CFG桩在中业大厦复合地基中的应用

靳冬冬

(云南水利水电建设工程技术开发有限公司，云南 昆明　650000)

中业大厦位于郑州市经三路与东风路交叉口东南角宏都花园院内，交通方便。地形平坦，相对高差0.4 m，地貌单元属黄河冲积平原[1]。

1　CFG桩设计计算步骤

1.1　承载力计算

用下面的公式估算水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力Ra：

fsp.k=mRa/Ap+β(1-m)fsk

1.2　沉降计算

当今世界上许多建筑物发生整体倾斜，乃是由于地基不均匀沉降，沉降差超出规范允许值。特别对于建筑物不均匀地基，如果只用承载力控制来设计，将会出现地基不同部位沉降差过大导致建筑物倾斜或开裂，以致无法正常使用。

水泥粉煤灰碎石桩复合地基的变形计算本质上还是分层总和法，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，以下3点需要特别注意。

1)复合地基各土层压缩模量的确定

与天然地基相同，复合地基的分层遵从以下原则：如果荷载接近或者达到复合地基的承载力时，各复合土层的压缩模量等于天然地基压缩模量的ξ倍，ξ的值可以通过下面公式取得：

2)在复合地基变形计算中，复合土层的范围内，对于高压缩性土，压缩模量很高，应该满足下式，且相应的计算深度也应加大。

复合地基的变形计算除地基的变形以外，还应加上桩端以下土层的变形，所以计算时复合土层一定要小于计算深度的厚度。

3)选取模量时，用复合模量计算复合地基的加固土层变形，用天然地基压缩模量计算下卧层的变形。由于褥垫层变形很小，可以忽略不计。

CFG桩复合地基沉降=加固区土层沉降+

下卧层土层沉降

根据压缩试验及有关规范，

2　CFG桩的布桩

原则上CFG桩只可布在基础范围内，桩的数量可按下式确定：

Np=mA/Ap

本工程设计要求复合地基承载力fsp.k≥490 kPa。CFG桩有关设计参数见下表1。

2.1　CFG桩桩基设计参数

按《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)，给出各层土的水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)桩基设计参数(表2)[2]。

表1　各层土的承载力特征值

表2　CFG桩桩基设计参数

2.2　复合地基承载力特征值估算

依据“JGJ79—2012”规范的第9.2.5条以2号孔为例，使用不同的桩间距计算，确定桩长及持力层。

2.3　桩径

规范要求设计桩径为350～600 mm，本工程根据施工工艺取设计桩径为400 mm。

2.4　桩距

按照规范桩距取3～5倍桩径，具体桩距根据计算结果确定。

2.5　计算单桩竖向承载力

1)桩体强度设计

根据桩体应力必须大于或等于桩顶应力的3倍，而桩顶应力为：

代入数据，得σp=3.37 MPa。

所以，桩体强度：fcu.k≥3×3.37=10.11 MPa。

2)复合地基面积置换率

当l=1.4时，m=0.074。

桩间土的承载力特征值取为fsk=64 kPa，根据公式：

fsp.k=mRa/Ap+β(1-m)fsk

当l=1.2时，fsp.k=425.9 kPa；

当l=1.4时，fsp.k=338.2 kPa。

根据以上承载力计算结果，经宽深修正后承载力特征值为：

f=fsp.k+ηbγ(b-3)+ηdγ0(d-0.5)

当l=1.2时，fsp.k=543.7 kPa；

当l=1.4时，fsp.k=456.0 kPa。

基底布桩数：

主要计算参数见下表3[3]。

表3　CFG桩复合地基承载力验算

由以上计算可知，当桩径为400 mm，桩端入土深度约19 m，有效桩长11 m，梅花形布置，桩间距1.2 m，置换率不小于10.08%，可满足上部荷载的要求[4-6]。

2.6　变形验算

根据《建筑地基处理规范》“JGJ79-2012”规定需对CFG桩复合地基应进行变形验算。按照“GB50007-2011”规范应对建筑物进行变形验算。按照“GB50007-2011”规范进行验算沉降计算，据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011估算CFG桩复合地基最终中心沉降量(表4)[7-8]。

表4　中心最终沉降量统计

基底附加应力为346 kPa。

表5　沉降计算系数ψ

查表得，Ψ=0.925，

沉降量分别为68.6 mm和68.7 mm，沉降差为0.1 mm，倾斜值为0.000 04，满足“GB50007-2011”规范第5.3.4条中地基变形允许值。

3　结　论

随着我国经济快速的发展，我国的基础设施建设越来越完善，复合地基的发展也受到了越来越多的重视。本文通过示范计算深入研究地基加固的影响及重要性，以期弥补复合地基设计中未对复合地基设计问题重视的不足，以便能够为地基处理设计的发展做出贡献，为广大同行提供一定的借鉴作用。