某一高层建筑的桩型选择 牛 义 （芜湖市建设工程质量监督站，安徽芜湖２４１０００） 摘要：文章针对某一高层建筑的桩型选择，从承载力、桩长、成桩可行性、对环境的影响等方面对各种桩型的优缺点逆行７‘Ｉ较， 最后对高层建筑桩型的选择给出了一些建议。 关键词：高层建筑；桩型选择；钻孔灌注桩 中图分类号：ＴＵ４７３．１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－５７８１（２０１２）０４—０５３２—０３ １ 工程概况 差的特点，上部２０～２７ ｍ为粉土、粉砂层，一ｍ 生质较 好，以中压缩性为主；其下至５２～５５¨为 贡较： 某高层建筑总用地面积２．７９ ｈｍ２，总建筑面积 的淤泥质粉质黏土，局部夹粉土薄层．商， 宿性为 约１６１ ８３４ １７１。。建筑物地上为２６层１００ ｎｌ高酒店式 主；５３￣５７ ｒｆｌ以下分布为砂土和老黏土， 蒯Ｌ－ｔ￣－ ：幻 ． 公寓以及４层商业裙房，地下三层。 下伏基岩约在７４ ＩＴ／以下。场地各土 ： ６：．女１］ ：、 此高层建筑的场地在性质上呈上、下层好中间 所示。 地下室 ５４．：鹤主基ｊ童＆６０ 一２粘质糟土：ｉ＆ ：稍密，千强度低，低韧性 稍密一中密，干强度低，低韧性 ７．６０ 一３砂质粉土：中密，千强度低，低韧性 －４砂质粉土：稍密一中密，干强度低．低韧性 １３．０ｏ一 ０＿５砂质粉士：中密一密实，干强度低，低韧性 ｌ９．５Ｏ一 ０—１糟质黏土与粉土互层：软塑、干强度低，中等韧性 ；４。 ．５０ ．一２］酾 Ｉ土夹糟士薄层：可塑．千强度中等，中等韧性 （ 一１淤泥质粉质黏士：软塑，干强度中等，高压缩性，中等韧性 －４３．６４ ＿蚰．１４ ８０－－＠砾砂：中密一密实．砾石中一般粒径小于２帅 ５１．８４ ５７．５０５３．７４ 姐４ｏｊ粤ｊ：＠ 蔓＿土：软可塑，局部硬可塑，干强度高，低压缩性，高韧性 ２粉质黏土：可塑，局部硬可塑．干强度高，低压缩性，高韧性 —５８．８４ －６８．１４ －８１．４８ （Ｄ吨强风化泥质粉砂岩：结构大部分破坏．裂睬根发育，岩体破礴，千钻不 钻漕 圈１场地土层分布情况典型剖面 ２ 高层建筑常用的桩型 袭管桩、人工挖孔桩等。。 。 目前高层建筑的桩基使用中最常见的主要有钻 钻孔灌注桩是２０世纪８０年代以斟∈舀 采用的 收稿日期：２０１２—０３—２９；修改日期：２０１２—０６—０７ 作者简介：牛义（１９７８一），男，安徽芜湖人，芜湖市建设工程质量监督站工程师 ５３２ ＣＩ：程与建设》２０１２年第２６卷第４期 一种桩型，目前这种桩型比较普及。灌注桩采用泥浆 桩长约７０ ｍ，承载力特征值为４ ９００ ｋＮ。 ３．２裙房的桩型选择 护壁，水下浇筑混凝土的施工工艺，桩径一般在５５０～ ８５０ ｍｍ之问，它是一种非挤土桩。它的优点是对周 裙房处柱子下布桩计算要兼顾抗压和抗浮，但基 本上以抗压为主。裙房大部分柱底轴力约１０ ０００ 围环境要求低，对邻近建筑及管线的影响小，可以和 围护桩同时施工，减少工期，可以进入桩侧阻力值较 大的砂土层，充分利用砂土层的高摩阻力，提高单桩 １２ ０００ ｋＮ，考虑到每个柱下的桩数不能太多，单桩承 载力２ ０００￣４ ０００ ｋＮ比较合适。分别考虑管桩和 承载力。它的缺点是由于采用现场混凝土的地下浇 筑，钻孑Ｌ泥浆护壁，因此成桩质量难以控制Ｅ 。 ２．２预应力钢筋混凝土管桩 预应力管桩是现在大量使用的一种桩型，它采用 预应力钢筋和高强混凝土（Ｃ６０￣Ｃ８０），进行工厂预 制，从而节约了混凝土用量，管桩直径一般为５００～ ６００ ｍｍ不等，壁厚一般为８０￣１００ ｍｍ不等，设计时 可根据不同承载力要求使用。管桩的优点是桩身质 量及成桩质量容易保证，沉桩比较直观，因此桩身质 量的检测工作量相对比灌注桩小；其摩阻力和端承力 均比灌注桩大，混凝土用量节约。但当场地有侧阻力 较大的砂土层时预制桩沉桩较为困难，且管桩施工时 挤土效应明显对周边环境有较大影响ｌｌ７］。 ２．３人工挖孔桩 人工挖孑Ｌ桩可以直接观察地层情况，孔底易清除 干净，施工设备简单。这种桩的单桩承载力高，施工 无噪音，既无强烈的地面振动，也没有大量的施工泥 浆，技术上比较成熟，造价相对较低。挖孔桩的常见 直径在１～３ ｍ之间，单桩承载力较大，布桩较为方 便，一般采取一柱一桩，或将桩直接布置在墙下 。 但是，挖孔桩施工时，工人下到桩孔中操作，可能遇到 流沙、塌孔、有害气体、缺氧、触电和上面掉下重物等 危险而造成伤亡事故。因此挖孔桩桩长一般不超过 ２０ ｍ，只适用于基岩埋藏较浅的情况。 ３桩型的选择 ３．１主楼的桩型选择 酒店式公寓的最大柱底轴力３０ ０００ ｋＮ且核心 筒部分荷载较大，为满足规范对桩间距的要求和布桩 的合理性，要求较大的单桩承载力。考虑到场地中持 力层均比较深人工挖孔桩显然不适用。选用管桩时， 由于在一４７．３１～一５Ｏ．９０ ｍ标高场地全场分布 有⑤砾砂层，管桩难以穿透，因此管桩最大桩长相对 钻孔桩来说较短，桩承载力特征值２ ０００ ｋＮ左右，柱 下及核心筒下布桩困难。最后采用了直径８００ ｍｍ 钻孔灌注桩，以⑦一２强风化泥质粉砂岩作为持力层， 钻孔灌注桩两种方案；管桩采用直径６００ ｍｍ，以 ⑤砾砂层为持力层，单桩承载力特征值２ ０００ ｋＮ；钻 孔灌注桩采用直径７００ ｍｍ，以⑥一３粉质黏土层为持 力层，单桩承载力特征值３ ０００ ｋＮ。 ３．３桩型选择比较 从成桩工艺及经济性看，钻孔灌注桩需要现场钻 孔后水下灌注混凝土，成桩比较麻烦，且桩侧摩阻力 难以保证，桩底有沉淤现象，桩端承载力明显下降；而 预制桩采用桩身工厂化制作，静力压人或打入的制桩 施工工艺，成桩方便，桩承载力有保证。所以管桩的 摩阻力和端承力均大于钻孔灌注桩，且管桩的制造、 施工较为方便高效，对于相同的承载力管桩比钻孔灌 注桩便宜＿７］。在本工程中，虽然管桩方案的桩数比钻 孔灌注桩多４Ｏ％，但管桩方案的总体价格却比钻孔 灌注少７００万以上。 从成桩可行性看，钻孔灌注桩虽然桩身质量受施 工技术好坏的影响很大，经常发现桩身出现夹泥和蜂 窝现象，技术处理比较困难，但是钻孔灌注桩可以穿 越许多管桩难以穿过的土层。在本工程中，场地局部 存在④一２夹层粉砂，最厚处达５．５ ｍ，其标准贯人击 数２０击，如果采用管桩，穿越该层到⑤层的难度较 大。而且本工程有三层地下室，桩顶标高在自然地坪 下１４ ｍ左右，送桩较为困难。 从对环境的影响看，钻孔灌注桩由于没有挤土效 应，施工时不会影响工地周围的管线和建筑，适用于 比较狭小的场地内施工。但灌注桩由于采用泥浆护 壁技术，施工场地需要进行很好的围护，否则泥浆外 溢可能会影响周围的环境＿１。。。预制方桩施工场地比 较干净，没有泥浆排出，不会污染周边环境，但是预应 力管桩的挤土效应明显，对距离较近的建筑物和管线 有影响，施工时必须采用防挤措施进行处理。 从施工工期看，钻孔灌注桩机械设备一天连续工 作能完成１～３根桩。预应力管桩如果采用静力压桩 方式来沉桩，压桩机械的单桩沉桩速度一般为３～６ 根／ｄ，但预应力管桩为挤土桩，打桩的速度必须根据 （下转第５３５页） 《工程与建设》２０１２年第２６卷第４期 ５３３ 境指标值如表１所列，对各方案指标值进行无量纲化 处理。 表１各备选方案指标值［９］ 构建了投影指标函数，建立了基于信息熵的地基处 理投影寻踪决策模型（ＩＥＮ－ＰＰＥ）。实例研究结果表 明：ＩＥＮ－ＰＰＥ模型能够对各方案进行有效地划分， 计算结果合理，为地基处理决策的科学性提供了 保障。 ［参考文献］ 刘景政，杨素春，钟冬波．地基处理与实例分析［Ｍ］．北京：中国 建筑工业出版社，１９９８． 彭小云，宫治国，折学森，等．地基处理方案优选的可拓层次分析 法［Ｊ］．长安大学学报（自然科学版），２００６，２６（６）：６—１１． 王广月，牛之庚，王萌．地基处理方案评价的灰色关联逼近理 根据投影指标函数Ｑ（口）计算得到最佳投影 以一（０．３２４ ５，０．４０３ ６，０．３５０ ５，０．４１０ １，０．３８６ ９， 想解法［Ｊ］．数学的实践与认识，２０１１，４１（９）：１１５—１２０． ０．３０６ ４，０．３２８ ０，０．２９９ ２），进而得４个方案Ｍ１～ 祝启坤，张小敏．地基处理方案的模糊优化［Ｊ］．水文地质工程地 ］ ］Ｍ 的投影值分别为１．８８，２．１０，０．７９，０．９３。将投影 值按从大到小排列为Ａ ＞Ｍ１＞Ｍ ＞Ａ ，因此，方案 Ｍ 为最优方案，与文献［９］的评价结果相同，符合工 程实践。 ］ 口 ］ ］ 质，２００２，２９（５）：４０－－４２． ］ ］ 口 ］ ］ 金菊良，魏一鸣．复杂系统广义智能评价方法与应用ＥＭ］．北京： 科学出版社，２００８． 金菊良，魏一鸣，付强，等．农业生产力综合评价的投影寻踪模 型ＥＪ］．农业系统科学与综合研究，２ＯＯｌ，１７（４）：１—３． 丁琨，金菊良，张礼兵，等．基于信息熵的污水处理厂规划改造 决策评价投影寻踪模型ＥＪ］．给水排水，２ＯｌＯ，３６（５）：１６６—１７ｏ． 朱雪龙．应用信息论基础ＥＭ］．北京：清华大学出版社，２００１． 王广月，齐波，付志前．地基处理决策的集对分析模型及其应 ３结束语 针对地基处理方案决策过程中需要将多个指 标形成一个综合指标的复杂问题，根据信息熵原理 （上接第５３３页） 场地条件及对周围的影响程度来确定，特别是本工程 中局部存在④一２夹层粉砂需要采取引孔会导致工期 和成本的大大增加。 综合各方面因素看，在裙房中使用管桩虽然价格 便宜、施工方便，但是考虑到管桩的成桩较为困难且 用｜Ｊ］．岩土力学，２００３，２４（Ｓ１）：８５—８７． 条件。总之，在选择桩型时要考虑到工程和场地条件 等不同的情况，选择适合于本工程的桩型。 ［参考文献］ ［１］刘金砺．桩基工程技术ＥＭ］．北京：中国建材工业出版杜，１９９６． ［２］施建军．钻孔灌注桩施工中可能出现的问题及处理措施［Ｊ］．工 程与建设，２ＯｌＯ，２４（１）：¨０—１１１，ｎ９． 临近建筑有较大影响，最后采取了钻孔灌注桩方案。 Ｅ３］金问鲁．地基基础实用设计施工手册Ｉ－Ｍ］．北京：中国建筑工业 出版社，】９９５． ４结束语 目前高层建筑在选择桩基时，大多采用钻孔灌注 桩、预应力管桩、人工挖孔桩３种桩型，这３种桩型各 ［４］鹿中山，占素敏，刘腾飞，等．泥浆护壁成孔灌注桩的施工与质量 控制［Ｊ］．工程与建设，２ｏ１１，２５（６）：８０２－８０３，８１ｏ． ［５］方鄂华．多层及高层建筑结构设计［Ｍ］．北京：地震出版 社，１９９２． 有利弊。人工挖孔桩施工简便，价格低廉，单桩承载 力大，适合于上部荷载较大的情况。预制桩的造价便 宜，且预制桩的桩身质量好，可减少桩基检测工作，预 ［６］曾汉武．对桩基选型确定的分析［Ｊ］．建筑结构，１９９５，１３（６）： ４５ ４９． ［７］罗思京．某工程桩基选型分析ＥＪ］．武汉工业学院学报，２００８，２７ （１）：６９—７３． 制桩的施工速度明显快于灌注桩。但是预制桩在沉 桩时产生挤土作用，对周围的建筑及管线等产生较大 ［８］ＪＧＪ ９４—９４，建筑桩基技术规范［ｓ］． ［９］桩基工程手册编写组．桩基工程手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业 出版社，１９９５． 影响而且管桩难以穿透较为密实的粉土、砂土层，这 限制了管桩的应用。钻孔灌注桩虽然造价较高，但它 可以穿越管桩难以穿越的土层，适用各种不同的场地 ［１０］陆培炎．桩基设计方法＿Ｊ］．岩石力学与工程学报，１９９４，１３（４）： ３７５ ３８８． 《工程与建设》２ｏ１２年第２６卷第４期 ５３５