案例分析 | 高层住宅桩基方案设计成本优化

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摘要

从这里开始 写千字案例,滚复利雪球 总结经验教训,挖掘知识财富 向过去问道,把经历升华 从这里开始 用硬知识,展现专业之美 字数2600阅读时间5分钟 笔者就职于某地产公司,先后任职结构设计岗、工程管理岗,现任成本管理岗兼结构设计岗,结合项目案例,分享,

案例分析 | 高层住宅桩基方案设计成本优化

笔者就职于某地产公司,先后任职结构设计岗、工程管理岗,现任成本管理岗兼结构设计岗,结合项目案例,分享桩基工程的优化方案——管桩与灌注桩的方案比选。

在住宅建筑中,管桩应用普遍,突出特点是成本低、工期短。桩基方案的选择与地方标准、地质情况密切相关,单件性尤其明显;同时,不能就桩基谈桩基,也不能就成本谈成本,而是要把桩基放到整个结构系统中去,把成本放到整个项目系统中全面考虑,这样的方案优化就更接近最优解。

本文通过系统性分析技术、成本、风险三个方面,发现管桩不一定会比灌注桩便宜。

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 | 工程概况 | 

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工程概况:本项目为常规34层、高100米的剪力墙住宅,地下1层,常规连廊户型,2017年施工,位于湖北省某城市 ,六度抗震设防烈度,第一组,三类场地。

地质情况,如下:

案例分析 | 高层住宅桩基方案设计成本优化由土层分布表可知:

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本项目淤泥质粉质粘土层顶埋深约3.7~4.1m,层厚约7.3~8.1m,初步设计时按照高层埋深控制承台底标高后,承台底部淤泥厚度约5.3~6.5m厚。

规范标准:根据湖北地方标准《建筑地基基础技术规范》DB42/242-2014(以下简称“地标”)的要求,对比如下:

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规范具体内容如下:

灌注桩:按照地标10.1.5条12款,“采用灌注桩的高度超过50m的高层建筑,当承台下存在厚度大于2m的淤泥(淤泥质土)或fak<60kPa饱和软土时,应对承台下和承台间软土进行加固或换填处理。承台间和承台下可采用搅拌桩格构式加固,承台下处理深度不应小于2m,加固范围为承台周边外不少于1m。”该条条文说明解释“目的是为了提高软土场地高层建筑桩基的整体性和抗震性能”。

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管桩:按照地标10.1.6条2款,“高度100m及以上的高层建筑物不应采用预应力管桩或者空心方桩;高度小于100m当层数为30层及以上的高层建筑物,在采用桩筏基础等措施的条件下方可采用预应力管桩或者空心方桩;高度超过75m的高层建筑采用管桩或空心方桩基础时应通过专项论证。”

按照地标10.1.6条3款,“承台下存在厚度2m以上软土(淤泥、淤泥质土或fak<70kPa饱和黏性土)的高层建筑不宜选用管桩、空心方桩基础,如必须采用时,应对高度超过50m的建筑物的承台底软土进行搅拌桩满堂咬合加固或换填处理,承台下处理深度不应小于2m,加固范围为承台周边外不少于1m。”

 | 技术分析 | 

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根据地标要求对软土加固,因换填会增加开挖深度,造成土方、基坑支护费用大幅增加,参考当地工程经验,选用粉喷桩对承台底软土进行加固处理。

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灌注桩布置如下图:

案例分析 | 高层住宅桩基方案设计成本优化灌注桩承台加固布置如下图:

 

案例分析 | 高层住宅桩基方案设计成本优化管桩布置如下图:

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管桩软土加固无图,因满堂咬合加固,图纸附说明,如下:

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按照常规合约界面划分,桩基工程仅包含桩基施工(桩基单位施工至桩顶标高),承台及底板属于土建总包合同,基础工程的人为割裂造成基础工程经济指标测算时出现偏差。故本次经济性对比范围为底板标高以下所有费用,包括:桩、筏板(承台+底板)及地基处理费用。

 | 成本分析 | 

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从成本角度分析,可得出如下结论:

· 如果单从桩基的单项成本比较,管桩方案比灌注桩方案省25%;若加上基础钢筋混凝土成本,则从基础成本的层次分析,管桩方案比灌注桩方案省11%;

· 如果从系统角度,全面考虑与基础工程相关的地基处理费用(基础费用+地基处理费用),则管桩比灌注桩贵13%。

分析过程如下:

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管桩基础费用组成明细如下:

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灌注桩基础费用组成明细如下:

所以,在进行桩基方案比选的时候,需要注意两点:

(1)不能仅比较桩基的单项成本,更要从系统角度,全面考虑与基础工程相关的费用,如地基处理费用。不能就桩基谈桩基,也不能就成本谈成本,而是放到更大一级的系统中去考虑。

(2)桩基设计规范因地制宜。成本对比时,通过固化可固定因素条件,突出差异性因素条件,得到的结论可能不同。如本项目的桩净尺、底板砼、底板钢筋等为可固化因素,因项目处于湖北地标,设计规范加固要求导致,管桩方案较灌注桩方案贵。但如果地质条件变化、依据的规范改变等,对比结果可能会不同。

 | 风险分析 | 

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前面从技术、成本角度进行了分析,接下来,我们从进度、质量、安全三个维度进行风险分析。

1.灌注桩工期较长,施工环境污染会产生不可预见费用。

灌注桩的施工工序多且复杂,施工效率低,工期较长。就整个项目而言,灌注桩施工对于项目整体施工组织设计要求较高,施工现场环境污染较严重,涉及到城市管理的泥浆运输及扬尘治理,均会产生部分不可预见费用,如泥浆运输道路污染罚款,扬尘治理停工费用。(本项目泥浆运输费用包含于综合单价中)

 

2.管桩有挤土效应,单侧土体卸载后水平侧向力易出现质量问题。

管桩挤土效应明显,引起土体位移,大面积施工时可能出现浮桩,对工期影响较大。主楼基坑开挖时,管桩因单侧土体卸载后产生的水平侧向力,易导致桩偏位、倾斜及断桩等质量问题。需要关注的是,各土方单位多为较强势单位或垄断单位,开挖分层高差控制、机械等难以达到相关要求,常出现工程质量事故,增加工期。

3.管桩在地下室施工阶段的安全风险较大。

管桩的水平承载力较弱、安全风险较大。主楼带地下室的常规施工过程:主楼施工至预售楼层后,再进行周边地下室施工还可降低总包进度款支付压力此时,主体结构的基础埋置深度仅为筏板(承台)厚度,难以满足高规12.1.8条1/18房屋高度的构造要求,而实际基坑回填时楼层施工已更高。若主楼位于地下室边界还可能会出现一侧地下室施工一侧已回填的危险情况,对于主楼的整体稳定及抗倾覆较为不利。

 | 结  论 | 

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通过本文桩基工程案例分析,可得出以下结论:

1.从技术角度,推荐使用灌注桩考虑承台下淤泥较厚,且地层深处存在软弱层条件和施工顺序、土方开挖等结构专业不可控因素,推荐使用灌注桩,储备桩顶水平荷载承载力

2.从成本角度,推荐使用灌注桩。本案例虽然单从桩基比较,灌注桩方案成本高,但系统考虑,灌注桩方案(桩基与地基处理一并考虑)成本省13%

3.从风险角度,推荐使用灌注桩。虽然管桩具有施工效率高、速度快、工期短的特点,但其更容易出现质量问题、在地下室施工阶段安全风险更大。

本项目最终实施的方案为灌注桩方案。

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