一、常见浅基础的类型

  1.独立基础

  • 概念：是整个或局部结构物下的无筋或配筋的单个基础。

  • 特点：方形，上下分几级，结构简单，造价低，可以根据上部荷载的需要进行尺寸大小的调整。

  • 适用范围：常用于荷载低的轻钢厂房、水塔、多层住宅、机器设备基础等，应用十分普遍。

  2.条形基础

  • 概念：是指基础长度远远大于基础宽度的一种基础形式。

  • 特点：条形，结构简单，造价低，也可根据上部荷载调整基础宽度。

  • 适用范围：多应用于断层建筑，沿着墙下分布，地基土质好的情况下最为适用。

  3.筏板基础

  • 概念：用钢筋混凝土做成连续整片基础，俗称“满堂红”。

  • 特点：基础面积大，整体沉降均匀，节省构造板，造价高。可根据荷载调整厚度，荷载大时配合着桩基础使用组成桩筏基础。

  • 适用范围：地基不好的多层建筑、带有地下室的多层、高层建筑。

  4.箱型基础

  • 概念：由钢筋混凝土底板、顶板和足够数量的纵横交错的内外墙组成的空间结构。

  • 特点：刚度大、沉降均匀，混凝土用量大易出现裂缝，造价高，箱型空间可作为人防，停车场等，目前采用的较少。

  • 适用范围：高层建筑、大型设备基础、地下车站。

  二、复合地基

  复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体，并由原土和增强体共同承担由基础传的建筑物荷载，这样一种人工地基称为复合地基。增强体是由强度和模量比原土高的材料组成，习惯上将增强体称为桩。根据材料的不同，纵向增强体可分为碎石桩、水泥土桩、CFG桩等。根据桩体的强度和模量大小，可分为散体复合地基（如振冲碎石桩复合地基），低粘结强度桩复合地基（如石灰桩、灰土桩），中等粘结强度桩复合地基(如夯实水泥土桩复合地基)，高粘结强度桩复合地基(如CFG桩)。

  三、CFG定义

  水泥粉煤灰碎石桩法（简称CFG桩），是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高粘结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。

  四、特点

  • CFG桩复合地基一般适用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土地基；既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。当CFG桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤密作用又有置换作用；当CFG桩用于挤密效果差的土时承载力的提高只与置换作用有关。与其他复合地基的桩型相比，CFG桩由于桩体材料较轻，置换作用特别明显。就基础形式而言，CFG桩复合地基既适用于条形基础（有地梁）、独立基础，又适用于筏基、箱型基础。

  • CFG桩复合地基处理技术，具有施工速度快、工期短、质量容易控制及工程造价低廉等特点。

  • CFG桩复合地基80年代多用于多层建筑处理，目前大量用于高层和超高层建筑地基的加固。桩身强度等级多在C15-C25之间。

  • CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。需要指出的是，褥垫层是复合地基的重要组成部分，是高粘结强度桩形成复合地基的必要条件。

  五、施工方法

  • CFG桩复合地基技术采用的有：长螺旋钻孔灌注成桩，长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成柱，振动沉管灌注成桩等。

  长螺旋钻孔

  六、CFG桩复合地基施工

  流程图施工

  • 设备、人员进场→测放桩位、材料采购→试桩施工→桩基顺序施工→清槽至桩顶标高凿桩头→检测→褥垫层施工→退场。

  • 单桩施工工艺流程：钻机就位→钻孔→终空至设计深度→压灌混凝土→提钻并压灌砼至孔口。

  七、施工工艺

  • 1、放线：施工前根据放出的外墙轴线或外墙皮线，四周交点用钢钎打人地下，按照桩位布置图统一进行测放桩位线，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示，桩位偏差小于2cm。

  • 2、成孔：长螺旋钻机成孔，应匀速钻进，避免形成螺旋孔，成孔深度在钻杆上应有明确标记，成孔深度误差不超过O.1m，确保桩端进入持力层深度大于200mm：垂直度偏差小于1％。

  八、桩长

  • cfg桩不宜处理过深的软土地基。

  • 首先，单桩承载力不会有较大的提高。其次，桩体的强度将非常难控制。当桩很长的时候，桩的端部的凝固会非常的缓慢，主要可能因为氧气的含量太少。象cfg、水泥搅拌桩这样的后凝桩会很容易出现这种问题。而且，由于软土层的厚度过厚，对于后期的沉降也非常难以控制。所以，在一般的后凝桩只用来处理中薄层软土。首先CFG是不配钢筋的，其抗侧向力的能力较小，也就是说当长度较长时，其稳定性较低；且CFG一般比较细，如果按照桩的合理长径比（含钢筋）在50～60左右，如果直径500的ＣＦＧ理论上只能做到25ｍ左右。

  九、检测

  • 检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束28d（2—4周）后进行。试验数量宜为总桩数的0.5%～1%，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。

  • 10%低应变动力检测，桩身完整性。

  • 建筑地基处理技术规范JGJ79-2002。

  十、必要参数

  • 面积置换率m

  • 桩间距

  • 地基承载力特征值fspk

  • 总荷载

  • 桩间天然土承载力特征值fsk(Kpa)

  • 单桩承载力特征值Ra

  • 桩间土承载力折减系数β(0.7—0.95)

  十一、置换率

  • 《建筑地基处理规范》JGJ79-2002复合地基中，一根桩和它所承担的桩间土体为一个复合单元。在这一复合体单元中，桩的断面面积和复合土体单元面积之比，成为面积置换率。

  • 置换率m=(fspk-β*fsk)/(Ra/Ap-β*fsk)。

  • 式中：fspk；复合地基承载力特征值(Kpa)；β：桩间土承载力折减系数；fsk：桩间天然土承载力特征值(Kpa)；Ra：单桩承载力(Kpa)；Ap：桩截面面积(m2)。

  • 简单通俗的说一下，一个桩与它所从属所控制的面积之比就是置换率。如一个桩的面积是S，它按AXB的规律来布置，则在AXB面积中，就有一个桩，或称一个桩它所控制的面积就是AXB。置换率=s/(AXB）。

  十二、桩间距

  • 桩间距为3—5D

  • 采用正方形布桩

  • S=√Ap/m

  • Ap------------桩的面积（m2）；

  • m-------------置换率。

  • 如果满堂布桩，采用正三角形为宜，柱基或条基采用正方形、矩形或等腰三角形为宜。计算时可以根据面积置换率m来求桩间距。m=d2/de2，其中d为桩身平均直径；de为一根桩分担的等效圆直径，对于正三角形布桩而言，de=1.05s，其中s为桩间距。通过以上计算即可求得桩间距。（d2、de2均为平方值）。

  十三、公式之间关系

  • m=(fspk-β*fsk)/(Ra/Ap-β*fsk)

  • m=Ap/S面积

  • Ap=3.14×r×r

  • S=各图形面积

  十四、地基承载力特征值

  • 地基承载力计算公式的明：

  • fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk

  • 复合地基承载力特征值fspk

  • 单桩承载力特征值Ra

  • 面积置换率m桩截面面积(m2)

  • 桩间天然土承载力特征值fsk(Kpa)

  • 根据地勘报告可以估算：建筑物总荷载\占地面积

  • 总荷载：层数×占地面积×系数（1.4—1.7）×1.3（国标规定保险系数为1.3）

  • 假设每栋楼按长36米，宽12米计算，那么每层占地面积为432㎡。一共16层(含一层地下室)的总建筑面积为：

  • 16×432=6912㎡

  • 每平米建筑面积的承载力为15KN，其国标规定保险系数为1.3，因此整栋楼所需要的承载力为：

  • 总荷载：6912×1.5×1.3=134790KN

  • 地基承载力=134790÷432=312KN\㎡

  十五、单桩承载力特征值

  其中：Ra为单桩承载力特征值；

     up为桩周长

     qsi为桩周摩阻力特征值；

     li为桩长；

     qp桩端端阻力特征值；

     Ap桩端截面积

  十六、计算方法

  • 计算如下：Ra={3.14×0.410×(1.7×65+4.5×60+2.3×55+1.0×65+3.5×80)+3.14×0.2052×1000}/2.0=614KN

  • 取Ra=600KN

  • 假设每栋楼按长36米，宽12米计算，那么每层占地面积为432㎡。一共16层(含一层地下室)的总建筑面积为：

  • 16×432=6912㎡

  • 每平米建筑面积的承载力为1.5吨，其国标规定保险系数为1.3，因此整栋楼所需要的承载力为：

  • 6912×1.5×1.3=13479吨

  • PHC管桩(Φ400)*22米它的承载力为1100KN，即110吨。

  • 13479÷110=122.5个桩位

  • 根据实际情况，需要123个桩位，每个桩位长22米，共需要：

  • 123×22=2706米

  • PHC管桩(Φ400)每米总包价为175元，所以整个工程下来共需要：

  • 2706×175=473550元

  • 以上是PHC管桩(Φ400)的一个整体价格的估算，接下来我们估算一下CFG(Φ400)它的整体价格。

  • CFG(Φ400)*26米它的承载力为400KN，即40吨。

  • 13479÷40=336.98个桩位

  • 根据实际情况，共需要337个桩位，每个桩位长26米，共需要：

  • 736×26=8762米

  • CFG(Φ400)*26米它所需要混凝土的总体积（底面积×高）为：

  • 3.14×0.2×0.2×8762=1100m³

  • CFG(Φ400)混凝土的总包价为每一立方米480元，

  • 所以整个工程下来共需要：1100×480=528000元

  • 因此管桩基础比CFG基础每栋楼大约可以节省：528000-473550=54450元

  • 通过计算，我们不难发现，平均每栋楼管桩基础比CFG基础大约可以节省的造价为5.5万元左右。按照整个工程，管桩基础可节省的造价要在上30万元左右。

  • 节省率在10%--15%

  十七、工期分析

  使用管桩可以比CFG节省8--21天的工期，并节省做静载的相关费用。

  十八、其他费用

  • 通常来说，CFG桩电价在每米价格的基础上加一块钱左右。钻机的功率：两个动力头55+55=110千瓦大卷扬35千万小卷扬和混凝土泵30千瓦用大电的情况下每米1-2度电如果用发电机的话会比用大电情况下每米高5块钱左右（主要考虑发电机的租用及柴油费用）清桩间土需要小钩机，是按台班计算的，即8小时为一个台班，凿桩头每根不超过5块钱。

  十九、管桩承台、防水板与CFG褥垫层、筏板的费用比较

  （点击图片可查看大图）

  二十、建议

  • 通过以上分析：我们建议本工程采用PHC预应力管桩、PHC管桩因技术先进、质量可靠、总体造价低、工期短，已得到广泛推广和应用。现就管桩生产与施工做一些简单介绍：

  1）质量优势：管桩为工程现代化制作，出厂前都经过多道质量检验程序把关，运到现场又经业主（驻地监理）现场检查验收合格后方可使用，桩身质量有保证。其它在现场灌注混凝土桩场地条件及施工人为因素的影响，容易出现缩径、桩身夹泥、承载力不够等质量问题，因此，管桩的桩身质量明显优于在现场灌注混凝土的其它桩型。静压管桩节省工期，施工人员少，用电设备固定，安全易控制，工艺简单直观，便于监理。

  2）设计优势：管桩规格多，单桩承载力特征值从600KN到3550KN，既适用于多层建筑，也适用于高层建筑，而且在同一建筑物基础中，还可根据柱荷载的大小采用不同直径的管桩，既容易解决设计布桩问题，也可充分发挥每根桩的最大承载能力，并使桩基沉降均匀。

  3）价格优势：使用管桩，价格优势十分明显，总造价可以节省22%左右。

  综上所述，本工程采用预应力PHC管桩基础，在质量上、造价和工期上都有相当明显的优势，贵公司采用预应力PHC管桩基础在各个方面的效益都是最好的。为确保本工程管桩桩基图纸顺利通过审查，建议贵公司尽快进行静压管桩试桩的相应工作。