CFG樁復合地基承載力及沉降計算在JCCAD中的實現

丁路通

（中國建筑技術集團有限公司，北京 100013）

CFG樁復合地基承載力及沉降計算在JCCAD中的實現

丁路通

（中國建筑技術集團有限公司，北京 100013）

對CFG樁復合地基承載力及沉降計算要點進行了總結，通過某一實際工程介紹了在JCCAD的實現，對結構工程師處理此類問題有一定的參考價值。

CFG樁；復合地基；JCCAD；沉降

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.011

1 引言

當天然地基土質較差時，高層結構的地基承載力及沉降很難滿足設計要求，此時常常進行地基處理，CFG樁復合地基是一種常用的地基處理手段，適用于處理雜填土、新近沉積土等承載力較低、壓縮模量較小的土，在工程中已有廣泛應用。但CFG樁復合地基承載力及沉降計算與天然地基有所不同，本文結合規范對其計算要點及注意事項進行了總結。目前設計院普遍采用JCCAD進行地基基礎設計，在使用JCCAD進行CFG樁復合地基計算時，必須以規范為依據，正確設置計算參數，才能得出準確計算結果。本文通過某一實際高層剪力墻結構，并詳細介紹了CFG樁復合地基計算在JCCAD的實現。

2 工程實例概況

該工程位于河北省香河縣，剪力墻結構，地上28層，地下2層，結構高度78.4m，長62.26m，寬15.6m，采用平板式筏板基礎，筏板厚900mm，標準層結構平面圖見圖1。該剪力墻結構地下2～4層剪力墻厚為250mm、200mm，5～28層剪力墻厚200mm、180mm，地下2～8層剪力墻混凝土強度等級為C40，8～28層為C35。該工程設計使用年限50a，建筑結構安全等級為二級，建筑抗震設防分類為丙類，設計地震分組為第一組，抗震設防烈度為8度（0.2g），場地類別為Ⅲ類，地基基礎設計等級為乙級。

經地勘單位現場勘查，場地土層分布及其物理力學參數情況如表1所示。基礎底面位于第4層粉質黏土層，該土層承載力特征值為100kPa，地基承載力不滿足要求。根據當地經驗，本工程采用了CFG樁復合地基方案，共布置CFG樁383根，設計樁徑400mm，有效樁長22m，混凝土強度等級C25，樁間距在1 500mm左右，采用長螺旋鉆成孔管內泵壓混合料灌注成樁，單樁承載力特征值為780kN，褥墊層厚度200mm，采用碎石或級配砂石，碎石最大粒徑不宜大于30mm。要求處理后復合地基承載力特征值（未經修正）為390kPa，結構整體傾斜值小于0.0025，考慮到地下管線的變形要求，提出最終沉降量不大于60mm。

圖1 標準層結構平面圖

表1 地基土層主要物理力學參數表

3 CFG樁復合地基承載力及沉降計算要點

我國規范明確規定，復合地基設計應滿足建筑物承載力和變形要求。

3.1 CFG樁復合地基地基承載力計算

應對軸心荷載和偏心荷載下的地基承載力分別進行驗算，具體公式見《建筑地基基礎設計規范》[1]公式5.2.1當軸心荷載作用時，應特別注意：(1)對于CFG樁復合地基，當考慮對地基承載力進行深寬修正時，寬度不做修正，深度修正系數取1.0[2]，如式(1)所示；(2)對于主裙樓一體的結構，確定主體結構的基礎埋置深度時，宜將基礎地面以上的荷載作為兩側超載考慮，超載寬度大于兩倍基礎寬度時，將超載其折算為土層厚度作為基礎埋深，兩側超載不等時取小值。

式中，fa，fspk分別為修正和未經修正的CFG樁復合地基地基承載力特征值，kPa;γm為基礎底面以上土的加權平均重度，kN/m3，地下水位以下土層取有效重度；d為基礎埋置深度，m。

3.2 CFG樁復合地基沉降計算

復合地基的最終變形量計算按式（2）計算：

式中，s為復合地基最終變形量,mm，應滿足《建筑地基基礎設計規范》第5.3.4條變形允許值；ψsp為復合地基沉降計算經驗系數，可按地區沉降觀測資料確定，無地區經驗時可按《建筑地基基礎設計規范》表7.2.10確定；s′為復合地基計算變形量，mm，根據分層總和法計算，參見《建筑地基基礎設計規范》第5.3.5～5.3.8條。

應特別注意：（1）處理后的土層壓縮模量按式（3）～（4）進行計算，即處理后的土層壓縮模量按照承載力特征值提高倍數同倍提高；（2）對于高層剪力墻結構，一般都設有地下室，此時變形計算時應考慮地基土回填變形量，具體計算見《建筑地基基礎設計規范》第5.3.10條。

式中，Ei，Espi分別為復合地基處理前、后的第i層土層的壓縮模量,MPa；ξ為復合地基土層的壓縮模量提高系數；fak為基礎底面下天然地基承載力特征值,kPa。

4 CFG樁復合地基計算在JCCAD中的實現

4.1 操作流程及重點參數

1）在SATWE中完成結構整體計算，注意計算時勾選“生成傳給基礎的剛度”一項，以便后續計算能夠考慮上部結構和基礎的共同作用，更準確地反映實際受力情況。

2）在JCCAD“地質資料輸入”模塊中輸入土層參數，根據地勘報告布置孔點，這是進行復合地基變形計算的前提條件，本工程的土層參數按照表1輸入。

3）在“基礎人機交互輸入”模塊定義筏板基礎并設定基本參數，基本參數如圖2所示，重要參數有：（1）地基承載力特征值，應填未經修正的地基承載力特征值，本工程為390kPa；（2）修正系數，CFG樁復合地基只進行深度修正，深度修正系數取1.0；（3）基礎埋置深度，本工程地下為兩層車庫大底盤，將車庫荷載及覆土折算為土層厚度作為基礎埋深，計算結果為3.47m。

4）進入“樁筏筏板有限元計算”模塊，計算參數如圖3所示，重要參數有：（1）“基礎形式”，選為復合地基，選取后右下方復合地基相關參數選項被激活，“天然地基承載力特征值”是未處理前基礎底面土層的承載力特征值，本工程為100kPa，“復合地基承載力特征值”是未經深度修正的復合地基承載力特征值，本工程為390kPa，“復合地基處理深度”為有效樁長，本工程為22m；（2）選取“SATWE剛度”，考慮上下部結構共同作用；（c）勾選“沉降計算考慮回彈再壓縮”，模量比可根據勘查資料確定，若無資料，可取2～5之間的值。

圖2 地基承載力參數設置

圖3 筏板有限元計算基本參數

4.2 結果分析

JCCAD可根據規范要求，自動驗算各種荷載組合下的地基承載力，實際工作中結構工程師可根據此驗算結果向地基處理單位提出處理后承載力要求。地基沉降量對筏板配筋量有顯著影響，設計時應重點關注，JCCAD中地基平均沉降的詳細計算過程，在工程目錄下的GBCJ.OUT進行查看，計算結果在“沉降試算”對話框中顯示，如圖4所示，根據此結果可快速判斷沉降是否滿足規范要求，滿足要求后進行下一步筏板有限元計算，可得到詳細的沉降云圖，如圖5所示。結果顯示：1）最大沉降量為26.2mm＜200mm，滿足規范要求，同時也小于設計要求的60mm；2）結構整體傾斜值為0.00021＜0.0025，滿足規范要求。

圖4 沉降試算結果

圖5 地基沉降圖

5 結語

本文總結了CFG樁復合地基的計算要點，并通過一實際工程，介紹了在JCCAD中的實現，JCCAD是PKPM系列軟件中最為紛繁復雜的，若不能正確掌握則不能得到正確計算結果，本文對于結構工程師進行CFG樁復合地基計算有一定的參考價值。

【1】GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范[S].

【2】JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范[S].

【3】閻明禮,張東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐（第二版）[M].北京:中國水利水電出版社,2006.

Calculations of Bearing Capacity,Settlement of CFG Pile Composite Foundation in

JCCAD

DING Lu-tong

(China Building Technique GroupCo.Ltd,Beijing 100013,China)

This paper summarizes calculations of bearing capacity,settlement of CFG Pile composite foundation,and introduceshowtorealizethecalculationsinJCCADthroughanactualengineering.Thestudycanprovidereferencevalueto structureengineers.

CFGpile;compositefoundation;JCCAD;settlement

TU470;TU473.1+1

B

1007-9467(2016)07-0055-03

2016-03-12

丁路通（1988～），男，河南鹿邑人，助理工程師，從事結構工程設計與研究，（電子信箱）dinglutong@163.com。