芻議獨立基礎下CFG樁復合地基設計

葉帆

（中睿通信規(guī)劃設計有限公司 廣東廣州 510630）

0 引言

建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，為我國經(jīng)濟社會建設注入了強大的動力。在進行工程項目的建設施工期間，通常會用到CFG樁復合地基，這主要是由于該類型的樁基形式有著良好的地基處理效果，并且施工工藝相對簡單，工程造價較低。此外，采用CFG樁復合地基還能有效控制沉降量，提高建筑的安全性與穩(wěn)定性。對于CFG樁復合地基而言，它的設計方法、原理較為簡單。尤其是獨立基礎下的CFG樁復合地基的應用，能夠有效改善結建筑的承載力，減少地基變形問題。

1 CFG樁復合地基設計與檢驗方法分析

1.1 設計方法

具體設計期間，要對CFG樁復合地基的承載力特征值fspk進行準確的計算，其計算公式如下：

其中：fskp-承載力特征值；Ra-單樁承載力特征值；λ-單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，具體計算過程中要結合當?shù)氐膶嶋H情況選取λ的值，如果沒有工程經(jīng)驗作為參考，可在0.8～0.9的區(qū)間內(nèi)合理選用；β-樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，如果當?shù)貨]有工程經(jīng)驗作為參考，可在0.9～1.0的區(qū)間內(nèi)合理選??；fsk-地基處理之后的樁間土承載力特征值。一方面，如果施工期間選用的是非擠土成樁工藝，那么可利用天然地基承載力特征值進行計算；另一方面，對于擠土成樁工藝而言，如果現(xiàn)場以黏性土為主，那么設計過程中也可利用天然地基承載力特征值進行計算；m-面積置換率。一般來說，m所代表的是樁體截面與加固土面積之間的比值關系。施工期間，通常采用的是正三角形、正方形布置形式。需要注意的是，如果采用正三角形布樁形式，那么它的面積置換率要比正方形布樁大（13.7%左右）。

1.2 CFG樁復合地基承載力的檢驗方法分析

我國現(xiàn)行的地基處理規(guī)范明確規(guī)定，如果采用CFG樁復合地基進行地基處理期間，在工程竣工過程中要對地基的承載力做出檢驗。通常情況下，所采用的試驗方法有兩種：①復合地基靜載試驗；②也可采用單樁靜載試驗進行檢驗。在開展靜載試驗期間，可以根據(jù)復合地基形式的不同，將其細分為兩種不同的類型：單樁、多樁靜載試驗。通過開展單樁或多樁復合地基靜載試驗，能夠?qū)Φ鼗某休d力狀況做出相應的了解。大量工程實踐經(jīng)驗表明，在開展復合地基靜載試驗期間，應重點以多樁靜載試驗為主，因為該試驗的結果更加準確，與地基真實的承載狀況相近。工程施工建設過程中，獨立基礎下的CFG樁復合地基形式較為多樣，既可以采用3樁、4樁的復合地基形式，同時還可根據(jù)工程建設要求采用5樁、6樁等形式。具體檢驗過程中，需要嚴格根據(jù)各種基礎的形式，開展有針對性的多樁復合地基靜載試驗，進而降低檢驗周期、節(jié)省檢測成本。相比于多樁復合地基靜載試驗，采用單樁靜載試驗方法更為經(jīng)濟。檢驗工作期間，要針對施工現(xiàn)場的實際情況以及CFG樁復合地基的相關規(guī)范要求，合理確定計算參數(shù)，提高檢驗工作的質(zhì)量與準確效果。

1.3 獨立基礎下布樁問題的研究

在開展復合地基的計算與設計工作時，首先應當明確面積置換率的取值。所謂的面積置換率，主要指的是在復合地基中，單樁與樁間土體能夠形成復合土體單元，在對應的單元中，樁體截面面積與復合土體單元面積之間的比值，就被稱作面積置換率。在利用CFG樁進行地基加固時，所采用的樁間距通常為3-5d，d表示的是樁徑，設計與施工期間要結合現(xiàn)場的地質(zhì)地貌特點，對樁間距進行適當?shù)恼{(diào)整。對于復合地基而言，設計、施工以及檢測過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)樁間距不相等的問題，比如條形基礎以及獨立基礎。特別是條形基礎，它的寬度相對較窄，因而會對設計、檢驗等工作造成一定的影響。在對復合地基進行布樁時，主要使用“一”型或者是“之”型的布樁形式。因而，對于面積轉(zhuǎn)換率的取值而言，審圖機構以及設計、施工、檢測單位的技術人員往往存在分歧。部分技術人員認為，面積置換率的取值與計算，可以采用樁體面積和樁間距之間的平方比。具體計算時，如果發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場計算得到的面積置換率與設計過期間選取的面積置換率數(shù)值不同，那么可采用設計期間所選取的數(shù)值進行施工、檢驗。一般來說，施工現(xiàn)場計算得到的面積置換率通常大于設計期間所選取的數(shù)值。之所以會出現(xiàn)這一問題，主要是由于部分技術人員對于復合地基的設計原理缺乏深入的了解，對于復合地基的承載力特性沒有進行全面的研究。其中，圖1為復合地基的作用機理，建筑的上部荷載經(jīng)過梁柱結構傳遞到復合地基之后，主要由增強體和周圍土體一同承擔。圖中σp表征的是樁體頂部的應力狀況，σs表征的是樁間土應力狀況。需要注意的是，樁間距的取值大小對于復合地基的承載力狀況沒有決定性的影響。在基礎面積與樁體數(shù)量保持一致的情況下，即便樁間距存在不相等的現(xiàn)象，它們所提供的抗力也是完全一致的。因而，設計、施工以及檢驗工作中，只需抓住設計、檢驗要點即可，同時還要結合現(xiàn)場情況做出相應的調(diào)整，檢驗過程中要結合工作中出現(xiàn)的分歧與問題，與檢驗單位做好協(xié)商，確保檢驗工作的順利開展。對于獨立基礎下的CFG樁復合地基而言，布樁期間應嚴格遵循均勻布置的基本原則。同時，布設過程中要盡可能確保每個樁體置換的土體面積基本一致。這樣一來，就能保證各個樁體的面積置換率相等。后期在開展靜載試驗時，將能避免面積置換率不一致所造成的誤差。

圖1 CFG復合地基應力分布狀況

2 案例分析

2.1 工程概況

某建筑項目設計期間采用的是六層框架結構，建筑邊柱底層的軸力標準值（F）k取3900kN。在進行中柱軸力標準值（Fk）的計算時，將其取為6000kN。具體設計過程中，對于天然地基承載力特征值（fs）k選取為140kPa。通過前期開展相關的地質(zhì)勘查以及資料收集等工作，對施工現(xiàn)場的地質(zhì)地貌與水文狀況做出了相應的了解，最終決定采用獨立基礎下的CFG樁作為復合基礎的基本形式。經(jīng)過計算之后，將CFG樁的樁徑設定為400mm。在進行樁長的計算時，結合施工現(xiàn)場持力層的實際狀況，將樁體長度設定為10m。結合上述的計算數(shù)據(jù)，計算得到單樁承載力特征值為Ra=700kN。此外，結合之前的施工經(jīng)驗與當?shù)氐牡刭|(zhì)特點，將樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)設定為0.9，λ取0.9，建筑的基礎埋深設計為2m。另外，通過計算可知，邊柱CFG樁的數(shù)量n約為5.57根，本工程邊柱數(shù)量取6根；計算得到中柱CFG樁的數(shù)量n約為8.57，本工程中柱數(shù)量取9根。

2.2 復核

一方面，在開展邊柱基礎底面積的復核工作時，通過計算發(fā)現(xiàn)邊柱基礎的面積置換率m達到了0.117。在本工程中，計算得到的復合地基的承載力特征值為698kPa。因而，在進行基礎底面積的計算期間，所采用的計算公式為：A=3900（/698-20×2）=5.92m2，這一數(shù)值明顯小于2×3.2=6.4m2，由此可以做出初步判斷，工程中所選用的邊柱基礎底面積能夠滿足承載力方面的要求。另一方面，在進行中柱基礎底面積的復核工作時，計算得到的面積置換率m達到了0.0110。在本工程中，計算得到的復合地基承載力特征值為663kPa。因而，對于基礎底面積的計算主要采用的公式為：A=6000（/663-20×2）=9.63m2，這一數(shù)值明顯小于3.2×3.2=10.24m2。由此可以看出，中柱基礎底面積能夠滿足承載力方面的要求。

上述計算過程就是獨立基礎下CFG樁的大致設計步驟與復核方法，在進行建筑項目施工工作時，對于復合地基承載力方面的檢測仍存在著一些問題。比如，不同工程中使用的樁基數(shù)量不同，在進行獨立基礎置換率的計算時，所得到的承載力計算結果也存在著一定的差異。這樣一來，就會對造成載荷板的大小計算存在誤差。具體復核期間，要嚴格按照我國現(xiàn)行的《建筑地基處理技術規(guī)范》中的相關標準與要求，對于復合地基承載力復核的試驗點數(shù)量不能低于3點。復核工作中，還要結合極差情況確定承載力。需要注意的是，在同一工程中，勢必會出現(xiàn)樁數(shù)不同的獨立基礎形式，在進行試點數(shù)量的選取時，要結合規(guī)范要求與現(xiàn)場的實際情況合理選擇試點數(shù)量，并嚴格按照CFG樁復合地基的相關規(guī)范與標準，適當增加單樁承載力載荷試驗。

3 結束語

地基處理工作中，由于獨立基礎下的CFG樁有著良好的地基加固與處理效果，并且施工操作相對簡便，施工造價易于把控，因而當前要加強對CFG樁復合地基的應用與推廣。設計、施工期間，要加強對關鍵點的控制，優(yōu)化施工流程、提高施工效率，降低建筑的沉降量，提高工程項目的穩(wěn)定性與安全性。檢驗、復核過程中，要與檢測單位的相關人員做好溝通與協(xié)調(diào)，合理選取面積置換率等重要數(shù)值，提高檢測工作的質(zhì)量與效果。