基础的牢靠对于建筑物的安全来说是最关键的一环,所谓基础不牢地动山摇,所以基础的选型对于一个项目至关重要。基础的设计需要考虑地基土的承载力,基础埋深及基础自身的承载力。下面我们就工业厂房的基础各种形式从经济性、稳定性、施工便利性进行比较。
基础的分类从埋深来分类可分为浅基础及桩基础,其中浅基础按受力特点又可分为:独立基础,条形基础,筏板基础。桩基础按受力桩型特点又可分为:摩擦型桩及端承型桩。市面上用的较多的桩型为预应力管桩(PC),钻孔灌注钻,及人工挖孔桩三种;对于厂房基础来说,由于厂房自重轻,沉降要求略低等特点,在地基土承载力较高,吊车吨位较低的情况下,基础的选择上优选浅基础;根据厂房的排架结构受力特点优先独立基础(图1),独立基础估价120~170元/m2.
当厂房吊车吨位较大,工作级别较高,地基土承载力难以满足吊车沉降要求或者地基土承载力较深时,厂房基础就需采用桩基础或对地基土进行地基处理(注:地基处理相对于浅基础而言即对浅基础下方的地基土进行处理,处理方式包括置换强夯,换填垫层,CFG复合桩,水泥搅拌桩等工艺)。由于地下地基土并不均匀,根据业内经验,当地基需要处理范围小于1/3建筑范围时,工程费用从小到大为:
独立基础<地基处理<桩基础
当地基需要处理范围大于1/3建筑范围时,工程费用从小到大为:
独立基础<桩基础<地基处理
从基础的稳定性从小到大为:
独立基础≤地基处理<桩基础
从施工的便携性从简到难为:
独立基础<桩基础<地基处理
综上所述无论从费用,稳定性及施工便携性等角度独立基础都有无可厚非的优势;但独立基础只有在地基土持力层较浅(不超过5m),承载力较高(不小于110kpa)的情况下才能发挥出作用。当地基土不满足上述条件,独立基础无法满足沉降及承载力要求时,就需要增加成本考虑桩基础或地基处理,下面我们常用的静压管桩(预制桩),灌注桩,CFG桩复合地基处理这三个常见桩型就行经济分析比较。
静压管桩:利用抱压设备或顶压设备将预制管桩通过抱压力或顶压力将桩沉入预定的标高或达到预定的终压值的施工方法。
灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩,依照成孔方法不同灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。
CFG 桩又称水泥粉煤灰碎石桩。水泥粉煤灰碎石桩法:由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏结强度桩并由桩、桩间土和褥垫一起组成复合地基的地基处理方法。
我们根据对比工业厂区一个5层办公楼项目,分别对于桩径500的管桩,桩径600的灌注桩及桩径400的CFG桩从造价,工期,施工便捷性,对周边的影响进行对比。由于篇幅有限这篇文章我们先直接给出结论,对比过程会在后续文章中阐述。
桩型 |
基础总造价(元/m2) |
单桩承载力(KN) |
桩径(mm) |
每KN造价(元) |
工期(天) |
质量保证 |
安全 |
说明 |
管桩 |
73.58 |
2200 |
500 |
1.85 |
10 |
稳定可靠 |
影响较小 |
总造价包含承台梁及承台,CFG桩地基处理包含浅基础价格 |
灌注桩 |
106.75 |
2150 |
600 |
3.71 |
25 |
稳定可靠 |
影响较小 | |
CFG桩 |
83.61 |
590 |
500 |
2.16 |
20 |
浮动大 |
影响较大 |
对比上述表格可知管桩从经济性,安全性及施工的方便性均具有优势,并以得到业内的认可。CFG桩经济性高于灌注桩,但由于成桩工艺较为繁琐,稳定性略低于灌注桩。如现场采用CFG桩需要在保证质量的前提下投入更多的技术力量。
除了上述桩型,对于土质不好的场地,还有许多种方法进行地基处理,其中具体代表性的有如下几种:
- 强夯
优点:具有施工程序及装备简单、适用面广、节省材料(钢材、木材、水泥)等,易于掌握、快速、经济、效果显著等优点。单从经济效果比较,强夯法处理地基费用比桩基便宜2~4倍。
缺点:对于场地要求较严格,土质中大块石头及建筑垃圾较多时效果较差。地下水位较高时,容易夯成橡皮土,对周边建筑物影响较大。
- 换填垫层:将达不到要求的持力层的土质换成稳定性较好的土质(级配碎石、毛石、粗砂等)。
优点:具有施工程序及装备简单、易于掌握、工期较快。
缺点:经济性比较差。
结论:工业厂区项目的基础针对不同地质情况需要选择不同的基础形式,不同的基础形式又会直接影响造价及工期,地质好的场地优先选择独立基础,地质情况略差的场地且回填土以素填土为主,空阔地带可采用强夯的地基处理方案;如采用桩基础形式可优先选用预制管桩。遇到地质情况复杂的项目可进行专项方案对比,从中选择最优的基础形式。
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