ＣＦＧ樁復合地基計算與設計研究

摘 要:CFG 樁復合地基具有適用性廣#65380;承載力提高幅度大#65380;施工簡便#65380;工期短#65380;造價低廉等技術優點#65377;綜合介紹 CFG 樁復合地基的計算方法，并闡述了CFG 樁設計前需要具備的資料，綜合考慮采用的施工設備和工藝，以及設計時需要確定樁長#65380;樁徑#65380;樁間距#65380;樁體強度#65380;褥墊層厚度及材料 5 個設計參數#65377;

關鍵詞:CFG樁;復合地基;設計

1 CFG 樁復合地基承載力計算

復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生振動或擠密，樁間土承載力有無降低或提高#65377;

(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#65377;

(3)復合地基中樁的 Q-s 曲線呈加工硬化型，比自由單樁的承載力要高#65377;

(4)樁和樁間土承載力的發揮都與變形有關，變形小時，樁和樁間土承載力的發揮都不充分#65377;

(5)復合地基樁間土承載力的發揮與褥墊層厚度有關#65377;

因而復合地基承載力特征值按公式 1 計算:

2 CFG樁復合地基變形計算

一般情況CFG樁復合地基沉降由三部分組成#65377;其一為加固深度范圍內的壓縮變形S1，其二為下臥層變形S2，其三為褥墊層變形S3#65377;由于S3數量很小可以忽略不計，則有

假定加固區復合土體為天然地基分層相同的若干層均質地基，不同的壓縮模量都相應擴大，加固ξ區和下臥層土體內的應力分布采用各向同性均質的直線變形體理論#65377;然后按分層總和法計算加固區和下臥層變形求和，地基處理后的復合地基沉降量按公式7驗算:

3 CFG樁復合地基的設計

CFG樁復合地基通過褥墊層把樁和承臺(基礎)斷開，改變了過分依賴樁承擔垂直荷載和水平荷載的傳統設計思想#65377;垂直承載力設計首先是將土的承載能力充分利用，不足的部分由CFG樁來承擔#65377;由于CFG樁復合地基置換率不高，基礎下樁間土承受的荷載是一個不小的數值#65377;總的荷載扣除樁間土承擔的荷載，才是CFG樁應承擔的荷載#65377;

CFG樁不只是用來加固軟弱地基，對于較好的地基土，若建筑荷載較大，天然地基承載力不夠或變形不能滿足要求，也可以用CFG樁進行加固處理，在設計中，CFG樁不僅可以采用同一樁長，也可以根據設計條件和地質條件采用不同樁長#65380;不同樁間距，甚至CFG樁與其它樁型組合，如CFG樁與夯實水混凝土樁#65380;碎石樁等組合，形成多樁型復合地基#65377;

3.1 設計需要具備的資料

CFG樁設計前需要具備場地工勘及建筑結構方面的資料:

(1)工程地質勘察報告#65377;

①場地工程鉆孔位置圖#65380;地質剖面圖;

②場地各土層物理力學指標#65380;承載力特征值和固結試驗e-p曲線，基底土的靈敏度評價;

③標準貫入試驗#65380;靜力或動力觸探試驗等原位測試資料;

④水文地質資料#65377;包括地下水類型#65380;水位標高或埋深，地下水是否對混凝土具有腐蝕性等;

⑤擬建場地的抗震設計條件#65377;包括場地土類型#65380;建筑場地類別#65380;地基土有無液化等的判定;

⑥有條件時，勘察單位應提供CFG樁側阻力和端阻力等有關設計參數的資料#65377;

(2)建筑結構設計資料#65377;

①建筑場地總平面圖#65380;建筑和結構說明#65377;內容包括擬建建筑物與周圍環境的關系，場地±0.00與絕對標高的關系等#65377;

②基礎平面圖和剖面圖，對于具有轉換層或地下大空間等復雜結構形式的建筑，還應具備基礎平面圖和剖面圖以外的其它結構圖#65377;

③設計要求的承載力和變形控制值#65377;

④對應于荷載效應標準組合時的基底壓力和對應于荷載效應準永久組合(不應計入風荷載和地震荷載作用)時的基底壓力#65377;

3.2 CFG樁復合地基設計影響因素#65377;

CFG樁復合地基設計除滿足復合地基承載力和變形條件外，還要考慮以下諸多因素進行綜合分析，確定設計參數#65377;

(1)施工設備和施工工藝#65377;

復合地基設計時需考慮采用何種設備和工藝進行施工，選用的設備穿透土層能力和最大施工樁長能否滿足要求，施工時對樁間土和已打樁是否會造成不良影響#65377;

(2)場地土質變化#65377;

場地土質的變化對復合地基施工工藝的選擇和設計參數的確定有著密切的關系，因此在設計時需認真閱讀勘察報告，仔細分析場地土質特點#65377;在CFG樁施工前，應對基底土有一個全面的了解，必要時可及時調整設計#65377;

(3)場地周圍環境#65377;

場地周圍環境是設計時確定施工工藝的一個重要因素#65377;當場地離居民區較近，或場地周圍有精密設備儀器的車間和試驗室以及對振動比較敏感的管線，施工不宜選擇振動成樁工藝，而應選擇無振動低噪音的施工工藝，如長螺旋鉆管內泵壓CFG樁工法;若場地位于空曠地區，且地基土主要為松散的粉細砂或填土，選用振動沉管打樁機施工顯然是適宜的#65377;

(4)建筑物結構布置及荷載傳遞目前，CFG樁應用于高層建筑的工程越來越多，地基處理設計時要考慮建筑物結構布置及荷載傳遞特性#65377;在設計時必須認真分析結構傳遞荷的特點以及建筑物對變形的適應能力，做到合理布樁，方可保證地基處理達到的預期目的#65377;

(5)地基處理的目的#65377;

設計時必須明確地基處理是為了解決地基承載力問題#65380;變形問題還是液化問題，解決問題的目的不同，采用的工藝#65380;設計方法#65380;布樁形式均不同#65377;

3.3 CFG樁復合地基設計參數

CFG樁復合地基設計主要確定5個設計參數，分別為樁長#65380;樁徑#65380;樁間距#65380;樁體強度#65380;褥墊層厚度及材料#65377;

(1)樁長L:

CFG樁復合地基要求樁端落在好的土層上，這是CFG樁復合地基設計的一個重要原則#65377;因此，樁長是CFG樁復合地基設計時首先要確定的參數，它取決于建筑物對承載力和變形的要求#65380;土質條件和設備能力等因素#65377;設計時根據勘察報告，分析各土層，確定樁端持力層和樁長，并按公式2計算單樁承載力#65377;

(2)樁徑d:

CFG樁樁徑的確定取決于所采用的成樁設備，一般設計樁徑為350~600mm#65377;

(3)樁間距s:

一般樁間距s=(3~5)d[4]，樁間距的大小取決于設計要求的復合地基承載力和變形#65380;土性與施工機具#65377;一般設計要求的承載力大時s取小值，但必須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的大小應綜合考慮#65377;

(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滿足公式3#65377;

(5)褥墊層厚度及材料:

褥墊層厚度一般取10～30cm為宜，當樁徑和樁間中過大時，綜合對土性的考慮，褥墊厚度還可適當加大#65377;褥墊層材料可用粗砂#65380;中砂#65380;碎石#65380;級配砂石(最大粒徑不大于20mm)#65377;

3.4 布樁

原則上，CFG樁可只布在基礎范圍以內#65377;對墻下條形基礎，在軸心荷載作用下，可采用單排#65380;雙排或多排布樁，且樁位宜沿軸線對稱#65377;在偏心荷載作用下，可采用沿軸線非對稱布樁#65377;對獨立基礎#65380;箱形基礎#65380;筏基，基礎邊緣到樁的中心距一般為一個樁徑或基礎邊緣到樁邊緣的最小距離不宜小于150mm，對條基不宜小于75mm#65377;對可液化地基或有必要時，可在基礎處某一范圍設置護樁(可液化地基一般用碎石樁做護樁)#65377;布樁時要考慮樁受力的合理性，盡量利用樁間土應力產生的附加應力對樁側阻力的增大作用#65377;通常樁間土應力越大，作用在樁上的水平力越大，樁的側阻力也越大#65377;

參考文獻

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[3]閻明禮，張東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐[M].北京:中國水利水電出版社，2001.

[4]中華人民共和國國標準編寫組.建筑地基處理技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2002.

[5]龔曉南.地基處理手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，1999.

[6]林在貫，顧寶和.巖土工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，1994.

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