深度修正后有黏结强度的复合地基增强体所受荷载的探讨

郭小红，周载阳

（建设综合勘察研究设计院有限公司，北京 100007）

0 引 言

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）[1]，经处理后的地基当按地基承载力确定基础底面积及埋深时，复合地基承载力特征值可进行深宽修正。修正后，复合地基的承载力得到一定程度的提高，增大的这部分承载力由增强体和周边土共同承担。对于有黏结强度增强体的复合地基来说，增强体实际提供的承载力大于初步设计时估算公式得出的单桩承载力，故在进行增强体桩身强度验算时也应采用其实际承担的荷载。本文通过分析规范推荐的复合地基承载力初步设计估算公式与深宽修正规则，得出了有黏结强度复合地基增强体桩身强度验算公式，该公式与规范推荐的验算公式有所差异。

1 复合地基承载力修正后有黏结强度的增强体所受荷载

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）[1]，有黏结强度的复合地基承载力特征值可按规范推荐公式进行估算：

式中:fspk为复合地基承载力特征值，kPa；λ为单桩承载力发挥系数；aR为单桩竖向承载力特征值，kN；pA为桩的截面积，m2；β为桩间土承载力发挥系数；m为面积置换率；fsk为处理后桩间土承载力特征值，kPa。

当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对复合地基承载力特征值进行修正时，对于有黏结强度的复合地基，基础宽度的地基承载力修正系数应取0，基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）[2]，则修正后的复合地基承载力特征值应为：

式中：fspa为深度修正后的复合地基承载力特征值，kPa；γm为基础底面以上土的加权平均重度，kN/m3；d为基础埋置深度，m。设计使用深度修正过的复合地基承载力后，竖向增强体与周边土体承担的荷载相应增大。关于复合地基桩土荷载分担比例的关系，多年来已有大量研究证明，褥垫层的材料和厚度基本决定了桩土荷载分担比例。在此条件下，可以假定修正前后桩土荷载分担比例（桩土应力比）不变。根据式（1）和式（2）可得:

由式（4）可知修正后的复合地基承载力特征值与未修正前相比，其增大系数为：

假定桩土应力比不变，则单桩竖向承载力特征值Ra与桩间土承载力的增大系数均为K，经深度修正后单桩受到的荷载应为：

2 基础埋深修正后有黏结强度的复合地基增强体强度的验算

复合地基增强体的强度是保证复合地基工作的必要条件，复合地基设计时应对增强体桩身强度进行验算。规范推荐公式为：

式中：fcu为桩体试块（边长150 mm立方体）标准养护28 d的立方体抗压强度平均值，kPa。按基础埋深修正后，增强体实际的荷载增大对桩身强度提出了更高的要求，此时增强体桩身强度验算应按实际分配的基底压力进行验算，由式（6）和式（7）可得桩身强度fcu应满足：

规范给出的桩身强度的验算公式为：

笔者认为此处fspa应为fspk，根据推导式（8）作为有黏结强度增强体的验算公式更为合理。

3 工程案例

某项目基础埋深为6.0 m，持力层地基承载力特征值为80 kPa，设计要求进行地基处理，处理后经深度修正的复合地基承载力特征值不小于300 kPa，沉降不大于30 mm。根据岩土工程勘察资料进行CFG桩复合地基处理设计，设计桩径为400 mm，桩长为12 m，正方形布桩。计算得置换率m=0.056，单桩承载力特征值为439.6 kN，根据式（1）可得复合地基承载力特征值fspk=231.48 kPa，经修正后的复合地基承载力特征值fspa=333.23 kPa，满足设计承载力要求。此时进行桩身强度验算，按照规范推荐式（9）可得，桩身强度fcu≥14 620 kPa，即采用标号C15混凝土可满足要求。按照上文式（8）可得，桩身强度fcu≥16 123 kPa，标号C15混凝土已不能满足桩身强度要求，而应采用C20混凝土。故采用规范推荐的桩身强度验算公式可能会有安全隐患。

4 建 议

（1）《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）[1]推荐的复合地基承载力进行基础埋深修正后，有黏结强度增强体的桩身强度验算公式值得商榷。

（2）规范只对修正后的桩身强度提出了验算要求，而对增大的单桩荷载没有提出复核要求。一是考虑到由于褥垫层的设置，桩间土对桩的水平侧压力增大了桩侧摩阻力，这对提高单桩承载力是有益的。二是设计人员在进行初步设计时采用的单桩承载力会适当偏低，预留一些保险系数。那么复合地基承载力修正后单桩静载荷试验是否有必要使用经深度修正后增大的单桩极限荷载进行加载同样值得探讨。