CFG樁復合地基沉降分析

陳晉中,白曉紅,葛忻聲,董曉強

(1.南京交通職業技術學院,南京211188;2.太原理工大學建筑與土木工程學院,太原030024)

CFG樁復合地基已經廣泛應用于多種軟弱地基的處理,近年來不少學者進行了廣泛的研究,主要集中于對樁體材料性能的研究、土與樁共同受力的研究[1,2],而對CFG樁復合地基沉降研究不多,沉降經驗系數直接取自規范[3],因為地區的不同,導致最終沉降計算結果與實際差異較大,所以研究適用于本地區的沉降經驗系數具有重要的現實意義。本文通過太原地區9個CFG樁復合地基工程實例按照規范法進行沉降計算,總結了置換率、樁長對沉降的影響,并將沉降計算值與實測值綜合對比后,得出了不同條件值下的沉降經驗系數ψs。

1 有關參數的計算

1.1 置換率

正方形布置

等邊三角形布置

式中：m為置換率;d為樁身直徑,m;s為樁間距,m。

1.2 復合土層壓縮模量

式中：Esp為復合土層的壓縮模量,MPa;Es為天然地基壓縮模量,MPa;f spk為現場試驗測定的復合地基承載力特征值,k Pa;f ak為地質報告提供的天然地基承載力特征值,k Pa。

1.3 沉降深度范圍內壓縮模量的當量值

2 沉降計算及分析

按照《建筑地基設計規范》(GB50007-2002)[4]沒有考慮沉降經驗系數的計算公式如下：

將所有工程按上述方法進行計算,統計出各結果匯總于表1。

按照載荷試驗過程中100,200,300,400,500 kPa實際觀測到的沉降值分別與樁長、置換率繪制成不同樁長下荷載-沉降曲線(圖1)和不同置換率下荷載-沉降曲線(圖2)。橫坐標為載荷值p(k Pa),縱坐標為沉降值S(mm)。

表1 工程實例相關參數匯總表

2.1 樁長與沉降的關系

由表1可以看出,2號、4號、9號樁置換率分別為0.087,0.087,0.092,樁長分別為15,11,12.25 m,它們置換率大致相等而樁長不同。從圖1中可以看到,4號樁(L=11 m)荷載-沉降曲線位于最下方,2號樁(L=15 m)荷載-沉降曲線位于最上方,9號樁(L=12.25 m)荷載-沉降曲線居中,這說明當置換率相同時,沉降隨樁長增加而減少。在相同荷載等級下,沉降均隨著樁長的增長而減小,當 p=500 kPa樁長從11 m增長到12.25 m時,沉降從29 mm減小到17 mm,減小幅度很快;當樁長從12.25 m增長到15 m時,沉降從17 mm減小到12 mm,這說明當樁長增長到一定值時,沉降減少量趨于穩定,因此樁長對沉降的影響是有限度的。

圖1 不同樁長下荷載-沉降曲線

2.2 置換率與沉降的關系

由表1可以看出,6號、7號、8號、9號樁長分別為12.5,12,11.8,12.25 m,置換率分別為0.174,0.060,0.072,0.092,它們樁長大致相等而置換率不同。從圖2中可以看到,7號樁(m=0.060)荷載-沉降曲線位于最下方,9號樁(m=0.092)荷載-沉降曲線位于最上方,8號樁(m=0.072)荷載-沉降曲線居中,這說明當樁長相同時,沉降隨置換率增加而減少,但減小幅度較慢,這充分說明,靠增加置換率而減少沉降幅度是有限的。

其中,5號、6號樁的荷載-沉降曲線為單樁載荷實驗結果,它們位于其它復合地基荷載-沉降曲線的上方,這說明在相同荷載下復合地基比單樁沉降大,這可能是由于墊層本身的壓縮和樁頭向墊層內的刺入等原因造成的[5]。同時它們也遵循樁長與沉降的關系。

圖2 不同置換率下荷載-沉降曲線

2.3 沉降計算經驗系數

圖3 沉降計算經驗系數ψs

3 結束語

1)太原地區的CFG樁復合地基的沉降經驗系數ψs按以下方式選取：當E s=5～9 MPa時,ψs=1.235-0.073;當=9～11 MPa時,ψs=0.6;當E s=11～17 MPa時,ψs=0.4。適用范圍為太原市濱河東路以東,建設路以西,長風街以北,北大街以南。

2)當置換率相同時,CFG樁復合地基的沉降隨著樁長的增加而減小,當樁長增長到一定值時,沉降減小量趨于穩定,因此樁長對沉降的影響是有限度的。

3)在樁長土質情況基本相同的條件下,CFG樁復合地基沉降隨著置換率的增長而減小,但減小的幅度有限,不如樁長影響顯著。

4)在相同荷載下復合地基比單樁沉降大,這是由于墊層本身的壓縮和樁頭向墊層內的刺入等因素造成的。

5)CFG單樁的沉降隨著樁長和置換率的增加也呈減小的趨勢。

[1] 葛忻聲,溫育琳,龔曉南.剛柔組合樁復合地基的沉降計算[J].太原理工大學學報,2002,33(6)：647-648.

[2] JGJ79-2002.建筑地基處理技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2002.

[3] GB50007-2002.建筑地基設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2002.

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