一种“CFG+筏板”桩筏基础设计改进算法研究

孙建飞 （无锡苏源檀溪湾置业有限公司，江苏 无锡 214000）

“CFG+筏板”是一种是一种常见的高层建筑技术形式，能够有效提升地基承载力，从而达到地基承载力要求。在“CFG+筏板”基础设计当中，沉降计算是较为重要的内容，也是影响CFG桩布置的重要因素。目前阶段对于CFG桩的沉降计算主要依据文克勒地基模型经典计算方法，并没有考虑上部结构对地基沉降的影响。但是在实际当中上部结构刚度会对基础所施加的地基反力造成较大影响，进而影响到基础沉降[1]。在文章当中以传统文克勒地基模型为基础，结合上部结构刚度对地基反力进行了适当调整，从而进一步满足地基承载力的要求。该计算方法在实际工程中的应用能够有效克服传统计算方法无法准确计算沉降值的缺陷，为工程设计提供新的依据。

1 “CFG+筏板”桩筏基础设计改进算法

1.1 “CFG+筏板”桩筏基础地基刚度调整方式

“CFG+筏板”桩筏基础地基刚度调整方式主要有以下三种方式：①对于大底盘高层建筑，由于高层建筑底部荷载相对较大，因此，筏板厚度需要增大，同时，采用CFG桩进行地基加固，而裙房部分则采用天然地基，从而达到降低不均匀沉降的目的；②对于核心筒结构，除了增大核心筒位置筏板厚度之外，外围框架柱部分还可以通过减少CFG桩长与桩径以及扩大间距的方式进行调整；③对于一般结构形式，必须要保障平均基地压力满足要求，即在筏板范围之内CFG桩需要均匀布置[2]。

现代有限元计算软件的发展，允许前两种形式的基础计算可以通过子筏板划分的计算方式进行。计算机可以根据所输入的工程地质条件进行不同区域沉降计算，并考虑地基刚度的协调变形。在下文当中笔者将对第三种方式的改进算法进行分析。

1.2 改进算法

该改进算法主要针对非大底盘结构与非核心筒结构，其主要原理是通过基础平面以及地质条件的转化实现计算改进。首先，需要将不规则的筏板基础进行等效处理，将其等效为矩形，矩形的宽度选择原筏板大多数部位的宽度B，等效矩形的长度则选择为S/B（S为筏板面积）。在进行地质条件转化时为了使得地基土的压缩模量具有一定的代表性，对于低压缩性土来说选择最深标高勘探孔作为层顶标高，而其他土层则取平均值，地质条件转化之后的示意图如图1中所示[3]。

图1 转化之后的地质剖面图

分别按照式1～3计算转化之后的等效矩形筏板在简化之后的剖面地质条件之下，地基处的土自重应力以及附加应力，在进行沉降计算时土体的压缩模量依然选择勘察报告中所提供的数据。

其中：γm—转化之后矩形中心基底形心以上土层的加权平均重度，地下水位以下区浮重度。

d—基础埋深；

γi—转化之后矩形基底形心之下，第i土层的重度；Zi—转化之后矩形基底形心之下，第i土层的厚度；

l与b—转化之后矩形的长和宽的1/2.

则扩撒应力应该计算到的深度z为：

使用Excel表格中的函数调用功能，将式1～4编辑成表格，从而快速计算出基底中心处不同土层的自重应力以及附加应力，避免在计算时需要进行查表并需要进行大量计算。

2 工程案例

某高层住宅为23层，剪力墙结构，地下2层，基底标高-7.750m，地下水位为-10.000m，标准组合下基底平均反力值为418kPa，准永久组合下基底平均反力值为398kPa，转化之后的地质条件如下表中所示，在下表中压缩模量即是根据笔者所制作的Excel表格得出的。

在本项目当中经计算CFG桩长应采用400mm，桩长15m，采用1.45m的正方形布桩方式。

在根据相关规范进行该项目当中的复合地基沉降计算时，筏板采用原始筏板尺寸，并将筏板范围内的所有勘探孔的数据输入到软件当中，复合地基范围内的土层压缩模量取为转化之后土层的 2.1 倍（ξ＝fspk/fak＝420/200＝2.1）[4]。同济启明星公司所开发的PILE2000软件是通过文克勒地基模型进行CFG桩复合地基沉降计算，同时还能考虑异型筏板、筏板附加荷载以及不同土层厚度的影响，因此选择PILE2000软件进行本项目CFG桩复合地基沉降计算，并将沉降值乘以0.8的折减洗漱可以得到最终的地基变形值，如下图2中所示。

转化后的土层物理力学指标

图2 该项目CFG复合地基沉降理论计算分布（单位：mm）

该项目实际沉降观测结果如下图3中所示（4号与18号点位因失效无法进行观测），通过对比分析可以发现，上文中所论述的方法与实际沉降之间基本保持一致，具有一定的有效性[5]。

图3 该项目CFG复合地基沉降实际观测结果分布（单位：mm）

3 结语

文章提出了一种同时考虑相互影响以及不同土层厚度影响的计算方法，该方法与实际观测结果无明显差异，在实际工程中的应用较为简单，同时也复合相关规范规定，可以作为工程设计人员的参考依据[6]。