王于剛

（陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 陜西 西安 710018）

1 概述

CFG樁，是在碎石樁基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而發(fā)展起來(lái)的，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結(jié)性強(qiáng)度樁，樁和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。因該法具有振沖擠密和置換作用、承載力提高幅度大、地基變形小等特點(diǎn)，已成為應(yīng)用較廣泛的常用地基處理措施。

CFG樁的處理效果必須對(duì)處理后的地基進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，檢測(cè)內(nèi)容有承載力、地基處理質(zhì)量和均勻性、復(fù)合地基增強(qiáng)體的質(zhì)量等。復(fù)合地基承載力檢測(cè)值或計(jì)算值是評(píng)價(jià)地基處理措施、處理效果的重要指標(biāo)。

目前，CFG復(fù)合地基承載力的計(jì)算方法很多，而現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)無(wú)疑是比較可靠、最直接的方法，其中如何應(yīng)用樁的試驗(yàn)資料（如P～S關(guān)系，其中P、S分別為樁頂荷載和沉降）來(lái)正確評(píng)價(jià)和確定樁的承載力一直是樁基研究工作的一個(gè)重要課題。

2 P～S解析法

影響樁承載能力的因素很多，要建立一個(gè)包括所有因素在內(nèi)的承載力計(jì)算模式是不現(xiàn)實(shí)的。而建立在現(xiàn)場(chǎng)原位靜載試驗(yàn)的P～S表達(dá)式解析法，因其人為干擾小，取值標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，誤差可量化，預(yù)測(cè)效果比較好，尤其是便于采用計(jì)算機(jī)來(lái)分析大量的靜載荷試驗(yàn)資料，可大大減少工作量和計(jì)算時(shí)間。

當(dāng)靜載荷試驗(yàn)加至CFG樁或復(fù)合地基破壞情況下，得到的曲線相對(duì)比較完整，其靜載試驗(yàn)結(jié)果的P～S關(guān)系曲線綜合反映了各種因素對(duì)樁的影響。

因此，本文采用P～S表達(dá)式解析法計(jì)算復(fù)合地基承載力。

2.1 P～S表達(dá)式解析法的計(jì)算模型

當(dāng)試驗(yàn)未加載至復(fù)合地基破壞時(shí)，得到的P～S曲線相對(duì)不完整，因此合理地利用試樁資料來(lái)確定復(fù)合地基極限承載力就顯得十分重要了。P～S表達(dá)式解析法采用的典型計(jì)算模型主要有：雙曲線模型、指數(shù)曲線模型和灰色預(yù)測(cè)模型。

雙曲線模型是一種確定極限承載力的方法，又稱斜率倒數(shù)方法[4][5]，是在工程實(shí)際中用得比較廣泛的一種方法，因?yàn)樗梢曰删€性形式：

式中，P——樁頂荷載，kN；

S——樁頂沉降，mm；

a、b——常數(shù)，確定參數(shù)、時(shí)可用最小二乘法求出比較方便。

令y=S/P，x=S則上式可演變?yōu)榫€性方程：

y=ax+b

按最小二乘法原理，求出式中的參數(shù)a，b。則極限承載力為：

該方法具有要求數(shù)據(jù)少、計(jì)算簡(jiǎn)單而嚴(yán)密、精度高等特點(diǎn)，可以利用已知數(shù)據(jù)對(duì)單樁的豎向抗壓極限承載力進(jìn)行預(yù)測(cè)，為靜載荷試驗(yàn)提供了可行的預(yù)測(cè)工具，已成為復(fù)合地基承載力計(jì)算的常用模型。

2.2 實(shí)例工程應(yīng)用

某房建工程，場(chǎng)地地貌單元為黃河沖積平原，地形比較平坦，地層起伏較大。地層主要由粉土、粉質(zhì)粘土、粗砂及粉砂組成，第4層粉土為液化土層，液化等級(jí)為輕微。場(chǎng)地類別為Ⅲ類，建筑場(chǎng)地特征周期為0.45s，本場(chǎng)地應(yīng)屬對(duì)建筑抗震的不利地段。地基采用素混凝土樁（CFG樁）處理，設(shè)計(jì)總樁數(shù)1219根，有效樁長(zhǎng)10.5m，樁徑400mm，樁間距1200mm×1200mm，以正方形和三角形布置。第⑧層粉細(xì)砂層為樁端持力層，樁頂標(biāo)高-5.93m，樁底標(biāo)高-16.43m，樁身強(qiáng)度C20砼。要求處理后的復(fù)合地基承載力特征值≥380kPa。

2.2.1 試驗(yàn)裝置和方法

采用堆重平臺(tái)反力裝置，油壓千斤頂加載。本次復(fù)合地基載荷試驗(yàn)壓板采用1.2m×1.2m正方形鋼板，荷載采用安裝在千斤頂上的油壓傳感器測(cè)定，沉降量采用安裝在基準(zhǔn)梁上的位移傳感器測(cè)定。

加荷方法按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）規(guī)定的慢速維持荷載法進(jìn)行，試驗(yàn)步驟為加載、分級(jí)記讀數(shù)據(jù)、終止加荷、卸荷。

圖1 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)裝置示意圖

表1 單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果

加荷：分8級(jí)加載，按最大加載量760kPa計(jì)算，每級(jí)荷載95kPa。

分級(jí)記讀：每級(jí)加荷前后各讀記承壓板沉降一次，以后每半小時(shí)讀記一次，達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后，加下一級(jí)荷載。

終止加荷：達(dá)到終止加荷條件時(shí)，終止加荷。

卸荷：分4級(jí)等量進(jìn)行，每卸一級(jí)，間隔半小時(shí)讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔三小時(shí)讀記總回彈量。

2.2.2 雙曲線模型應(yīng)用

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)樁布設(shè)，選取了7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行了單樁的載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

利用表達(dá)式解析法來(lái)求各個(gè)工程場(chǎng)地CFG樁的地基極限承載力，先將野外現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)記錄送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用雙曲線模型計(jì)算出各自相應(yīng)的復(fù)合地基極限承載力，1號(hào)～7號(hào)七個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的單樁復(fù)合地基承載力特征值均為380kPa。故該場(chǎng)地復(fù)合地基承載力特征值為380kPa，滿足工程要求。

同時(shí)，本文對(duì)實(shí)際工程中若干未做到極限階段的試樁做了推測(cè)計(jì)算，對(duì)部分CFG樁復(fù)合地基承載力靜載試驗(yàn)實(shí)測(cè)值與雙曲線計(jì)算模型值進(jìn)行了對(duì)比分析，計(jì)算的誤差是較小的，效果是理想的。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的單樁原位試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用解析法中的雙曲線模型，計(jì)算得到場(chǎng)地的復(fù)合地基承載力，并與實(shí)際工程中的靜荷載試驗(yàn)實(shí)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比分析，表明雙曲線模型計(jì)算結(jié)果合理，能通過(guò)試驗(yàn)樁的檢測(cè)結(jié)果較好地反映CFG樁地基處理效果及質(zhì)量，為下步工程施工把好基礎(chǔ)質(zhì)量關(guān)。陜西水利

[1]龔曉南．地基處理手冊(cè)（第三版）[M]．中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.6．

[2]王恩遠(yuǎn)，吳邁.工程實(shí)用地基處理手冊(cè)[M]．中國(guó)建材工業(yè)出版社，2005.7．

[3]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79—2012）[S]．2012.8．

[4]安新正.邯鄲地區(qū)粉噴樁復(fù)合地基承載力可靠度分析與研究[D].華北水利水電學(xué)院，2005．[5]趙國(guó)藩，曹居易，張寬權(quán).工程結(jié)構(gòu)可靠度[M].大連：水利電力出版社，1984．