芻議獨立基礎下CFG樁復合地基設計

葉帆

（中睿通信規劃設計有限公司 廣東廣州 510630）

0 引言

建筑行業的迅猛發展，為我國經濟社會建設注入了強大的動力。在進行工程項目的建設施工期間，通常會用到CFG樁復合地基，這主要是由于該類型的樁基形式有著良好的地基處理效果，并且施工工藝相對簡單，工程造價較低。此外，采用CFG樁復合地基還能有效控制沉降量，提高建筑的安全性與穩定性。對于CFG樁復合地基而言，它的設計方法、原理較為簡單。尤其是獨立基礎下的CFG樁復合地基的應用，能夠有效改善結建筑的承載力，減少地基變形問題。

1 CFG樁復合地基設計與檢驗方法分析

1.1 設計方法

具體設計期間，要對CFG樁復合地基的承載力特征值fspk進行準確的計算，其計算公式如下：

其中：fskp-承載力特征值；Ra-單樁承載力特征值；λ-單樁承載力發揮系數，具體計算過程中要結合當地的實際情況選取λ的值，如果沒有工程經驗作為參考，可在0.8～0.9的區間內合理選用；β-樁間土承載力發揮系數，如果當地沒有工程經驗作為參考，可在0.9～1.0的區間內合理選取；fsk-地基處理之后的樁間土承載力特征值。一方面，如果施工期間選用的是非擠土成樁工藝，那么可利用天然地基承載力特征值進行計算；另一方面，對于擠土成樁工藝而言，如果現場以黏性土為主，那么設計過程中也可利用天然地基承載力特征值進行計算；m-面積置換率。一般來說，m所代表的是樁體截面與加固土面積之間的比值關系。施工期間，通常采用的是正三角形、正方形布置形式。需要注意的是，如果采用正三角形布樁形式，那么它的面積置換率要比正方形布樁大（13.7%左右）。

1.2 CFG樁復合地基承載力的檢驗方法分析

我國現行的地基處理規范明確規定，如果采用CFG樁復合地基進行地基處理期間，在工程竣工過程中要對地基的承載力做出檢驗。通常情況下，所采用的試驗方法有兩種：①復合地基靜載試驗；②也可采用單樁靜載試驗進行檢驗。在開展靜載試驗期間，可以根據復合地基形式的不同，將其細分為兩種不同的類型：單樁、多樁靜載試驗。通過開展單樁或多樁復合地基靜載試驗，能夠對地基的承載力狀況做出相應的了解。大量工程實踐經驗表明，在開展復合地基靜載試驗期間，應重點以多樁靜載試驗為主，因為該試驗的結果更加準確，與地基真實的承載狀況相近。工程施工建設過程中，獨立基礎下的CFG樁復合地基形式較為多樣，既可以采用3樁、4樁的復合地基形式，同時還可根據工程建設要求采用5樁、6樁等形式。具體檢驗過程中，需要嚴格根據各種基礎的形式，開展有針對性的多樁復合地基靜載試驗，進而降低檢驗周期、節省檢測成本。相比于多樁復合地基靜載試驗，采用單樁靜載試驗方法更為經濟。檢驗工作期間，要針對施工現場的實際情況以及CFG樁復合地基的相關規范要求，合理確定計算參數，提高檢驗工作的質量與準確效果。

1.3 獨立基礎下布樁問題的研究

在開展復合地基的計算與設計工作時，首先應當明確面積置換率的取值。所謂的面積置換率，主要指的是在復合地基中，單樁與樁間土體能夠形成復合土體單元，在對應的單元中，樁體截面面積與復合土體單元面積之間的比值，就被稱作面積置換率。在利用CFG樁進行地基加固時，所采用的樁間距通常為3-5d，d表示的是樁徑，設計與施工期間要結合現場的地質地貌特點，對樁間距進行適當的調整。對于復合地基而言，設計、施工以及檢測過程中，經常會出現樁間距不相等的問題，比如條形基礎以及獨立基礎。特別是條形基礎，它的寬度相對較窄，因而會對設計、檢驗等工作造成一定的影響。在對復合地基進行布樁時，主要使用“一”型或者是“之”型的布樁形式。因而，對于面積轉換率的取值而言，審圖機構以及設計、施工、檢測單位的技術人員往往存在分歧。部分技術人員認為，面積置換率的取值與計算，可以采用樁體面積和樁間距之間的平方比。具體計算時，如果發現施工現場計算得到的面積置換率與設計過期間選取的面積置換率數值不同，那么可采用設計期間所選取的數值進行施工、檢驗。一般來說，施工現場計算得到的面積置換率通常大于設計期間所選取的數值。之所以會出現這一問題，主要是由于部分技術人員對于復合地基的設計原理缺乏深入的了解，對于復合地基的承載力特性沒有進行全面的研究。其中，圖1為復合地基的作用機理，建筑的上部荷載經過梁柱結構傳遞到復合地基之后，主要由增強體和周圍土體一同承擔。圖中σp表征的是樁體頂部的應力狀況，σs表征的是樁間土應力狀況。需要注意的是，樁間距的取值大小對于復合地基的承載力狀況沒有決定性的影響。在基礎面積與樁體數量保持一致的情況下，即便樁間距存在不相等的現象，它們所提供的抗力也是完全一致的。因而，設計、施工以及檢驗工作中，只需抓住設計、檢驗要點即可，同時還要結合現場情況做出相應的調整，檢驗過程中要結合工作中出現的分歧與問題，與檢驗單位做好協商，確保檢驗工作的順利開展。對于獨立基礎下的CFG樁復合地基而言，布樁期間應嚴格遵循均勻布置的基本原則。同時，布設過程中要盡可能確保每個樁體置換的土體面積基本一致。這樣一來，就能保證各個樁體的面積置換率相等。后期在開展靜載試驗時，將能避免面積置換率不一致所造成的誤差。

圖1 CFG復合地基應力分布狀況

2 案例分析

2.1 工程概況

某建筑項目設計期間采用的是六層框架結構，建筑邊柱底層的軸力標準值（F）k取3900kN。在進行中柱軸力標準值（Fk）的計算時，將其取為6000kN。具體設計過程中，對于天然地基承載力特征值（fs）k選取為140kPa。通過前期開展相關的地質勘查以及資料收集等工作，對施工現場的地質地貌與水文狀況做出了相應的了解，最終決定采用獨立基礎下的CFG樁作為復合基礎的基本形式。經過計算之后，將CFG樁的樁徑設定為400mm。在進行樁長的計算時，結合施工現場持力層的實際狀況，將樁體長度設定為10m。結合上述的計算數據，計算得到單樁承載力特征值為Ra=700kN。此外，結合之前的施工經驗與當地的地質特點，將樁間土承載力發揮系數設定為0.9，λ取0.9，建筑的基礎埋深設計為2m。另外，通過計算可知，邊柱CFG樁的數量n約為5.57根，本工程邊柱數量取6根；計算得到中柱CFG樁的數量n約為8.57，本工程中柱數量取9根。

2.2 復核

一方面，在開展邊柱基礎底面積的復核工作時，通過計算發現邊柱基礎的面積置換率m達到了0.117。在本工程中，計算得到的復合地基的承載力特征值為698kPa。因而，在進行基礎底面積的計算期間，所采用的計算公式為：A=3900（/698-20×2）=5.92m2，這一數值明顯小于2×3.2=6.4m2，由此可以做出初步判斷，工程中所選用的邊柱基礎底面積能夠滿足承載力方面的要求。另一方面，在進行中柱基礎底面積的復核工作時，計算得到的面積置換率m達到了0.0110。在本工程中，計算得到的復合地基承載力特征值為663kPa。因而，對于基礎底面積的計算主要采用的公式為：A=6000（/663-20×2）=9.63m2，這一數值明顯小于3.2×3.2=10.24m2。由此可以看出，中柱基礎底面積能夠滿足承載力方面的要求。

上述計算過程就是獨立基礎下CFG樁的大致設計步驟與復核方法，在進行建筑項目施工工作時，對于復合地基承載力方面的檢測仍存在著一些問題。比如，不同工程中使用的樁基數量不同，在進行獨立基礎置換率的計算時，所得到的承載力計算結果也存在著一定的差異。這樣一來，就會對造成載荷板的大小計算存在誤差。具體復核期間，要嚴格按照我國現行的《建筑地基處理技術規范》中的相關標準與要求，對于復合地基承載力復核的試驗點數量不能低于3點。復核工作中，還要結合極差情況確定承載力。需要注意的是，在同一工程中，勢必會出現樁數不同的獨立基礎形式，在進行試點數量的選取時，要結合規范要求與現場的實際情況合理選擇試點數量，并嚴格按照CFG樁復合地基的相關規范與標準，適當增加單樁承載力載荷試驗。

3 結束語

地基處理工作中，由于獨立基礎下的CFG樁有著良好的地基加固與處理效果，并且施工操作相對簡便，施工造價易于把控，因而當前要加強對CFG樁復合地基的應用與推廣。設計、施工期間，要加強對關鍵點的控制，優化施工流程、提高施工效率，降低建筑的沉降量，提高工程項目的穩定性與安全性。檢驗、復核過程中，要與檢測單位的相關人員做好溝通與協調，合理選取面積置換率等重要數值，提高檢測工作的質量與效果。