【文章內(nèi)容簡介】 ，垂直荷載承載力設(shè)計(jì)首先是將土的承載力充分利用，不足的部分用 CFG 樁來承擔(dān)。由于 CFG 樁復(fù)合地基置換率不高，基礎(chǔ)下樁間土的面積所使用的樁間土 承載力是一個(gè)不小的數(shù)值?？偟暮奢d扣除樁間土的荷載才是 CFG 樁承載的荷載。顯然與傳統(tǒng)的樁基設(shè)計(jì)思想相比，樁的數(shù)量可以大大減少，再加上 CFG 樁不配筋，大大降低了工程造價(jià)。 CFG 樁設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 承載力計(jì)算 復(fù)合地基是由樁間土和增強(qiáng)體即樁共同承擔(dān)荷載。目前復(fù)合地基承載力的計(jì)算公式比較多，但應(yīng)用普遍的是將樁間土承載力和單樁承載力進(jìn)行合理組合疊加 。 。復(fù)合地基承載力不是天然地基承載力和單樁承載力的簡單疊加，需要對(duì)如下的一些因素予以考慮。 ①施工時(shí)對(duì)樁間土是否產(chǎn)生擾動(dòng)或擠密，樁間土承載力有無降低 或提高。 ②樁對(duì)樁間土有約束作用，使土的變形減少；在垂直方向上荷載水平不大時(shí)，對(duì)土起阻礙變形的作用，使土沉降減少；荷載水平高時(shí)起增大變形的作用。 ③復(fù)合地基中樁的 Qs 曲線呈加工硬化型，比自由單樁的承載力要高。 ④樁和樁間土承載力的發(fā)揮都與變形有關(guān)，變形小時(shí)，樁和樁間土承載力的發(fā)揮都不充分。 ⑤復(fù)合地基樁間土承載力的發(fā)揮與褥墊層厚度有關(guān)。 綜合考慮以上情況，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基承載力可用公 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 式 ? ?, 1asp k skpmRf m fA ?? ? ? (31) 其中， ,spkf — 復(fù)合地基承載力特征值（ aKP ） skf — 處理后樁間承載力特征值（ aKP ）， 宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取天然地基承載力特征值（ aKP ）； m — 面積 置換率； pA — 單樁截面面積（ 2m ）； ? — 樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取 ? =～ ,天然地基承載力高時(shí)取最大值； 進(jìn)行估算： 沉降計(jì)算 目前國內(nèi)許多地方發(fā)生的建筑物傾斜等事故，由地基變形不均勻所致占了較大的比例。特別對(duì)于地基土巖性變化大，若只按承載力控制進(jìn)行 設(shè)計(jì)，將會(huì)出現(xiàn)變形過大或嚴(yán)重不均勻，影響建筑物正常使用?！督ㄖ鼗幚砑夹g(shù)規(guī)范》 JGJ792021 規(guī)定水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算，這與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007變形控制的設(shè)計(jì)思想是相一致的。 水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基的變形計(jì)算應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50007，以下幾點(diǎn)需要說明： ①復(fù)合地基的分層與天然地基分層相同，大量工程實(shí)踐表明當(dāng)荷載接近或達(dá)到復(fù)合地基承載力時(shí)，各復(fù)合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的 ? 倍， ? 的值可按下式確定： ,= spkakff? （ 32） 公式中： ,spkf — 復(fù)合地基承載力特征值（ KPa ）； akf — 基礎(chǔ)底面下天然地基承載力特征值 (KPa)； 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 ②變形經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ? ，對(duì)不同地區(qū)可根據(jù)沉降觀測(cè)資料及經(jīng)驗(yàn)確定， 也可按照規(guī)范中相關(guān)表格查表確定。 ③復(fù)合地基變形計(jì)算過程中，在復(fù)合土層范圍內(nèi)，壓縮模量很高時(shí)，可能滿足下式： nniiss?? ? ?? (33） 要求，若計(jì)算到此為止，就漏掉了樁端以下土層的變形量，因此，計(jì)算時(shí)計(jì)算深度必須大于復(fù)合土層的厚度。 ④進(jìn)行模量選取時(shí)，復(fù)合地基加固土層用復(fù)合模量計(jì)算變形，下臥層用天然地基壓縮模量計(jì)算變形，無論是加固土層還是下臥層都要用到勘察報(bào)告提供的不同土層天然地基模量。 在工程中，應(yīng)用較多且計(jì)算結(jié)果與實(shí)際符合較好的變形計(jì) 算方法是復(fù)合模量法 ??6 。計(jì)算時(shí)復(fù)合土層分層與天然地基相同。復(fù)合土層的模量等于該天然地基模量的 ? 倍，加固區(qū)和下臥區(qū)土體內(nèi)應(yīng)力分布采用各向同性均勻的直線變形體理論。 CFG 樁復(fù)合地基沉降包括加固區(qū)土層沉降和下臥層土層沉降，褥墊層變形很小忽略不計(jì)，根據(jù)壓縮試驗(yàn)及有關(guān)規(guī)范，有 ： ? ? ? ?12021 1 1 11 1 1nni i i i i i i ii i ns i s ippS Z Z Z ZEE? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ???? ? ? ??????? （ 34） 式中 n1— 加固區(qū)范圍內(nèi)土層分層數(shù)； n2— 沉降計(jì)算深度范 圍內(nèi)土層總的分層數(shù)； 0p — 對(duì)應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時(shí)的基礎(chǔ)底面處的附加壓力（ KPa）； siE — 基礎(chǔ)底面下第 i 層土的壓縮模量； 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 31沉降計(jì)算分層示意圖 1,iiZZ? — 基礎(chǔ)底面至第 i層土 ,第 i ?1層土地面的距離（ m）； 1,ii??? — 基礎(chǔ)底面計(jì)算點(diǎn)至第 i層土 ，第 i ?1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系 數(shù)，可 查表計(jì)算； ? — 加固區(qū)土的模量提高系數(shù)； ? — 沉降計(jì)算修正系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降觀測(cè)資料及經(jīng)驗(yàn)確定，也可采用規(guī)范 中相應(yīng)表格的建議值。 CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)及參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)主要確定 6 個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，分別為樁長 、樁徑、樁間距、樁體強(qiáng)度、面積置換率和褥墊層厚度。 （ 1）樁長 L：設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)勘察報(bào)告，分析各土層，確定樁端持力土層和樁長，并按規(guī)范計(jì)算單樁承載力。 （ 2）樁徑 d：水泥粉煤灰碎石樁樁徑的 確定取決于所采用的成樁設(shè)備，一般設(shè)計(jì)樁徑為 350600mm。 （ 3）樁間距 s：一般樁間距 s=（ 35） d，樁間距的大小限取決于設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力和變形、土性與施工設(shè)備。一般設(shè)計(jì)要求的承載力大時(shí) s 取小值，但考慮施工時(shí)相鄰樁之間的影響，就施工而言希望采用大樁距大樁長，因此 s 的大小應(yīng)綜合考慮。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 （ 4）樁體強(qiáng)度：原則上，樁體配比按樁體強(qiáng)度控制，樁體試塊抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足規(guī)范要求。 （ 5）褥墊層厚度及材料：褥墊層厚度一般取 1030cm 為宜，當(dāng)樁徑和樁間距過大時(shí)，結(jié)合對(duì)土性的考慮，褥墊厚度還可適當(dāng)加厚。 （ 6）褥墊層材料可用粗砂 、中砂、碎石、 級(jí)配砂石（最大粒徑不大于 20mm）。 CFG 樁的布樁數(shù) 原則上 CFG 樁只可布在基礎(chǔ)范圍內(nèi)，樁的數(shù)量可按下式確定： 11p pmAN A? （ 35） 公式中 m — 面積置換率； A — 基礎(chǔ)面積； pA — 樁端截面積； pN — A 面積范圍內(nèi)的布樁數(shù)。 實(shí)際布樁時(shí)受基礎(chǔ)尺寸大小及形狀等因素的影響，布樁時(shí)可能會(huì)有一定的增加。 褥墊層設(shè)計(jì)基本理論 褥墊層技術(shù)是 CFG樁復(fù)合地基的一個(gè)核心技術(shù)，復(fù)合地基的許多特性都與褥墊層有關(guān)。 褥墊層的主要作用： （ 1） 保證樁、土共同承擔(dān)荷載 若基礎(chǔ)下面不設(shè)置褥墊層，基礎(chǔ)直接與樁和樁間土接觸，在垂直荷載作用下承載特性和樁基礎(chǔ)差不多。在給定荷載作用下，樁承受較多的荷載，隨著時(shí)間的增加，樁發(fā)生一定的下沉，荷載逐漸向土體轉(zhuǎn)移。在基礎(chǔ)下設(shè)置一定厚度的褥墊層，情況就不同了，即使樁端落在好的土層上，也能保證一部分荷載通過褥墊作用在樁間土上，借助褥墊的調(diào)整作用，使給定荷載作用下樁、土受力時(shí)程曲線均為常值。 （ 2） 調(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比 當(dāng)荷載一定時(shí)，褥墊層越厚土承擔(dān)的荷載越多；褥墊層厚度一定時(shí)，荷載越大，樁承擔(dān)的荷載所占比例增大。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 （ 3） 減小基礎(chǔ)底面的應(yīng)力 集中 當(dāng)褥墊層厚度很小時(shí)，樁對(duì)基礎(chǔ)底面產(chǎn)生應(yīng)力集中，但當(dāng)褥墊層厚度大于 10cm 時(shí)，應(yīng)力集中明顯降低，當(dāng)褥墊層厚度為 30cm 時(shí)，樁土應(yīng)力比降為 。 （ 4） 調(diào)整樁、土水平荷載的分擔(dān) 試驗(yàn)表明，褥墊厚度越大，樁頂?shù)乃轿灰圃叫?，即樁頂承受的水平荷載越小。大量工程實(shí)踐和室內(nèi)試驗(yàn)表明，褥墊厚度不小于 10cm，樁體不會(huì)發(fā)生水平折斷，樁在復(fù)合地基中不會(huì)失去工作能力。 褥墊層的合理厚度選擇很重要。蠕墊層厚度過小，樁間土承載能力不能充分發(fā)揮，要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的承載力，必然要增加樁的數(shù)量或長度，造成經(jīng)濟(jì) 上的浪費(fèi)。好處是建筑物的沉降量小。褥墊層厚度大，樁對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的應(yīng)力集中很小，可不考慮樁對(duì)基礎(chǔ)的沖切作用，基礎(chǔ)受水平荷載的作用，不會(huì)發(fā)生樁的折斷。這時(shí)，能夠充分發(fā)揮樁間土的承載能力。若褥墊層過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致樁、土應(yīng)力比等于或接近于 1。此時(shí)樁承擔(dān)的荷載太小，實(shí)際上復(fù)合地基中樁的設(shè)置已失去意義。這樣設(shè)計(jì)的復(fù)合地基承載力，不會(huì)比天然地基有較大的提高，而且建筑物的變形也大。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 第四章 CFG 樁設(shè)計(jì) 各層土承載力特征值 根據(jù)勘察結(jié)果知本工程設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力不小于 280kPa， CFG 樁有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見下表。 表 41各土層中與設(shè)計(jì)相關(guān)的參數(shù) 層號(hào) ○ 2 ○ 3 ○ 4 ○ 5 ○ 6 ○ 7 ○ 7 1 akf （ KPa） 150 100 130 190 160 250 170 ()sikq KPa 31 19 28 31 27 30 27 ()pkq KPa 800 400 確定 持力層、樁長、樁徑 由于擬建建筑基底壓力較大，上部土層較軟，故選用 CFG樁復(fù)合地基以第 7層為持力層。， 根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50072021和《建筑地基處理規(guī)范》 JGJ699 以及當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定出：有效樁長為 ，保護(hù)樁長不小于 。 規(guī)范要求設(shè)計(jì)樁徑為 350～ 600mm，本工程根據(jù) 荷載和 施工工藝取設(shè)計(jì)樁徑為 400mm。 單樁豎向承載力 計(jì) 算 由公式 1na p si i p piR u q l q A???? （ 41） 式中 pu —— 樁的周長（ m）； n—— 樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)； siq 、 pq —— 樁周第 i 層土的側(cè)阻力、樁端阻力特征值（ kPa） il —— 第 i 層土的厚度（ m）。 可求 得單樁豎向 承載力 。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 對(duì)于 5樓 來說，其單樁豎向 承載力 ： 6樓 的單樁豎向 承載力 ： 3 9 1 . 5 K N 8000 . 0 43 . 1 41 . 9300 . 9 8272 . 0 8311 . 2 6281 . 4 2190 . 8 6310 . ? ????????????????? ）（R 復(fù)合地基面積置換率 由公式 ? ?, 1asp k skpmRf m fA ?? ? ? 其中， ,spkf — 復(fù)合地基承載力特征值（ aKP ） skf — 處理后樁間承載力特征值（ aKP ）， 宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取天然地基承載力特征值（ aKP ）； m — 面積置換率； pA — 單樁截面面積（ 2m ）； ? — 樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取 ? =～ ,天然地基承載力高時(shí)取大值 ； 可推得 , = sp k ska skPffmR fA??? (42) skf 取 天然地基承載力特征值（ aKP ）。為滿足穩(wěn)定性要求， ? 取 ， skf 取 150KPa，,spkf 取 280KPa。 對(duì)于 5樓， 其 單樁承載力 = KN ， 帶入上式可 解得， m=； =3 .1 4 0 . 4 ( 3 1 0 . 4+ 1 9 1 . 6+ 2 8 1 . 4+ 3 1 2 .1 + 2 7 0 . 8 + 3 0 2 .