紀翠紅

【摘 要】CFG樁與碎石樁相組合所生產(chǎn)出的的長短樁符合地基能夠極為有效的解決地質層出現(xiàn)嚴重液化現(xiàn)象的地基，將地基土層中的液化現(xiàn)象完全消除，提高地基強度，以此來滿足高層建筑對于地基承載力的需要以及對變形范圍的要求。本篇文章主要對長短樁復合地基在高層建筑液化土層中的應用進行了全面詳細的闡述，以期為其他建筑工程修建過程中提供參考。

【關鍵詞】長短樁復合地基；高層建筑；液化地基；承載力；沉降

長短樁的復合地基指的是利用兩種以上的不同長度豎向的增強體以及樁體來增強地基土層，提升地基荷載能力的一種地基處理措施。這種措施不但能夠有效的解決土層液化現(xiàn)象嚴重的問題，還能夠對復合地基的承載力以及沉降進行改善。這一施工技術是近新興的復合地基處理技術。在使用長短樁復合地基技術進行施工的過程中，其長短樁主要是通過不同材料制造而成，再將不同樁體進行組合。下文主要對使用CFG樁體來與碎石樁進行長短不同的組合，將其應用到液化土層中的案例進行了研究。

0.工程概況

我國某處的商住樓整體的結構形式雙子塔樓結構，這種結構美觀別致，平面形狀為矩形。每個塔樓的長度和寬度均為39米，地上部分為24層，其中四層辦公樓，20層住宅樓，地下為1層。主樓的主要建筑結構形式為剪刀墻結構，以筏板為基礎，板底較高?；A第三層為粘土層，主要是在這一層添加筏板，地下水約在地下一米處。由于這種地質結構本身的特點，天然的承載能力不能滿足主樓的承重量，因此需要對整個地基進行加固處理，處理的方式是采用碎石樁和cfg樁相結合的復式地基形式。其中碎石樁的直接在40厘米，長度需達到9米左右，樁端處于粉砂層內，CFG樁的直徑也在40厘米范圍內，但長度需要達到13米，也處于粉砂層內。這兩種樁體均采用三角形的布置結構，要形成一定的間距。

1.工程地質條件及長短樁復合地基設計

1.1工程地質條件

根據(jù)場地的具體情況和基本的勘查數(shù)據(jù)得知，這塊場地地勢平坦，適合用于塔樓的建筑，同時該場地的地勢結構為沖擊平原結構，受力程度比較均勻，承載能力較好。

1.2長短樁復合地基的設計計算

在樁體的長短設計上，首先需要對現(xiàn)場的環(huán)境進行勘查，提出合理的設計方案。需要注意的是，碎石樁復合地基的承載能力在120kpa范圍內，而cfg樁的承載力的最大限度為550kN，碎石樁加CFG樁復合地基承載力特征值不小于308kPa。因此兩者在復合時，需要考慮到極限設置。

1.2.1復合地基承載力設計計算

復合地基承載力計算公式為：

公式中：m1、m2分別指的是長樁體與短樁體這兩者之間所存在的置換率；β1、β2則分別指的是端莊體樁體之間所存在的強度折減數(shù)值；Ra1、Ra2主要指的是長樁體、短單樁這兩個豎向樁體承載能力的特征值，該數(shù)值主要是通過樁身的強度所決定的單樁承載力以及靜載承載力來確定。Ap1、Ap2這兩個數(shù)據(jù)主要指的是長樁體與短樁體這兩者的截面面積；fspk、fsk主要指的是復合地基以及樁間土這兩者自身所具有的承載力特性。

本工程中，經(jīng)過優(yōu)化設計，整個基礎樁位平面布置為正三角形布置， 樁距均為1200mm，長樁、短樁的置換率均為m1=m2=0.101。

（1）CFG單樁豎向承載力特征值及單樁復合地基承載力特征值計算。

單樁豎向極限承載力公式為：

Ru=up∑qsili+Apqp （2）

相應的單樁豎向承載力特征值：

Ral=jRu/2=661.1 kN/2=330.6kN。

CFG單樁復合地基承載力特征值計算公式fspkl為：

fspkl=344.9kPa。

（2）碎石樁設計：設碎石樁復合地基承載力特征值f′spk=120kPa，

由式（4）計算得Ra2=26.3kN。

式中：f′spk為碎石樁處理后地基承載力特征值。

（3）長短樁復合地基承載力特征值計算：

將計算結果代入公式（1）得352.2kPa，此處β1、β2均取0.8。滿足原設計要求。

1.2.2復合地基沉降計算

（1）計算簡圖。

沿豎直方向的計算沉降區(qū)域分為三部分：沿豎直方向的計算沉降區(qū)域分為三部分：長短樁區(qū)域H1、長樁區(qū)域H2、下臥層區(qū)域H3?；A底面處的附加壓力為P0=283kPa。

（2）沉降計算。

長短樁復合地基的沉降由三部分組成，即S=S1+S2+S3。在工程實踐中，對每部分的沉降計算可采用現(xiàn)行建筑地基基礎設計規(guī)范中建議的方法進行計算。長短樁復合地基沉降公式為：

式中：Sc為計算沉降量；SH1為H1區(qū)域的計算沉降量；SH2為H2區(qū)域的計算沉降量；SH3為H3區(qū)域的計算沉降量；ψ為沉降計算修正系數(shù)；P0為基礎底面處的附加壓力（kPa）；Espi為天然土層與樁形成的復合模量或天然土的模量值；Zi、Zi-1分別為基礎底面至第i、i-1層土底面的距離（m）；ai、ai-1分別為基礎底面計算點至第i層土底面范圍內平均附加應力系數(shù)；n1、n2、n3分別為H1區(qū)域、H2區(qū)域、H3區(qū)域內土層數(shù)。地基處理后的變形計算按現(xiàn)行國家標準《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）的有關規(guī)定執(zhí)行。

H1區(qū)域的復合壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ζ倍，ζ值可按下式[3]確定：

H2區(qū)域內的復合壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ζ1倍，ζ1值可按下式[6]確定：

式中：fak

為基礎底面下天然地基承載力特征值；fspkl

為CFG單樁復合地基承載力特征值。地基沉降計算深度Zn根據(jù)規(guī)范應滿足下列條件：

由該深度向上取1m所得的計算沉降量ΔS′n應滿足下式要求：

ΔS′≤0.025ΔS′（8）

根據(jù)規(guī)范計算到第9-1層底滿足沉降計算要求，得總沉降為：

SC=ψ（SH1+SH2+SH3）=0.2×251.05=50.2mm

式中：ψ為沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，由壓縮模量的當量值Es=25.74 MPa 查《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）中表確定。

1.3復合地基檢測試驗

1.3.1檢測內容

（1）碎石樁樁體動力觸探檢驗和樁間土標準貫入檢驗。

（2）CFG單樁豎向載荷試驗。

（3）碎石樁復合地基載荷試驗。試驗載荷板尺寸為1.21m2，碎石樁單樁復合地基承載力p-s曲線。

1.3.2 檢測結論

本文案例工程的碎石樁只要是在地面以下的6至7米左右，碎石樁的密度較低，而7至15米的樁體則具有較高的連續(xù)性以及密度。在對碎石樁采取一定的措施之后，樁間土所存在的液化現(xiàn)象已經(jīng)完全解決掉。CFG樁的單樁豎向承載力特征數(shù)值達到了275kN之后，其極限值能夠達到550kN，完全滿足高層建筑的需求。其碎石樁的復合地基承重特征數(shù)值也達到了120kPa，復合工程設計需要。

1.4 實測沉降數(shù)據(jù)與理論計算的對比

通過對整個建成完成的住宅建筑外墻上所不知的15個沉降觀測點回饋的數(shù)據(jù)來看，均勻鋪設的觀測點數(shù)據(jù)基本一致。通過多統(tǒng)計的數(shù)據(jù)圖標可以明顯看出，在整個住宅建筑的內部裝修完畢之后，建筑所呈現(xiàn)出的平均沉降值為48mm，其計算結果完全符合工程設計要求。

2.結語

總而言之，從這個案例中得知，采用碎石樁和cfg樁結合的復合地基技術，可以解決高層建筑中的地基不穩(wěn)和地基液化的問題，也滿足了基本的沉降度。在施工的過程中，還需要考慮科學的方法，考慮到多種參數(shù)，提高復合地基的承載能力，確保施工能夠保質保量的進行。

【參考文獻】

[1]葛忻聲，龔曉南，張先明.長短樁復合地基有限元分析及設計計算方法探討[J].建筑結構學報，2003（04）.

[2]閆明禮，王明山，閆雪峰，張東剛.多樁型復合地基設計計算方法探討[J].巖土工程學報，2003（03）.

[3]鄧超，龔曉南.長短樁復合地基在高層建筑中的應用[J].建筑施工，2003（01）.