【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 響應(yīng)采用閥板基礎(chǔ)。 CFG 樁施工可用振動(dòng)沉管施工工藝，操作簡(jiǎn)便，對(duì)樁間土的擠實(shí)效果好。也可以采用長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓 CFG 樁施工工藝，施工噪音低， 無(wú)泥漿 污染， 成孔制樁不產(chǎn)生振動(dòng)。 華北水利水電學(xué)院 2020屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 地基處理方案的選擇 鉆孔灌注樁樁身直徑變化較大，因而單樁的承載力不易控制， CFG樁復(fù)合地基法方案 造價(jià)低 ，施工方便 ， 根據(jù)本場(chǎng)地巖土工程特性、埋藏條件及以上諸多因素，最終選擇CFG樁復(fù)合地基方案 為地基處理方案 ,且 CFG樁復(fù)合地基法 方案 本地區(qū)已有工程經(jīng)驗(yàn)可借鑒等優(yōu)勢(shì)，具有明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。 華北水利水電學(xué)院 2020屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 4 CFG 樁復(fù)合地基的優(yōu)化設(shè)計(jì) CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)理論 CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 CFG 樁復(fù)合地基通過褥墊層把樁和承臺(tái)（基礎(chǔ)）斷開，改變了過分依賴樁 承擔(dān)垂直荷載和水平荷載的傳統(tǒng)思想。 CFG 樁不只是用來(lái)加固軟弱地基，對(duì)于較好的地基土，若建筑物荷載較大，天然地基承載力不夠或者變形不能滿足要求，就可以用 CFG 樁間進(jìn)行加固處理。 在設(shè)計(jì)中， CFG 樁不僅可以采用同一樁長(zhǎng)，也可以根據(jù)設(shè)計(jì)條件和地質(zhì)條件采用不同樁長(zhǎng)，不同樁長(zhǎng)間作，甚至 CFG 樁與其它的樁型組合，如 CFG 樁和夯實(shí)水泥土樁，碎石樁等間作，形成多樁型復(fù)合地基。 （ 1） CFG樁的作用 承擔(dān)基礎(chǔ)傳來(lái)的豎向、水平荷載 : 在群樁復(fù)合地基中，樁對(duì)樁間土具有阻止土體側(cè)向變形的作用。相同荷載水平條件下，無(wú)側(cè)向 約束時(shí)土的側(cè)向變形大，從而使垂直變形加大；由于樁對(duì)土體側(cè)向變形的限制，減少了側(cè)向變形，也就減小了垂直變形，使符合地基抵抗垂直變形的能力有所加強(qiáng)。 （ 2） CFG樁間土的作用 ① 承擔(dān)豎向、水平荷載； ② 對(duì)樁體進(jìn)行約束； ③ 保證樁體正常工作。 （ 3） 褥墊層及其作用 褥墊層： 調(diào)整樁土應(yīng)力比， 使樁間土的變形協(xié)調(diào)，同時(shí)為樁體上刺入提供空間，褥墊層應(yīng)該 華北水利水電學(xué)院 2020屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 滿足規(guī)范要求。若不設(shè)置褥墊層，復(fù)合地基承載特性與樁基礎(chǔ)相似，樁間土承載能力難以發(fā)揮，不能成為復(fù)合地基?；A(chǔ)下設(shè)置褥墊層，樁間土載力的發(fā)揮就不單純依賴于樁的沉降，即 使樁端落在好土層上，也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上，使樁土共同承擔(dān)荷載。 褥墊層作用： ① 保證樁土共同承擔(dān)荷載； ② 調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比； ③ 減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中； ④ 調(diào)整樁土的水平荷載的分擔(dān)。 褥墊層的厚度小 ， 樁間土的承載力不能充分的發(fā)揮，要達(dá)到設(shè)計(jì)的承載力。要增加樁的數(shù)量以及長(zhǎng)度，造成浪費(fèi)；厚度大，能夠充分發(fā)揮樁間土的承載力，如厚度太大，會(huì)造成樁土應(yīng)力比接近或者相等，樁的承擔(dān)荷載減少，而且建筑物變形大。考慮到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的合理性，褥墊層的厚度取 1530cm。 （ 4） 褥墊層的設(shè)置原則 ① 長(zhǎng)樁 宜薄、短樁宜厚； ② 樁間距大，宜厚； 否則，宜?。?(s=~5d) ； ③ 樁徑大，宜厚；否則，宜?。?（ d=350mm~600mm） ； ④ 樁土的相對(duì)剛度大，宜厚； 否則，宜??； 以上所指的厚 度 不宜超過 30cm，薄不宜小于 15cm，小于 15cm 以后，施工不容易控制。 CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù) CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)主要確定以下 6 個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù) ： （ 1） 樁長(zhǎng) l： 根據(jù)工程地質(zhì)條件，初步確定 CFG 樁的樁長(zhǎng)。樁端最好落在較好的土層上，以較好地發(fā)揮 CFG 樁的端承力作用， 進(jìn)入較好土層 1. 0m左右為宜 。這 是 CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則。因此，樁長(zhǎng)是首先要確定的參數(shù)，它取決于建筑物對(duì)承 華北水利水電學(xué)院 2020屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 載力和變形的要求，土質(zhì)條件和設(shè)備能力等因素。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，分析各土層，確定樁端持力土層和樁長(zhǎng)，并按 相應(yīng)規(guī)范 計(jì)算單樁承載力。 （ 2） 樁徑 d： CFG 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350~600mm。 （ 3） 置換率 m： 根據(jù)建筑物地基承載力要求，確定 CFG 樁復(fù)合地基的面積置換率m。 （ 4） 樁間距 s： 一般根據(jù)面積置換率 m確定樁間距 s，可取樁間距 s= (3~5) d,但樁間距的大小還取決于設(shè)計(jì)要求的 復(fù)合地基承載力和變形、土性及所采用的施工機(jī)具。若設(shè)計(jì)要求的承載力大時(shí) s 取小值，但必須考慮施工時(shí)相鄰樁之間的影響，因此樁距的大小應(yīng)綜合考慮。 （ 5）樁身強(qiáng)度： 原則上，樁體配合比按樁體強(qiáng)度控制， 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試塊強(qiáng)度應(yīng)不小于單樁承載力所要求強(qiáng)度的 3 倍。 （ 6）褥墊層厚度及材料： 褥墊層厚度一般取 15~30cm 為宜，當(dāng)樁徑和樁間距過大時(shí)，應(yīng)結(jié)合對(duì)土層性質(zhì)的考慮可將褥墊層厚度適當(dāng)加大。褥墊層材料可采用粗砂、中砂、碎石、級(jí)配砂石 (最大粒徑不大于 20mm)。 CFG 樁設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 CFG 樁復(fù)合地基 承載力設(shè)計(jì)與計(jì)算 復(fù)合地基承載力是由樁間土和樁共同承擔(dān)荷載。 CFG 樁復(fù)合地基承載力取決于樁距、樁徑、樁長(zhǎng)、上部土層和樁尖下臥層土體的物理力學(xué)指標(biāo)以及 樁間土內(nèi)外面積的比值等因素?，F(xiàn)有的復(fù)合地基承載力計(jì)算通常有兩種思路：一種是先分別確定樁體的承載力和樁間土承載力，根據(jù)一定的原則疊加這兩部分承載力得到復(fù)合地基承載力；另一種是把樁體和樁間土組成的復(fù)合土體作為整體來(lái)考慮，確定復(fù)合地基的承載力。 復(fù)合地基承載力不是由天然地基承載力和單樁承載力的簡(jiǎn)單疊加，需要對(duì)以下一些因素給予考慮 ： （ 1） 施工時(shí)對(duì)樁間土是否產(chǎn)生擾動(dòng)和擠 密，樁間土承載力有無(wú)降低或提高 ； （ 2） 樁對(duì)樁間土有約束作用，使土的變形減少 ； （ 3） 樁和樁間土承載力的發(fā)揮都與變形有關(guān)，變形小時(shí)樁和樁間土的承載力的發(fā)揮都不充分 ； （ 5） 復(fù)合地基樁間土的發(fā)揮與褥墊層的厚度有關(guān)。 華北水利水電學(xué)院 2020屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 綜合以上因素，結(jié)合軟土地區(qū) CFG樁復(fù)合地基的工程實(shí)踐， 《建筑地基基礎(chǔ)處理技術(shù)規(guī)范》 （ JGJ792020） 中規(guī)定， CFG樁復(fù)合地基承載力特征值， 應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)按下式估算： (1 )as p k s kpRf m m fA ?? ? ? （ 41） 圖 41 CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)流程圖 m —— 面積置換率； aR —— 單樁豎向承載力特征值（ kN）； pA —— 樁的截面積（ m2）； 根據(jù)勘察報(bào)告，確定樁間土承載力 根據(jù)勘察報(bào)告，確定樁端持力土層 初步確定樁長(zhǎng)，并計(jì)算單樁承載力 根據(jù)施工工藝，確定樁徑 計(jì)算不同樁間距時(shí)的復(fù)合地基承載力 根據(jù)復(fù)合地基承載力要求確定樁間距 樁間距是否合理 計(jì)算復(fù)合地基變形 變形是否滿足要求 設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度等級(jí) 設(shè)計(jì)褥墊層 根據(jù)基礎(chǔ)平面圖和上述參數(shù)進(jìn)行布樁 調(diào)整樁長(zhǎng) N 調(diào)整樁間距 調(diào)整樁間距 調(diào)整樁長(zhǎng) Y 華北水利水電學(xué)院 2020屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 ? —— 樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取 值，如無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取 ~，天然地基承載力較高時(shí)取最大值； skf —— 處理后樁間土承載力特征值（ kPa）， 宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取地基承載力特征值。 其中，單樁承載力特征值 aR 的取值，在無(wú)單樁載荷試驗(yàn)資料時(shí)，可按下式估算： 1na p s i i p piR u q l q A???? （ 42） 式中 pu —— 樁的周長(zhǎng)（ m）； n —— 樁長(zhǎng)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）。 CFG 樁復(fù)合地基沉降的設(shè)計(jì)與計(jì)算 在荷載作用下， CFG 樁復(fù)合地基的樁體由于自身模量較大，將分別向褥墊層和下臥層刺入，加固區(qū)樁間土和下臥層也相應(yīng)的發(fā)生沉降，如圖 42 所示。 圖 42 CFG 復(fù)合地基變形 由圖 42 可知，若樁頂沉降為 pS ，樁端沉降為 39。pS ，樁頂土的位移為 sS ，則復(fù)合地基加固區(qū)的沉降量為 1S 等于樁向褥墊層中的刺入變形量 uS 和向下臥層中的刺入變形量 dS 之和： 1 udS S S?? (43) 華北水利水電學(xué)院 2020屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 其中 : u s pS S S?? 39。39。d p sS S S?? 若下臥層變形為 2S ，則復(fù)合地基的沉降量 S 為加固區(qū)變形量和下臥層變形量之和，即： 12S S S?? （ 44） 需要說(shuō)明的是上述公式中 未考慮樁自身的壓縮變形量，因?yàn)?樁 身 模量很大，變形很小，可以忽略不記，即 39。ppSS? ，此外，也未考慮褥墊層的壓縮量，因?yàn)槿靿|層較薄，而且較為密實(shí)， 模量也比土體大很多 ，因此可以忽略其變形量。 現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 (JGJ 792020)中給出了 CFG 樁復(fù)合地基沉降變形計(jì)算方法 ： 假定加固區(qū)的復(fù)合土體為與天然地基分層相同的 若干層均質(zhì) 土體，不同的是壓縮模量都相應(yīng)擴(kuò)大 ? 倍，這樣加固區(qū)和下臥層均按分層綜合法進(jìn)行 沉降計(jì)算。 當(dāng)荷載不超過復(fù)合地基承載力時(shí)，總沉降量 S 表達(dá)式為： ? ? ? ?121001 2 1 1 1 111nni i i i i i i ii i ni S i S iPPS S S z a z a z a z aEE? ?? ? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ??????? （ 45） 式中 S—— 復(fù)合地基總的沉降量（ mm）； 樁褥 墊 層 基 礎(chǔ) 基 礎(chǔ)ζ E s1ζ E s2ζ E s3ζ E s4ζ E s5①②③④⑤E s5E s4E s3E s2E s1⑤④③②① (a) 復(fù)合地基土層模量示意圖 (b)天然地基土層模量示意圖 圖 43 各土層綜合模量示意圖 華北水利水電學(xué)院 2020屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 ? —— 沉降修正系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降量觀測(cè)資料及經(jīng)驗(yàn)確定，無(wú)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)按表 41取值； 1n —— 加固區(qū)土分層數(shù)； 2n —— 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