CFG桩复合地基变形计算中 需注意问题
CFG桩复合地基变形计算中 需注意问题
随着城市化发展，高层建筑增多，天然地基的承载力和变形满足不了设计要求时，需进行地基处理。根据地层、工艺经验、造价、工期等因素考虑，北京地区地基处理方式大多采用CFG桩复合地基。CFG桩复合地基设计计算时，必须同时满足地基强度和变形计算，变形计算尤为重要。本文简要介绍了CFG桩复合地基变形计算时，如何正确选取计算参数、静载荷试验最大加载量、如何确定计算深度及倾斜计算等需要注意的问题。
《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2012
7.1.7 复合地基变形计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定，地基变形计算深度应大于复合土层的深度。复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ξ倍，ξ值可按下式确定：
式中：
f ak —基础底面下天然地基承载力特征值(kPa)。
7.1.8 复合地基的沉降计算经验系数ψ s 可根据地区沉降观测资料统计值确定，无经验取值时，可采用表7.1.8的数值。
表7.1.8 沉降计算经验系数ψ s
式中：
A i —加固土层第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；
A j —加固土层下第j层土附加应力系数沿土层厚度的积分值。
《 建筑地基基础设计规范》GB 50007—2011
5.3.5 计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论。其最终变形量可按下式进行计算：
图5.3.5 基础沉降计算的分层示意
5.3.7 地基变形计算深度z n （图5.3.5），应符合式（5.3.7）的规定。当计算深度下部仍有较软土层时，应继续计算。
式中：
△ s ' i —在计算深度范围内，第i层土的计算变形值（mm）；
△ s ' n —在由计算深度向上取厚度为 △ z的土层计算变形值（mm）， △ z见图5.3.5并按表5.3.7确定。
《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》
DBJ 11-501-2009（2016年版）
11.5.4 水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计应满足下列要求：
7 水泥粉煤灰碎石桩复合地基变形计算应符合本规定第7.4节变形计算的有关规定，地基变形计算深度应大于复合土层的深度。
1） 土层的分层与天然地基相同，各土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ζ倍，ζ值可按下式确定：
式中：
f ka —基础底面下天然地基承载力标准值(kPa)。
2）地基变形计算深度范围内压缩模量的当量值按下式计算：
8 水泥粉煤灰碎石桩复合地基的沉降计算经验系数ψ s 可根据沉降观测资料统计值确定。无经验，按本规范公式（7.4.7）和公式（7.4.8-1）计算高层建筑地基沉降时，沉降计算经验系数ψ s 可分别按表11.5.4-1和表11.5.4-2。
7.4.7 计算建筑物地基变形时，地基内的应力分布可采用各向同性均质线性变形体理论。可按下式计算其最终沉降量：
3.1 复合土层各参数取值需要注意以下问题：
（1） 天然地基承载力取值
f ak 应为基础底面下天然地基承载力特征值，而不是基础底面下各层土的天然承载力特征值，在计算放大系数ξ时，天然地基承载力f ak 是唯一值。如果基础底面第二层土层承载力小于第一层持力层承载力，且第一层土层以薄层或透镜体状呈现，宜取第二层土天然地基承载力特征值。本公式中的f ak 取值还应与《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）（7.1.5-2）式中f ak 取值一致。
（2） 土层压缩模量E s 取值
压缩模量E s 的压力段按照《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ11-501-2009）(2016年版)，为有效自重压力到有效自重压力+附加压力之和。也就是基础底面下取附加压力较大值，随着深度的增加，附加压力取值应逐渐减小。准确取值时可依据土工试验的e～p曲线，按适当压力段计算取值。有些设计单位为了让地基变形计算满足设计要求，土层压缩模量E s 取值从基底到桩端附加压力均按大值取E s 是错误的。
（3） 复合地基承载力特征值f spk 取值
这里分两种情况，即地基处理是按强度控制设计还是按变形控制设计。当承载力满足设计要求，变形计算亦满足设计要求时，可按强度控制设计，f spk 取设计要求的复合地基承载力特征值，工程验收承载力检测时，静载荷试验最大加载量不应小于按设计要求的承载力特征值的2倍；当承载力满足设计要求，变形计算不能满足设计要求时，可按变形控制设计，f spk 取按公式（7.1.5-2）计算出来的复合地基承载力特征值，工程验收承载力检测时，静载荷试验最大加载量不应小于按公式计算的承载力特征值的2倍。
3.2 复合地基设计计算书较多采用理正软件，其计算的复合压缩模量值，没有区分是按强度控制还是按变形控制所得出的复合压缩模量值，做设计计算时应注意加以区别。
3.3 地基变形计算公式的选用。
《建筑地基基础设计规范》GB 50007地基变形计算公式采用的是变形比法，北京规范地基变形计算公式采用的是应力比法。根据经验，如果桩端持力层为砂卵石等硬层时，两者计算沉降量基本一致；如果桩端持力层为粘性土等较软层时，按北京规范计算的复合地基变形计算沉降量偏小。
3.4 变形计算深度需要注意以下问题：
（1） 地基变形计算深度应大于复合土层的深度。
这就要求在勘察报告中，需要地基处理的建（构）筑物，其钻孔深度应符合规范的有关规定，尤其是控制孔深度应满足地基变形计算要求。
（2） 复合地基变形计算深度的确定。
建议采用《建筑地基基础设计规范》GB 50007—2011第5.3.7条规定的应变比法。北京地区复合地基变形计算也可以采用《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》 DBJ 11-501-2009（2016年版）第7.4节变形计算规定的应力比法。根据经验，如果桩端持力层为砂卵石等硬层时，按北京规范计算的复合地基变形计算深度偏深；如果桩端持力层为粘性土等软弱土层时，按北京规范计算的复合地基变形计算深度偏浅。
（3） 当计算深度下部仍有较软土层时，应继续计算。
（4） 地基最大沉降量计算应计算建筑物基础中心点沉降。
3.5 倾斜计算需要注意的问题：
（1） 筏板基础。计算倾斜最大值，宜采用容易倾斜方向的两点计算，如长边的两个中点或短边的两个角点。计算参数应采用相对应的荷载、钻孔等参数。注意角点沉降计算公式与中心点沉降计算公式的区别。
（2） 独立柱基。应采用相邻柱基最大沉降差计算。
（3） 主楼和地库沉降差。当主体结构设计提出主楼和地库沉降差计算时，应计算主楼和地库之间相连构件两端的沉降差。
（4） 对于砌体承重结构（条形基础）应由局部倾斜值控制。
综上所述，计算参数的正确选取、变形计算深度的确定是地基变形计算准确性的重要保证，CFG桩复合地基设计计算在满足强度控制的同时也要满足变形控制。地基处理设计人员在运用软件带来方便的同时，要深刻理解计算公式和参数的来源和含义。
参考文献
郭明田——中勘三佳副总经理、总工程师，教授级高级工程师，重庆建筑工程学院（现重庆大学）硕士毕业，注册土木工程师（岩土），住房和城乡建设部勘察与测量标准化技术委员会委员秘书长，住房和城乡建设部第五届全国超限高层建筑工程抗震设防专家委员会委员，科技部评审专家，中国勘察设计协会全国工程勘察设计行业奖评审专家，北京工程建设标准化协会理事，北京市危险性较大分部分项工程专家库专家。
彭广军——中勘三佳审查咨询部副经理，高级工程师、注册土木工程师（岩土），合肥工业大学岩土工程专业毕业，北京市勘察设计评标专家，北京市危险性较大工程专家库专家。
