共31栋18～24层高层建筑、6栋附属商铺及3处地下一层车库，总建筑面积约60万m2。高层住宅采用剪力墙结构，配套用房拟采用框架结构，地下车库拟采用板柱结构。
2、地质情况
根据勘察公司提供的地质资料，住宅区地基分为五个岩土层，①层为填筑土；②层为粉土，层厚约1.0～1.5米；③层为粉质粘土，主要由粉粘粒组层，均匀性一般，局部夹有粉土，层厚约8.0～12.0米；④层为粉细砂，并含有④-1粉细砂夹层，粗颗粒含量少，局部相变为粉土，均匀性一般；⑤层为粉质粘土，主要呈可塑-硬塑状，局部呈软塑状，局部粉粒含量高，均匀性一般。主要地基基础设计参数见下表：
二、上部结构荷载及基础埋深估算
剪力墙结构荷载按15kN/m2考虑。高层住宅层高按2.9m考虑。高层住宅均设置一层地下室。
则24层住宅基底压力：（24+2）×15=390kPa；18层住宅基底压力：（18+2）×15=300kPa。
考虑采用筏板基础，则24层住宅基础埋深：（24×2.9+1.2）/15=4.72m，取4.8m；18层住宅基础埋深：（18×2.9+1.2）/15=3.56m，取3.6m。
均落在第3层土上，Fak=190kPa，小于最低楼层18层建筑的地基压力，不能满足要求，必须进行处理。
三、地基基础方案分析及初步设计
对于高层住宅，地基基础方案有三种：①高强预应力薄壁预制管桩基础；②灌注桩基础；③复合地基筏板基础。
方案①：设计施工经验成熟，桩承载力可靠，可节约底板钢筋用量。但细砂层不宜穿过，需采用锤击桩。当地没有管桩生产厂家，运输成本可能较高。
方案②：施工周期较长，造价较高，桩底沉渣不易清理干净。
方案③：造价较低，工期与方案②相当，但筏板的钢筋用量较大，桩承载力可靠性较方案①低，若处理不好，基础沉降大，建筑物倾斜。
由于高强预应力薄壁预制管桩单桩承载力直观、质量稳定、施工效率高、工期短、适应土质范围大等优点，本工程可以采用该方案；同时，根据《建筑地基处理技术规范》，水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。本工程的土层为粉土、粉质粘土、细砂三种，适合CFG桩法，因此，本工程拟选择水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法与预制管桩两种方案进行比较。
1、CFG桩复合地基初步设计
（1）、24层住宅
初定CFG桩径D=500mm，桩间距为S=3.5D=1.75m，正方形布桩。则一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径De=1.13S=1.13×1.75=1.9775m。面积置换率m=（D/De）2=（500/1977.5）2=0.0639。
初定CFG桩长16m，进入第5层土2.7m。则第3层土厚度7.6m，侧阻力特征值35kPa；第4-1层土厚度1.7m，侧阻力特征值20kPa；第4层土厚度4m，侧阻力特征值27.5kPa；第5层土厚度2.7m，侧阻力特征值32.5kPa。第5层土端阻力特征值400kPa。
初估CFG桩单桩承载力特征值：Ra=3.14×0.5×（7.6×35+1.7×20+4×27.5+2.7×32.5）+3.14×0.252×400=860kN。
桩间土承载力折减系数取0.8，处理后桩间土承载力特征值取天然地基承载力特征值190kPa。
根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）式（9.2.5），初估复合地基承载力特征值fspk=0.0639×860/(3.14×0.252)+0.8×(1-0.0639) ×190=422kPa＞390kPa，满足强度要求。
其中，桩体试块抗压强度平均值fcu≥3×860/(3.14×0.252)=13.1MPa。考虑耐久性要求，取20MPa。
（2）、18层住宅
初定CFG桩径D=500mm，桩间距为S=3.5D=1.75m，正方形布桩，初定CFG桩长11m，根据规范，初估复合地基承载力特征值fspk=0.0639×642/(3.14×0.252)+0.8×(1-0.0639) ×190=350kPa>300kPa，满足强度要求。
2、PHC预制管桩初步设计
24层住宅建筑选择PHC-AB500型管桩，桩长32m，桩数217根。根据规范初步估算，地基承载力满足强度要求。
四、方案经济评价对比分析
与预制管桩方案对比，CFG桩复合地基地下室底板的钢筋用量和混凝土用量大，根据对24层住宅建筑基础处理方案初步造价估算，预制管桩方案C30混凝土用量约782m3，钢筋用量约38t ，CFG桩复合地基方案混凝土用量约1470m3，钢筋用量约78t。
对上述主要工程量进行综合单价分析，在不考虑管桩当地采购不便的情况下，预制管桩及承台造价合计225萬元，折合至建筑面积的单方造价121元/m2，CFG桩及筏板基础施工造价合计178万元，折合单方造价96元/m2，两者单方造价差距约25元/m2，若考虑预制管桩超远距离运输费用，两者单方造价差距超过30元/m2，按全部工程60万m2规模考虑，预计共节约建设投资超过1800万元。因此，本项目最终选定CFG桩复合地基筏板基础方案。
五、结束语
本工程CFG桩施工时采用长螺旋钻孔，管内泵压混合料成桩施工工艺，沉桩按标高控制桩长的原则，成桩后的复合地基承载力特征值通过现场实验确定。从设计及经济评价分析，CFG桩方案具有取材方便、经济节约等优势，但从施工质量控制分析，其地基承载力受不同地质的影响，稳定性不如预制管桩；同时，载荷试验应在桩身强度达到100%、并宜在施工结束28天后进行，从沉桩到做静载试验的等待时间较长。
本工程从方案设计之初，对项目整体运作进行了统筹考虑，通过专业施工队伍的选择、工程分期、沉桩及静载试验等一系列工作进行了系统的安排，既保证工程建设的总体工期和质量标准，又实现了控制投资的目标。
参考文献：
［1］《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）。
［2］《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）。
［3］《预应力混凝土管桩图集》03SG409［S］.中国建筑标准设计研究院出版。