深度修正后有黏結強度的復合地基增強體所受荷載的探討

郭小紅，周載陽

（建設綜合勘察研究設計院有限公司，北京 100007）

0 引 言

根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012）[1]，經處理后的地基當按地基承載力確定基礎底面積及埋深時，復合地基承載力特征值可進行深寬修正。修正后，復合地基的承載力得到一定程度的提高，增大的這部分承載力由增強體和周邊土共同承擔。對于有黏結強度增強體的復合地基來說，增強體實際提供的承載力大于初步設計時估算公式得出的單樁承載力，故在進行增強體樁身強度驗算時也應采用其實際承擔的荷載。本文通過分析規范推薦的復合地基承載力初步設計估算公式與深寬修正規則，得出了有黏結強度復合地基增強體樁身強度驗算公式，該公式與規范推薦的驗算公式有所差異。

1 復合地基承載力修正后有黏結強度的增強體所受荷載

根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012）[1]，有黏結強度的復合地基承載力特征值可按規范推薦公式進行估算：

式中:fspk為復合地基承載力特征值，kPa；λ為單樁承載力發揮系數；aR為單樁豎向承載力特征值，kN；pA為樁的截面積，m2；β為樁間土承載力發揮系數；m為面積置換率；fsk為處理后樁間土承載力特征值，kPa。

當按地基承載力確定基礎底面積及埋深而需要對復合地基承載力特征值進行修正時，對于有黏結強度的復合地基，基礎寬度的地基承載力修正系數應取0，基礎埋深的地基承載力修正系數應取1.0。根據《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2011）[2]，則修正后的復合地基承載力特征值應為：

式中：fspa為深度修正后的復合地基承載力特征值，kPa；γm為基礎底面以上土的加權平均重度，kN/m3；d為基礎埋置深度，m。設計使用深度修正過的復合地基承載力后，豎向增強體與周邊土體承擔的荷載相應增大。關于復合地基樁土荷載分擔比例的關系，多年來已有大量研究證明，褥墊層的材料和厚度基本決定了樁土荷載分擔比例。在此條件下，可以假定修正前后樁土荷載分擔比例（樁土應力比）不變。根據式（1）和式（2）可得:

由式（4）可知修正后的復合地基承載力特征值與未修正前相比，其增大系數為：

假定樁土應力比不變，則單樁豎向承載力特征值Ra與樁間土承載力的增大系數均為K，經深度修正后單樁受到的荷載應為：

2 基礎埋深修正后有黏結強度的復合地基增強體強度的驗算

復合地基增強體的強度是保證復合地基工作的必要條件，復合地基設計時應對增強體樁身強度進行驗算。規范推薦公式為：

式中：fcu為樁體試塊（邊長150 mm立方體）標準養護28 d的立方體抗壓強度平均值，kPa。按基礎埋深修正后，增強體實際的荷載增大對樁身強度提出了更高的要求，此時增強體樁身強度驗算應按實際分配的基底壓力進行驗算，由式（6）和式（7）可得樁身強度fcu應滿足：

規范給出的樁身強度的驗算公式為：

筆者認為此處fspa應為fspk，根據推導式（8）作為有黏結強度增強體的驗算公式更為合理。

3 工程案例

某項目基礎埋深為6.0 m，持力層地基承載力特征值為80 kPa，設計要求進行地基處理，處理后經深度修正的復合地基承載力特征值不小于300 kPa，沉降不大于30 mm。根據巖土工程勘察資料進行CFG樁復合地基處理設計，設計樁徑為400 mm，樁長為12 m，正方形布樁。計算得置換率m=0.056，單樁承載力特征值為439.6 kN，根據式（1）可得復合地基承載力特征值fspk=231.48 kPa，經修正后的復合地基承載力特征值fspa=333.23 kPa，滿足設計承載力要求。此時進行樁身強度驗算，按照規范推薦式（9）可得，樁身強度fcu≥14 620 kPa，即采用標號C15混凝土可滿足要求。按照上文式（8）可得，樁身強度fcu≥16 123 kPa，標號C15混凝土已不能滿足樁身強度要求，而應采用C20混凝土。故采用規范推薦的樁身強度驗算公式可能會有安全隱患。

4 建 議

（1）《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012）[1]推薦的復合地基承載力進行基礎埋深修正后，有黏結強度增強體的樁身強度驗算公式值得商榷。

（2）規范只對修正后的樁身強度提出了驗算要求，而對增大的單樁荷載沒有提出復核要求。一是考慮到由于褥墊層的設置，樁間土對樁的水平側壓力增大了樁側摩阻力，這對提高單樁承載力是有益的。二是設計人員在進行初步設計時采用的單樁承載力會適當偏低，預留一些保險系數。那么復合地基承載力修正后單樁靜載荷試驗是否有必要使用經深度修正后增大的單樁極限荷載進行加載同樣值得探討。