【文章內(nèi)容簡介】 ，垂直荷載承載力設(shè)計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。 CFG 樁設(shè)計計算步驟 承載力計算 復(fù)合地基是由樁間土和增強體即樁共同承擔(dān)荷載。目前復(fù)合地基承載力的計算公式比較多，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，需要對如下的一些因素予以考慮。 ①施工時對樁間土是否產(chǎn)生擾動或擠密，樁間土承載力有無降低 或提高。 ②樁對樁間土有約束作用，使土的變形減少；在垂直方向上荷載水平不大時，對土起阻礙變形的作用，使土沉降減少；荷載水平高時起增大變形的作用。 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，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)合工程實踐經(jīng)驗，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 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)驗取值，如無經(jīng)驗時，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)驗值取值，如無經(jīng)驗時可取 ? =～ ,天然地基承載力高時取最大值； 進行估算： 沉降計算 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。特別對于地基土巖性變化大，若只按承載力控制進行 設(shè)計，將會出現(xiàn)變形過大或嚴(yán)重不均勻，影響建筑物正常使用。《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 JGJ792021 規(guī)定水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基應(yīng)進行地基變形驗算，這與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007變形控制的設(shè)計思想是相一致的。 水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基的變形計算應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》 GB50007，以下幾點需要說明： ①復(fù)合地基的分層與天然地基分層相同，大量工程實踐表明當(dāng)荷載接近或達到復(fù)合地基承載力時，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 10 ②變形經(jīng)驗系數(shù) ? ，對不同地區(qū)可根據(jù)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定， 也可按照規(guī)范中相關(guān)表格查表確定。 ③復(fù)合地基變形計算過程中，在復(fù)合土層范圍內(nèi)，壓縮模量很高時，可能滿足下式： nniiss?? ? ?? (33） 要求，若計算到此為止，就漏掉了樁端以下土層的變形量，因此，計算時計算深度必須大于復(fù)合土層的厚度。 ④進行模量選取時，復(fù)合地基加固土層用復(fù)合模量計算變形，下臥層用天然地基壓縮模量計算變形，無論是加固土層還是下臥層都要用到勘察報告提供的不同土層天然地基模量。 在工程中，應(yīng)用較多且計算結(jié)果與實際符合較好的變形計 算方法是復(fù)合模量法 ??6 。計算時復(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，根據(jù)壓縮試驗及有關(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— 沉降計算深度范 圍內(nèi)土層總的分層數(shù)； 0p — 對應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時的基礎(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 11 圖 31沉降計算分層示意圖 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)底面計算點至第 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 查表計算； ? — 加固區(qū)土的模量提高系數(shù)； ? — 沉降計算修正系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定，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)計參數(shù)及參數(shù)的確定 設(shè)計主要確定 6 個設(shè)計參數(shù)，分別為樁長 、樁徑、樁間距、樁體強度、面積置換率和褥墊層厚度。 （ 1）樁長 L：設(shè)計時根據(jù)勘察報告，分析各土層，確定樁端持力土層和樁長，并按規(guī)范計算單樁承載力。 （ 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)計要求的承載力大時 s 取小值，但考慮施工時相鄰樁之間的影響，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 12 （ 4）樁體強度：原則上，樁體配比按樁體強度控制，樁體試塊抗壓強度應(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，結(jié)合對土性的考慮，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)。 實際布樁時受基礎(chǔ)尺寸大小及形狀等因素的影響，布樁時可能會有一定的增加。 褥墊層設(shè)計基本理論 褥墊層技術(shù)是 CFG樁復(fù)合地基的一個核心技術(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，褥墊層越厚土承擔(dān)的荷載越多；褥墊層厚度一定時，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 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，樁對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生應(yīng)力集中，但當(dāng)褥墊層厚度大于 10cm 時，應(yīng)力集中明顯降低，當(dāng)褥墊層厚度為 30cm 時，樁土應(yīng)力比降為 。 （ 4） 調(diào)整樁、土水平荷載的分擔(dān) 試驗表明，褥墊厚度越大，樁頂?shù)乃轿灰圃叫。礃俄敵惺艿乃胶奢d越小。大量工程實踐和室內(nèi)試驗表明，褥墊厚度不小于 10cm，樁體不會發(fā)生水平折斷，樁在復(fù)合地基中不會失去工作能力。 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，要達到設(shè)計要求的承載力，必然要增加樁的數(shù)量或長度，造成經(jīng)濟 上的浪費。好處是建筑物的沉降量小。褥墊層厚度大，樁對基礎(chǔ)產(chǎn)生的應(yīng)力集中很小，可不考慮樁對基礎(chǔ)的沖切作用，基礎(chǔ)受水平荷載的作用，不會發(fā)生樁的折斷。這時，能夠充分發(fā)揮樁間土的承載能力。若褥墊層過大時，會導(dǎo)致樁、土應(yīng)力比等于或接近于 1。此時樁承擔(dān)的荷載太小，實際上復(fù)合地基中樁的設(shè)置已失去意義。這樣設(shè)計的復(fù)合地基承載力，不會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 14 第四章 CFG 樁設(shè)計 各層土承載力特征值 根據(jù)勘察結(jié)果知本工程設(shè)計要求復(fù)合地基承載力不小于 280kPa， CFG 樁有關(guān)設(shè)計參數(shù)見下表。 表 41各土層中與設(shè)計相關(guān)的參數(shù) 層號 ○ 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)計經(jīng)驗確定出：有效樁長為 ，保護樁長不小于 。 規(guī)范要求設(shè)計樁徑為 350～ 600mm，本工程根據(jù) 荷載和 施工工藝取設(shè)計樁徑為 400mm。 單樁豎向承載力 計 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 15 對于 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)驗取值，如無經(jīng)驗時，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)驗值取值，如無經(jīng)驗時可取 ? =～ ,天然地基承載力高時取大值 ； 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 .