碎石桩及其复合地基承载力的分析

复合xx 力试验复合xx 力试验1 复合地基载荷试验用于测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力和变形参数。

复合地基载荷试验承压板可用圆形和方形。

面积为一根桩承担的处理面积，多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定，桩的中心应与承压板中心保持一致，并与载荷试验点重合。

2 承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。

承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层，垫层厚度取50-150m m,桩身强度高时宜取大值。

试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3 倍。

基准梁的支点应设在坑外。

3试验前应采取措施,防止试验场地地基土的含水量变化或地基土的扰动, 以免影响试验结果。

4加载等级为8-12级。

最大加载压力不应小于设计值的 2 倍。

5每加一级荷载前后均应各记录承压板沉降量一次,以后每半小时记录一次，当1小时沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载。

6当出现下列现象之一时可终止试验：6.1沉降急剧增大,土被挤出或承压板周围有明显的隆起；6.2承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6％；6.3当达不到极限荷载,而最大荷载已大于设计要求的 2 倍。

7卸载级数可为加载级数的一半,等量进行,每卸一级,间隔半小时,读记回弹量,待卸完全部荷载后间隔三小时读记总回弹量。

8复合xx力特征值的确定8.1 当压力－沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的 2 倍时，可取比例界限，当其值小于对应比例界限的 2 倍时，可取进行荷载的一半；8.2 当压力－沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定；8.2.1 对砂石桩、振冲桩复合地基或强夯置换墩，当以粘性土为主的地基，可取s/b 或s/d 等于0.015 所对应的压力；当以粉土或砂土为主的地基，可取s/b 或s/d 等于0.01 所对应的压力。

822对土挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.012所对应的压力；对灰土挤密桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.08所对应的压力；8.2.3对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b或s/d等于0.08所对应的压力；当以粘性土、粉土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力；8.2.4对于水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.006所对应的压力；8.2.5 对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。

CFG桩复合地基承载力检测分析摘要：CFG 桩复合地基是我国上个世纪自主研发的一种地基加固技术，在改善地基受力性能、变形控制方面优势显著。

基于CFG 桩复合地基的普及，做好承载力试验检测工作十分必要，检查地基处理效果，及时发现承载力不足的情况，并予以处理，切实保证地基强度、承载力等均满足要求，为后续作业提供可靠支撑。

CFG 桩复合地基检测过程中，存在着不同类型的问题，这就要求检测单位的工作人员提高专业技术和对设计和施工的理解能力，严格按照相关规范开展检测工作，保证检测结果的科学性和合理性。

关键词：复合地基; CFG 桩; 承载力检测; 应用随着我国科技的更新速度日新月异，城市化建设不断推进，对建筑物的地基要求也逐渐提升。

CFG 桩又称为水泥粉煤灰碎石桩，由于其建筑物沉降量小，所需的成本低，在我国甲、乙类施工建筑中应用日益广泛。

在进行CFG 桩复合地基工程施工结束后，应针对桩身完整性与复合地基承载力展开检测。

通常情况下，具体施工采取多桩或是单桩复合地基载荷试验对其承载力加以明确，桩身完整性会采取低应变动力试验进行检测。

在现实工程中，依然有存在实施复合地基检测不规范的现象，而且存在一些相对严重的问题，从而对能否正确评价施工验收造成影响。

一、CFG桩常见承载力问题1、桩身断裂。

在进行CFG 桩施工时通常会使用螺旋钻进行打孔，以混凝土进行浇灌。

在施工结束后应用人工或是小型挖掘机等截桩、清土，在这一环节极易导致桩身断裂等问题，对此应立刻展开维修处理防止各类麻烦产生。

无论是原材料选择还是桩身养护在后期均是尤为关键的，应科学安排与认真实行，不要过于追求施工进度而马马虎虎，这样则难以保证CFG桩的质量。

有关浅层桩身产生断裂，主要是不合适的覆土清理、不合理的破除桩头方式，未能依据有关实施标准规范操作，基于此，应采取必要措施防止桩身出现断裂对工程质量提供保障。

2、检测数量。

检测实行过程中应严格要求各方，对于这种情况需对其承载力底线进行设计，大致范围应维持在标准内，由于工程规模大小会存在差异，那么在检验数量方面也会存有一定偏差。

水泥粉煤灰碎石桩复合地基的应用水泥粉煤灰碎石桩复合地基是一种新型、环保、经济的地基处理技术。

它将水泥、粉煤灰和碎石桩进行混合，形成复合地基，用于处理软土地基。

该技术具有施工简便、效果显著、成本较低、环保等优势，被广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域。

下面我们就来详细了解一下水泥粉煤灰碎石桩复合地基的应用。

一、技术原理水泥粉煤灰碎石桩复合地基是将水泥、粉煤灰和碎石桩按一定比例进行搅拌混合，形成复合地基材料。

水泥能够提高地基的强度和稳定性；粉煤灰可在一定程度上代替水泥，降低成本，同时也能够改善土壤的物理化学性质；碎石桩则具有纵向承载能力，能够有效改善软土地基的承载性能。

经过混合搅拌后，形成的复合地基能够更好地适应软土地基的工程要求。

二、施工工艺1. 原地基处理：首先需要对软土地基进行原地基处理，包括软土土层的平整和加固，确保地基表面平整和密实。

2. 基础设计：根据工程要求和地质情况，确定水泥粉煤灰碎石桩复合地基的配合比例和深度。

3. 材料准备：准备好所需的水泥、粉煤灰和碎石桩，按照设计要求进行比例配合。

4. 搅拌混合：将水泥、粉煤灰和碎石桩进行搅拌混合，确保各种材料充分混合均匀。

5. 浇筑夯实：将混合好的复合地基材料浇筑到原地基上，并进行夯实，确保地基的密实性和平整度。

6. 裂隙处理：在施工过程中，需要对地基进行裂隙处理，确保地基的整体性和稳定性。

7. 沉降观测：对施工后的复合地基进行沉降观测，以确保地基的稳定性和使用安全性。

三、应用领域水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术已经被广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域。

具体包括：1. 建筑工程：在高层建筑、大型工业厂房等建筑工程中，软土地基的处理显得尤为重要。

水泥粉煤灰碎石桩复合地基可以有效提高地基的承载能力和稳定性，保证建筑物的安全使用。

2. 道路工程：在公路、高速公路等道路工程中，软土地基的处理一直是一个难题。

采用水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术，能够显著改善道路的承载性能和使用寿命。

浅析CFG桩复合地基单桩承载力不足的原因及解决办法摘要：以洛阳涧西区某项目CFG桩复合地基处理的质量检测结果为实例，部分CFG桩出现单桩承载力急剧骤降的现象，分析复合地基承载力特征值不满足设计要求的原因及提出解决措施，进一步认识地下水对CFG桩的重要影响，为以后勘察报告相关参数的提出积累宝贵的经验，可供类似工程参考。

关键词：CFG 桩复合地基；单桩承载力：静载荷试验；地下水；处理方案ANALYSIS OF CFG PILE COMPOSITE FOUNDATION SINGLE PILE BEARING CAPACITY OF INSUFFICIENT REASONS AND SOLUTIONSSUN Yong Pan（Zhengzhou Branch of China Nuclear Power Engineering Corporation Ltd，450052，Zhengzhou，China）Abstract：Taking the quality test results of CFG pile composite foundation treatment of a project in Jianxi District, Luoyang as an example, some CFG piles appear the phenomenon of a sharp drop in the bearing capacity of a single pile, analyze the reasons why the characteristic value of composite foundation bearing capacity does not meet the design requirements and put forward solutions, and further understand the important impact of groundwater on CFG piles. It accumulates valuable experience for the proposed of relevantparameters in the future survey report and can be used as reference for similar projects.Key words :CFG pele composite foundation; Bearing capacity of single pile; Static load test ; groundwater；Treatment scheme水泥粉煤灰碎石桩（CFG）复合地基由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合在土中灌注形成竖向增强体的复合地基，主要适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基，在河南地区应用极为广泛，施工工艺较为成熟，主要采用长螺旋钻或泥浆护壁成孔等施工工艺，属于可变强度桩，通过调整水泥掺量及配比，其强度等级可在一定范围变化，充分利用桩间土力学性能，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，具有施工速度快、工期短、质量易控制、造价低廉的优点，桩体材料由混凝土搅拌站供应。

２０１４年第１期　（总第２３９期）　黑龙江交通科技　ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ＪＩＡＯＴＯＮＧ　ＫＥＪＩ　Ｎｏ．１，２０１４　（Ｓｕｍ　Ｎｏ．２３９）　

碎石桩单桩复合地基承载力试验检测　陈王剑　（贵州省交通科学研究院有限责任公司）　

摘要：结合杭瑞高速公路毕都段碎石桩复合地基工程实例，采用静载荷载试验法研究单桩复合地基承载力　试验的过程和确定其承载力的方法，对公路碎石桩检测具有一定的参考价值。　关键词：碎石桩；单桩复合地基；承载力试验　中图分类号：Ｕ４１６．１　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０１４）０１—００５４—０２　

１引　言　碎石桩法又称振冲置换法，是指用振动或冲击荷载将底　部装有活瓣式桩靴的桩管挤入地层，在软弱粘性土地基上成　孔，再在孔内分批填人碎石等坚硬材料制成一根根桩体，桩　体和原来的土体构成复合地基，这样复合地基同原来地基相　比，承载力提高了，也减少了地基的沉降量；对地基土加固作　用快，工程造价低，施工工艺比较简单。　碎石桩施工的不规范往往导致各种质量隐患，对碎石桩　施工结束后复合地基承载力检测检验加固效果显得尤为重　要。　本文以杭瑞高速公路毕都段ＹＫ１３４＋４３０一Ｋ１３４＋６４０　段软土路基碎石桩复合地基为例，进行单桩复合地基承载力　静载荷试验，以检验加固效果。　２工程概况　ＹＫ１３４＋４３０一Ｋ１３４＋６４０段软土路基采用振动沉管碎　石桩处理，此区域碎石桩呈等边三角形布置，桩直径为　０．４５　ｍ，桩间距为１．２　ｍ，碎石桩面积置换率为ｍ＝０．１２８，设　计桩承载力特征值为０．５ＭＰａ，设计桩间土（软塑状淤泥质　土）承载力特征值为０．０７　ＭＰａ，设计复合地基承载力特征值　为０．１６　ＭＰａ。　此区域地处贵州西部高原山区，属侵蚀～剥蚀低中山地　貌，不良地质主要为软土，岩土分布情况如下。　２．１覆盖层　粉质粘土：灰褐、褐黄色，呈可塑状，含少量碎石，厚０—　２．３　ｍ。区内均有分布。　淤泥质土：褐黑一黑色，软塑状，含水饱和，厚４—７　ｍ。　场区均有分布。　２．２基岩　场出露基岩为峨眉山组（Ｐ２Ｂ）玄武岩及龙潭组（Ｐ２Ｉ）煤　系地层泥岩。　岩土体物理力学指标如下。　粉质粘土：［如］＝１６０　ｋＰａ，　＝１８　ｋＮ／ｍ。，ｃ＝２２　ｋＰａ、　‘Ｄ＝１６。。　淤泥质土（软塑状）：［ｆａｏ］＝７０　ｋＰａ，　＝１５　ｋＮ／ｍ　，ｃ＝　７　ｋＰａ、　＝２．１。；十字板抗剪强度Ｃｕ＝１６　ｋＰａ。　强风化泥岩：［ｆａｏ］＝２５０　ｋＰａ。　中风化泥岩：［ｆｏ，ｏ］＝８００　ｋＰａ，［　］＝１０　ＭＰａ。　强风化玄武岩：Ｌ厂００］＝５００　ｋＰａ。　中风化玄武岩：　０］＝２　５００　ｋＰａ，［ｙｒｋ］＝３５　ＭＰａ。　

水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基技术1.水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基技术是一种应用广泛、效果显著的地基加固方法。

该技术将水泥、粉煤灰和碎石混合后注入桩孔中，形成一种复合桩。

该桩具有承载力强、防渗、防沉降等优点，在土工工程领域得到了广泛的应用。

2. CFG桩的制作CFG桩材料的选用是该技术的关键，常用的材料有水泥、粉煤灰和碎石。

CFG 桩的制作过程一般包括以下几个步骤：1.按照设计要求开挖或者钻孔。

2.按照比例将水泥、粉煤灰和碎石混合均匀。

3.将混合材料装入输送设备中运入钻孔中。

4.从孔底向上注入混合材料，同时收回输送设备。

5.在充分硬化后，利用钻机和相关设备将CFG桩打磨成设计要求的规格。

3. CFG桩复合地基技术的特点1.承载力强：CFG桩具有较高的承载力和稳定性，能够有效地提高地基的承载能力，为上部结构提供稳定的支撑。

2.抗渗抗沉降：CFG桩能够有效地防止水的渗透和土体的沉降，从而保证地基的稳定性。

3.施工方便：CFG桩施工过程简单，不需要大量的人力和物力资源，且施工速度较快，可以有效节约施工成本和进度。

4.环保节能：CFG桩采用的是水泥、粉煤灰等多种环保材料，施工过程中无污染、无放射性，是一种具有环保节能特点的地基加固技术。

4. CFG桩复合地基技术的应用CFG桩广泛应用于基础工程、地铁、桥梁等大型工程的地基基础加固。

尤其适用于软土地区、沉降区、高液限土等需要加固的场合。

CFG桩的应用范围非常广泛，可以有效地满足各种工程的需要。

5.水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基技术是一种应用广泛、效果显著的地基加固方法。

该技术能够有效地提高地基的承载力和稳定性，为优化工程设计提供了新的技术手段。

在以后的工程设计过程中，可以根据具体情况选择合适的地基加固技术，以保证工程的安全和稳定。

Industrial Construction Vol.50,No.11,2020工业建筑㊀2020年第50卷第11期㊀97㊀水泥粉煤灰碎石桩复合地基抗震承载力调整系数取值的探讨党昱敬(中冶建筑研究总院有限公司,北京㊀100088)㊀㊀摘㊀要:在地震设防区采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)进行地基加固时,需对CFG 桩复合地基基础进行抗震验算㊂鉴于目前相关设计标准中没有CFG 桩复合地基抗震承载力调整系数的具体规定,通过对现有设计标准中计算理论的梳理和分析,归纳了不同的CFG 桩复合地基抗震承载力调整系数取值方法㊂分析比较发现,在CFG 桩复合地基基础设计计算中,抗震承载力调整系数ζᶄa 取1.3较为合理㊂㊀㊀关键词:CFG 桩复合地基;抗震承载力;调整系数㊀㊀DOI :10.13204/j.gyjzG19090330A DISCUSSION ON THE ADJUSTMENT FACTOR OF SEISMIC BEARINGCAPACITY FOR CFG-PILE COMPOSITE FOUNDATIONDANG Yujing(Central Research Institute of Building and Construction,MCC Group,Beijing 100088,China)Abstract :In seismic fortification zones,foundation strengthened by CFG piles needs to be checked for seismicresistance.In view of the fact that there was no specific provisions on adjustment coefficients of seismic bearingcapacity for CFG-pile composite foundation in relevant regulations and codes,the paper concluded different methods to determine adjustment coefficients of seismic bearing capacity for CFG-pile composite foundation by combining andanalyzing the design and calculation theory of existing regulations and specifications.Through comparative analysis,it was found that in the design and calculation of CFG-pile composite foundation,the adjustment factor ζᶄa of seismic bearing capacity for CFG-pile composite foundation was 1.3,which was more reasonable.Keywords :CFG-pile composite foundation;seismic bearing capacity;adjustment factor作㊀㊀者:党昱敬,男,1961年出生,教授级高级工程师,国家注册土木工程师(岩土)㊂电子信箱:dyj765@ 收稿日期:2019-09-30㊀㊀水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)复合地基由于加固效果显著,已普遍应用于基底压力较大㊁基础沉降控制要求较高的地基工程中[1-2]㊂在地震设防区的CFG 桩复合地基,既要同时满足荷载效应标准组合时的承载力要求和荷载效应准永久组合时建筑物对地基变形控制的要求[3],同时还要满足地震作用效应标准组合时CFG 桩复合地基的抗震验算要求[4]㊂在地基和基础抗震验算中,地基抗震承载力调整系数,主要参考国内外资料,并考虑地基土有限循环动力作用下动强度一般较静强度略高和在地震作用下可靠度容许降低两个因素确定[4]㊂鉴于目前设计所遵循的技术标准[3-5]没有提供相应的CFG 桩复合地基抗震承载力调整系数,为满足CFG 桩复合地基设计需要,通过对目前相关技术标准[3-6]和设计计算理论[7-8]中关于CFG 桩复合地基抗震承载力调整系数不同取值方法的分析,提出了可供设计使用的CFG 桩复合地基抗震承载力调整系数建议值,供工程技术人员参考㊂1㊀场地地基对高层建筑稳定的影响1.1㊀抗震设计中人工地基的有利影响已有震害资料的分析表明:在遭受破坏的建筑或构筑物中,因地基失效导致的破坏较上部结构受地震作用而发生的破坏少;在地震设防区,因地震作用导致的地基失稳或过量沉陷造成的建筑或构筑物破坏或影响正常使用,主要是因为地震所引起的饱和粉土或砂土的地基液化㊁软土的震陷以及地基抗震承载力的不足[7-8]㊂地基土液化和软土震陷的判98㊀工业建筑㊀2020年第50卷第11期别㊁饱和粉土和砂土地基液化及软土震陷的消除措施,均已有相关技术标准作为依据[3-6]㊂以下结合我国地基基础设计所遵循的准则,针对因抗震承载力不足,导致地基失稳或过量沉陷的原因进行剖析㊂失稳是由于地基在基础传来的荷载作用下引起的地基土体内剪应力的增大,导致基础下形成的塑性区达到一定范围所产生的建筑或构筑物破坏或不能正常使用的状况[9]㊂地基或基础设计有承载力极限状态和正常使用极限状态㊂承载力极限状态是地基达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的状态所对应的地基极限承载力;正常使用极限状态是地基达到某限值变形的极限状态,对应于地基的容许承载力,地基的容许承载力用地基承载力特征值表达㊂即地基承载力特征值的确定与变形控制有关,地基承载力不是单一的强度概念,而是满足正常使用要求(与变形控制相关)的综合特征指标㊂由此不难理解,当采用荷载效应标准组合传至基础底面的荷载不大于地基承载力特征值要求时,基底作用下地基上的荷载远小于地基所能承受的最大荷载,按现有地基基础设计理论,地基稳定具有较大的安全裕度㊂建筑或构筑物遭受地震作用效应的大小,除与地震烈度的大小㊁结构固有动力特性有关外,还与建筑或构筑物所处场地类别有关㊂目前上部结构设计选用场地类别,没有考虑竖向加筋后对地基的有利影响㊂对直接承载的建筑或构筑物地基进行加固处理后,上部建筑或构筑物地震反应特征与该场地原天然地基下的建筑或构筑物是有差别的㊂对于建筑或构筑物下有限深度范围内地基的改善,有助于减少地基土层中的地震加速度,增加了采用天然地基场地土类别进行结构抗震设防的安全储备㊂综上所述,按正常使用极限状态进行基础设计,通过合理布置基础形式,改良地基,提高地基刚度,可以降低因地震作用所产生的不良效应,改善结构的稳定性㊂1.2㊀CFG 桩复合地基抗震承载力调整系数依据我国现行技术标准[5]规定,CFG 桩复合地基适用于处理黏性土㊁粉土㊁砂土和正常固结的人工填土地基㊂CFG 桩复合地基与基础设计计算时,基础底面积A 可按式(1)确定[3,5]:p k =F k +G kAɤf a(1)其中㊀f a =f spk +γm (d -0.5)=λmR a A p+β(1-m )f sk +γm (d -0.5)式中符号意义见文献[3,5]㊂当有偏心荷载作用时,还应满足式(2)要求[3]:p kmax ɤ1.2f a(2)㊀㊀对于抗震设防区承受地震水平作用的高层建筑,为满足抗滑移和抗倾覆稳定的要求,采用天然地基或CFG 桩复合地基的基础埋置深度应不小于建筑物高度的1/15[3-4]㊂对天然地基进行抗震验算时,基底压力采用地震作用效应标准组合,地基抗震承载力取修正后地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数,见式(3)[4]:f aE =ζa f a(3)其中㊀f a =f ak +ηb γ(b -3)+ηd γm (d -0.5)式中符号意义见文献[3-4]㊂研究结果[7-8,10]表明:随着地震作用的加强,虽然地基的极限承载力将有明显降低,但另一方面,由于地震荷载作用的时间很短,黏性土的动强度较静强度有较大幅度提高,非饱和粉土和砂土的动强度也较静强度有所提高㊂因此ζa 是大于1.0的系数,考虑地震作用时,应允许地基的承载力适当的提高㊂采用CFG 桩复合地基不仅可以提高地基的承载力㊁减少地基变形,还可提高地基基础抗震能力㊂此外,基于冲切破坏形式,与天然地基承载力计算式中基础宽度地基承载力修正系数大于零和基础埋深修正系数大于1.0相比,复合地基地基承载力计算式中基础宽度修正系数取零㊁基础埋深修正系数取1.0的做法,显然过于保守[11]㊂因此,对于CFG 桩复合地基,考虑地震作用时,地基抗震承载力也宜乘以大于1.0的系数:f spaE =ζᶄa f a(4)式中:f spaE 为调整后的CFG 桩复合地基抗震承载力;ζᶄa 为CFG 桩复合地基抗震承载力调整系数㊂对于基础荷载较大㊁高宽比大于4的高层建筑,采用相应于地震作用效应标准组合作用进行CFG 桩复合地基上基础的抗震验算时,基础底面的平均压力p Ek ㊁边缘最大压力p Ekmax 和最小压力p Ekmin 应满足要求:p Ek ɤf spaE (5)p Ekmax ɤ1.2f spaE(6)p Ekmin ȡ0(7)㊀㊀CFG 桩复合地基上基础的抗震验算只考虑水平地震作用,仅影响到基础的边缘压力p Ekmax 和p Ekmin ,对基底平均压力值p Ek 没有影响㊂根据以往工程设计实践统计分析,对于8度抗震设防区的高层建筑,相应于地震作用效应标准组合时的p Ekmax 通常是相应于荷载效应标准组合计算时p kmax的1.2~ 1.3倍,最大达1.4倍㊂2㊀CFG桩复合地基抗震承载力调整系数取值的不同方法采用地震作用效应标准组合,进行CFG桩复合地基竖向承载力验算时,仅改变了基底压力p k的分布,p k和p Ek大小基本相同㊂因此在满足式(1)㊁式(2)的同时,也要满足式(5)~(7)的要求㊂2.1㊀ 建议法鉴于文献[4]中表4.2.3没有提供相应的CFG 桩复合地基抗震承载力调整系数,相关审图单位建议在进行对CFG桩复合地基上基础进行抗震验算时,采用调整后的CFG桩复合地基抗震承载力f spaE,按式(8)计算㊂本文将该方法称作 建议法 ㊂f spaE=λm R aA p+ζaβ(1-m)f sk+ζaγm(d-0.5)(8)㊀㊀其中抗震承载力调整系数ζa根据桩间土类型和性状,按文献[4]表4.2.3取值㊂2.2㊀ 地基法如前所述,CFG桩复合地基具有改善场地类别㊁减少地基土层中地震加速度的有利效应,工程实践也表明CFG桩复合地基具有明显降低地基变形的特点㊂后者得益于CFG桩复合地基对天然地基的改良和基于冲剪破坏形式建立的复合地基承载力特征值计算式(式(1a))的偏于安全㊂在CFG桩复合地基设计计算中,一般将CFG桩增强体均化为一种等效的均质材料,确定其等效的承载力及刚度㊂因此,依据此理念把CFG桩复合地基划归地基范畴时,就可直接采用式(1a)中f spk的计算结果,取文献[4]表4.2.3的f spk所对应的地基抗震承载力调整系数ζa,此时可用ζa代替ζᶄa,通过式(4)计算调整后的CFG桩复合地基抗震承载力f spaE㊂本文将该方法称作 地基法 ㊂2.3㊀ 复合基桩法式(1a)的计算思路是分别确定桩体的承载力㊁桩间土的承载力和由超载作用提高的承载力,再根据一定的原则叠加得到CFG桩复合地基承载力㊂相较于 地基法 , 建议法 提供的式(8)是在对不同承载力叠加时,仅考虑了对桩间土承载力和因超载提高的承载力的调整,而没有考虑对CFG桩单桩竖向承载力的调整㊂有鉴于此,在考虑地震作用时,可借鉴考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值的表达方式,如式(9)[6]所示:R=R a+ζa1.25ηc f ak A c(9)式中符号意义见文献[6]㊂将式(9)得出的复合基桩竖向承载力特征值与桩间土的承载力和由超载作用提高的承载力进行叠加,得出调整后的CFG桩复合地基抗震承载力计算式(式(10))㊂本文将该方法称作 复合基桩法 ㊂f spaE=λm1.25R aA p+ζaβ(1-m)f sk+ζaγm(d-0.5)(10)3㊀CFG桩复合地基三种方法抗震承载力调整系数的取值对比结合一典型的CFG桩复合地基设计案例,对上述三种方法计算的CFG桩复合地基抗震承载力调整系数ζᶄa进行对比分析㊂设计计算参数:λ和β分别取0.85和0.95;基础底面位于地下水位以上,基础埋深d=4.5m,γm取值18kN/m3;其他参数和分析计算结果详见表1~3㊂表1㊀ 地基法 计算承载力Table1㊀Bearing capacity calculated by thefoundation method桩径正方形布桩桩间距/m单桩承载力特征值R a/kN桩间土承载力特征值f sk/kPa复合地基承载力特征值f spk/kPa按文献[4]查得的抗震承载力调整系数ζa(ζᶄa)ϕ400 1.2650150513.75 1.5ϕ400 1.6650150351.33 1.5ϕ400 2.0650150276.15 1.3表2㊀ 建议法 计算承载力Table2㊀Bearing capacity calculated by therecommended method桩径正方形布桩桩间距/m单桩承载力特征值R a/kN调整后桩间土承载力特征值f sk/kPa考虑调整后的复合地基抗震承载力f spaE/kPa ϕ400 1.2650195646.37ϕ400 1.6650195485.58ϕ400 2.0650195411.16表3㊀ 复合基桩法 计算承载力Table3㊀Bearing capacity calculated by thecomposite foundation-pile method桩径正方形布桩桩间距/m调整后的单桩承载力特征值R a/kN调整后桩间土承载力特征值f sk/kPa考虑调整后的复合地基抗震承载力f spaE/kPa ϕ400 1.2812.5195742.29ϕ400 1.6812.5195539.54ϕ400 2.0812.5195445.69水泥粉煤灰碎石桩复合地基抗震承载力调整系数取值的探讨 党昱敬99㊀㊀㊀由表1并通过式(1a)计算可知:三种不同桩间距考虑深度修正后的CFG桩复合地基承载力特征值f a分别为585.75,423.33,348.15kPa㊂由表2和表3可知:三种不同桩间距考虑深度修正后的CFG 桩复合地基承载力特征值f a分别为585.75, 423.33,348.15kPa,在满足式(1)和式(2)要求前提下进行CFG桩复合地基基础抗震验算时, 建议法 中三种不同桩间距的CFG桩复合地基抗震承载力调整系数分别为1.103㊁1.147㊁1.181, 复合基桩法 中三种不同桩间距的CFG桩复合地基抗震承载力调整系数分别是1.267㊁1.275㊁1.280㊂可见,对同一场地㊁相同CFG桩设计参数计算得到的CFG 桩复合地基抗震承载力调整系数, 地基法 最大㊁ 复合基桩法 次之㊁ 建议法 最小,且 建议法 和 复合基桩法 均小于CFG桩加固处理前天然地基的抗震承载力调整系数ζa(ζa=1.3)[4]㊂4㊀CFG桩复合地基抗震承载力调整系数不同取值法对CFG桩复合地基设计的影响在地震设防区,CFG桩复合地基与基础首先按式(1)㊁式(2)设计计算,再按式(4)~(7)进行抗震验算㊂其具体步骤如下:1)按式(11)确定CFG桩单桩竖向承载力特征值㊂R a=u pðn i=1q i l p i+αp q p A p(11)式中符号意义见文献[5]㊂2)根据式(1)确定满足相应于荷载效应标准组合时的CFG桩面积置换率m:m=f a-γm(d-0.5)-βf skλR a/A a-βf sk(12)式中符号意义见文献[3,5]㊂当CFG桩复合地基以变形控制进行设计计算时,f a和CFG桩面积置换率m大小以满足基础沉降控制要求为准[3,5]㊂由文献[4]表4.2.3可知:当300kPa>f spkȡ150kPa和f spkȡ300kPa时, 地基法 的CFG桩复合地基抗震承载力调整系数分别为1.3,1.5㊂也就是说,采用 地基法 时,对应的CFG桩面积置换率可按式(12)计算㊂当满足步骤2)要求时,f a值就最终被确定㊂对于 建议法 复合基桩法 可根据式(8)㊁式(10)和f a,确定满足相应于地震作用效应标准组合时的CFG桩面积置换率㊂建议法 :m=ηf a-ζaγm(d-0.5)-ζaβf skλR a/A a-ζaβf sk(13)㊀㊀ 复合基桩法 :m=ηf a-ζaγm(d-0.5)-ζaβf skλ1.25R a/A a-ζaβf sk(14)㊀㊀式(13)㊁式(14)中的ζa与式(8)㊁式(10)相同;η为相应于地震作用效应标准组合时的基底压力p Ekmax与相应于荷载效应标准组合时的基底压力p kmax之比㊂采用与上述案例相同的CFG桩复合地基设计计算参数,分析三种地基抗震承载力调整系数ζᶄa取值,对CFG桩复合地基或其上的基础设计的影响㊂如前所述,对于8度抗震设防区的高层建筑,基础底面边缘的最大压力值,相应于地震作用效应标准组合是相应于荷载效应标准组合的1.2~1.4倍㊂根据式(13)和式(14), 建议法 复合基桩法 计算面积置换率调整范围和增加工程量的提高幅度,其结果分别见表4和表5㊂表4㊀ 建议法 计算工程量Table4㊀The project scale calculating by the recommended method桩径正方形布桩桩间距/m面积置换率调整后面积置换率工程量增加幅度ϕ400 1.20.0872220.10063756~0.12844016 1.153809361)~1.4725660961)ϕ400 1.60.0490630.05438202~0.07447536 1.108412042~1.517953651ϕ400 2.00.0314000.03297153~0.04949645 1.050048726~1.576320064㊀㊀注1)当调整后面积置换率大于0.087222,说明CFG桩按正方形布置时,桩间距已小于最小间距布置要求,仍采用间距为1.2m的正方形布置;工程量增加幅度应按提高CFG桩单桩承载力特征值所增加的CFG桩设计桩长计算㊂表5㊀ 复合基桩法 计算工程量Table5㊀The project scale calculating by the composite foundation pile method桩径正方形布桩桩间距/m面积置换率调整后面积置换率工程量增加幅度ϕ400 1.20.0872220.07980831~0.101856520.9150020631)~1.1677847331)ϕ400 1.60.0490630.04312641~0.059060970.879000672~1.203778204ϕ400 2.00.0314000.02614731~0.039252020.832716879~1.250064331㊀㊀注1)当调整后面积置换率大于0.087222,说明CFG桩按正方形布置时,桩间距已小于最小间距布置要求,仍采用间距为1.2m的正方形布置;工程量增加幅度应按提高CFG桩单桩承载力特征值所增加的CFG桩设计桩长计算㊂100㊀工业建筑㊀2020年第50卷第11期㊀㊀可见,为满足CFG桩复合地基抗震验算要求,在满足荷载效应标准组合时的CFG桩复合地基承载力和准永久组合时的CFG桩复合地基变形控制要求的前提下, 建议法 全部工况和 复合基桩法 部分工况,需要增加CFG桩布置桩数或增加CFG 桩设计桩长,增加的工程投资 建议法 要高于 复合基桩法 ㊂而 地基法 在CFG桩复合地基设计计算时,只要同时满足荷载效应标准组合时的CFG 桩复合地基承载力和准永久组合时的CFG桩复合地基变形控制要求即可㊂5㊀CFG桩复合地基抗震承载力调整系数取值建议采用CFG桩加固处理后,复合地基承载力特征值比原天然地基承载力特征值有大幅提高,基础沉降减小的效果较显著,是CFG桩复合地基加固效果的主要特征㊂高层建筑物对CFG桩复合地基承载力特征值f spk要求,一般不小于300kPa[1-2㊁12-18],由文献[4]表4.2.3可知 地基法 的CFG桩复合地基抗震承载力调整系数为1.5㊂由上述分析计算可知: 建议法 和 复合基桩法 的CFG桩复合地基抗震承载力调整系数分别介于1.103~1.181和1.267~1.280㊂可见,根据现有技术标准[3-5]在地震设防区进行高层建筑设计,当基底压力较大时,为满足CFG桩复合地基抗震验算,如采用 建议法 的地基抗震承载力调整系数,将出现不如 地基法 综合性价比高的情况;如采用 复合基桩法 的CFG桩复合地基抗震承载力调整系数,部分工况CFG桩复合地基的综合性价比优势不明显㊂综上所述,本文所分析总结的CFG桩复合地基承载力f spk设计计算理论偏于保守,在上部结构设计计算中场地类别也没有考虑CFG桩复合地基对地震反应的有利影响㊂基于经济性和可靠性的工程设计原则,CFG桩复合地基抗震承载力调整系数大小,采用 地基法 降低一档使用,取文献[4]表4.2.3中300kPa>f spkȡ150kPa所对应的地基抗震承载力调整系数ζa㊂因此建议在进行高层建筑CFG桩复合地基基础抗震承载力验算时,取CFG桩复合地基抗震承载力调整系数ζᶄa=1.3㊂6㊀结束语1)基于冲切破坏理论,与天然地基中基础宽度的地基承载力修正值大于零和基础埋深的地基承载力修正系数大于1.0相比,要求CFG桩复合地基基础宽度的地基承载力修正系数取零和基础埋深的地基承载力修正系数取1.0的做法,经理论分析和证明过于保守,同时上部结构设计场地类别也没有考虑CFG桩复合地基对地震反应的有利影响㊂2)在进行CFG桩复合地基抗震验算时,除 地基法 外, 建议法 全部工况和 复合基桩法 部分工况,在满足荷载效应标准组合时的CFG桩复合地基承载力和准永久组合时的CFG桩复合地基变形控制要求的基础上,均需要重新调整CFG桩复合地基设计参数, 建议法 增加的工程投资要高于 复合基桩法 ㊂3)根据现行技术标准进行CFG桩复合地基设计,采用 建议法 或 复合基桩法 计算的CFG桩复合地基抗震承载力调整系数,进行CFG桩复合地基基础抗震验算时,与桩筏基础形式相比较,CFG 桩复合地基的综合性价比优势并不明显,特别是采用 建议法 的综合性价比不如 地基法 的高㊂参考文献[1]㊀闫明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].2版.北京:中国水利水电出版社,2006.[2]㊀龚晓南.复合地基设计和施工指南[M].2版.北京:人民交通出版社,2003.[3]㊀中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范:GB50007 2011[S].北京:中国建筑工业出版社,2012. 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