摘要：CFG桩技术在软弱地基处理中应用非常广泛，该工艺施工速度快，地基承载力提高明显，社会经济效益显著；工后地基承载力检测工作技术难度较高，受制于很多主客观因素。本文就结合作者的实际设计、施工和检测经验，对复合地基承载力的承载力影响因素及检测关联因素进行了分析讨论，为相关从业人员的提高借鉴和参考。
关键词：复合地基；承载力；检测技术；影响因素
前言
在如今，CFG桩复合地基已获得广泛认可，并在全国范围内获得推广。与之对应《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012），为工程技术人员CFG桩复合地基设计、施工、检测工作提供了一定的技术参考依据。不过在对复合地基的承载力确定与检测方面，不同的地区情况不同所采取的方法也相应有所差别，对于这一点需要我们特别加以注意。为此，本文在此简述复合地基承载力检测技术并分析其影响因素。
1复合地基承载力的确定
要确定合理的复合地基承载能力，就需要从设计与竣工验收阶段两个阶段进行研究。
1.1设计阶段
在进行复合地基设计时，首先必须要了解地基规范里涉及的相关规定：要依据现场复合地基载荷试验所得数据对地基承载力特征值加以确定。初步设计的时候，也可以按照下列式子进行估算：
Fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk
在式中：Fspk通常是作为复合地基承载力的特征值（kps）
M---面积置换率
Ra---表示单桩的竖向承载力的特征值（kN）
Ap---桩的截面积（㎡）
β---桩间的土承载力折减系数，一般情况下需要参考当地工程的以往施工经验进行取值，如果没有以往经验可以做依据参考，可取0.75-0.95，如果是天然地基，在地基承载力较高时取大值
Fsk---桩间土承载力的特征值（kps），通常需要参考地区的经验进行取值，如果没有经验可做依据可以取天然地基承载力特征值
实际施工中如果有条件基础，要在拟建设施工场地做载荷试验，从而为设计提供源自现场的可靠参数。通常一般情况下难以在现场试验从而难以得到现场参数，此时，可基于以往工程实践所得经验与以上公式在没有试验资料情况下估算复合地基承载力，不过要注意Ra、β、fsk等参考取值确定上要尽量合理，以使结果更有参考价值。纵观以往研究情况，公式的计算结果通常不会比载荷试验结果更大。
1.2竣工验收阶段
在进行复合地基设计阶段要用上述公式对复合地基承载力的规范要求进行估算以确定复合地基设计参数。在竣工阶段能否只做到单桩静载试验，用单桩承载力Ra和地质报告所提供的天然地基承载力fsk按照公式计算所确定出来的复合地基承载力的特征值是需要说明的一个重要问题。
第一，加固后的桩间土承载力的特征值fsk和天然地基承载力的特征值fak并不相同，一般来说fsk=a×fak。在这里a通常是指的桩间土的承载力的提高系数，对于那些挤密效果较好的土体可以应用振动挤土成桩工艺，因为土体密度的增加与桩对土的侧向约束所产生的作用力，通常fsk会远远比fak要大的多，由此一来采用单桩承载力Ra与天然地基承载力fak的方式来确定复合地基的承载力和实际测量值经过对比的话会发现存在较大误差。而即使采用单桩静载试验Ra与桩间土静载试验所得结果fsk以以上公式来计算复合地基的承载力，β取值可能会因测试人员的不同，导致结果各不相同，从而使得计算结果没有了参考价值，无法得出有效的地基承载力。因此，复合地基竣工验收时必须用复合地基载荷试验来确定承载力。
2承载力影响因素分析
2.1桩体影响分析
在复合地基中桩体强度模量和桩间土相比值更大。在有荷载的情况下，桩的压缩性会比桩间土的压缩性小得多，在桩顶部的应力会比桩间土的表面应力大。从基础上传递到复合地基上的应力就会渐渐向桩体移动并最终聚集。桩体可以通过把位于自身上部的荷载作用力向土层的较深处不断传递以减少桩间土荷载的负担，从而在另一角度以另一种方式加强了整体承载力。通常来说经过复合地基施工地基的承载力比天然地基的承载力增加的更多、沉降量也有一定减少，从而在质量上更具优势，具有更高的可靠性与稳定性。桩体会随着刚度的加强而发挥出更大的作用从而可以使复合地基的整体承载能力更进一步的获得加成效果。这就是CFG桩复合地基与一般的常见的散体桩相比一大不同之处。另外桩体还对桩间土有挤密效果。在承受荷载的情况下桩体非但不会膨胀变大变形，反而可以将承受荷载力以桩周围的侧摩附力、桩端阻力传导到深层的地基土体，从而可以承受更多的荷载。桩体还有透水性，具备一定排水效果，可以促进孔隙水压力消散、有效应力增长，可以有效提升桩间土强度，从而提升复合地基承载力。
桩径的大小会影响复合地基的置换率，假设桩体需要承担与加固相同的面积，那么桩体桩径越大置换率越大、相应的处理区域复合模量就越大、复合地基整体承载力就越高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果桩体的长度不一样，依然假设要承担相同的荷载力，那么桩体和桩间土就会承担不同的应力，表现为桩长度越长，桩就需要承担更高的荷载，越短承担荷载越小，从桩间土压缩变形来看，越长的桩体压缩变形越小；越短的桩体桩间土要承受的基础荷载越多，沉降变形越大。由此可知桩长可增大加固区深度，桩体越长复合地基承载力越高变形可能性越小。
2.2褥垫层影响因素分析
《建筑地基处现技术规范》规定桩顶同基础间要设150-300毫米厚褥垫层一道。通常以碎石、灰土作为褥垫层材料，如果以碎石为材料，砂石最大粒径要控制在30毫米以内。
褥垫层厚度会直接影响到负荷地基的承载力，褥垫层会使桩与桩间土永远处于共同受力状态，以褥垫层厚度调整调解桩、土之间荷载分配。如果褥垫层设置厚度小于需求量，基础底部会出现应力集中，导致桩冲切基础，桩承担了主要荷载力，桩间土功能反而没有有效发挥，这与褥垫层设置目的相违背。为解决这一问题，就必须增加基础厚度或额外增设配筋，这无疑增加了工程量与造价，得不偿失；而如果褥垫层厚度设置远超过了需求值，就会导致桩体与桩间土所受的应力无限趋向相等受力形成均摊荷载局面，费力设计的桩体结构高承载能力难以体现，就不能体现符合地基的应用价值，实际承载力会与天然地基相差无几。所以，设计CFG桩复合地基必须要注意褥垫层厚度设置在合理范围。
2.3施工工艺影响分析
通常CFG桩可以选用以下四种工艺进行施工：（1）长螺旋钻孔灌注成桩；（2）长螺旋钻中心压灌成桩；（3）泥浆护壁成孔灌注成桩；（4）振动沉管灌注成桩。4种工艺有各自不同的适用范围和适用条件：前三种工艺隶属于排土置换成桩工艺，第四种振动沉管灌注成桩属于挤土施工工艺；第一种工艺通常应用在地下水位以上粉土、素填土、中密或高密砂土；第二种工艺通常在对施工噪音与污染物排放要求高的城区使用；第三种工艺用于地基位于地下水位以下的粉土、砂土、填土等土质地基中；第四种工艺常用于粉土、黏性土和素填土等土质地基，不过因为本质是挤土工艺所以地面隆起是需要注意的问题。
2.4置换率的影响分析
桩的承载力与桩间土的承载力加成是复合地基的整体承载力，从能力上讲，桩承载力比桩间土高得多，且桩长桩径一定的情况下桩间距越小置换率越大，地基承载力就越高。复合地基的承载越高，产生的沉陷就越小。如果过于依靠桩承载，桩间距越大置换率越小，地基承载力越低。置换率为调节桩与桩间土荷载比提供依据，通常置换率0.04-0.08最为合理。
3载荷板试验影响因素分析
3.1载荷板面积因素
复合地基检测中常用的承压板面积有0.5㎡、1.0㎡、2.0㎡，不同面积对试验结果影响不同，根据工程经验，承载力检测结果与承压板面积近似成反比，面积越大，结果就越是接近工程结构物的实际状态；因此，建筑地基处理技术规范规定承压板面积应根据土层厚度来进行确定，且注意不能小于1.0平方米，对于夯实地基，不应小于2.0平方米。
3.2承压板刚度因素
承压板的平面内刚度随面积增大而减小，刚度将直接影响承载力检测结果，刚度越大，越贴合工程实际情况；因此通常在载荷板试验中，必须对承压板的刚度进行严格控制，也就是要严格控制承压板的厚度指标。
3.3找平层因素
一般而言，找平层砂料颗粒越均匀，厚度越薄，越平整，结果越真实，并且要保证承压板与找平层密切接触。
3.4承压板位置因素
荷载试验时，应保证承压板中心与CFG桩中心重合，如果偏离较大，将明显影响试验结果。
3.5基准桩和基准梁因素
根据规范要求及工程检测经验，基准桩应有足够的刚度，并且插入土体较大深度，一般大于1m；基准桩一般间距6m左右；注意基准梁必须要有足够的刚度，以保证不会发生震颤；基准梁据承压板的净距离不小于2m；基准桩和基准梁的本身刚度质量以及安装精度都将会明显影响试验的最终结果。
3.6加载与卸载制度
试验中，应严格按照加载与卸载制度执行，严禁缩短加载与卸载时间间隔；
3.7严格执行终止加载制度
当发现板周土明显出现挤出、沉降急剧增大、沉降速率不稳定或累计沉降量超过限定值等情况的时候，应立即停止加载。
结束语
复合地基承载力和很多因素有关，主要包括桩体材料及强度、桩体置换率、褥垫层材料及强度等；在竣工后载荷板试验中，试验影响因素非常多，试验人员应严格按照规范规程的要求，并且充分考虑既往经验及工程实际，甚至建议可以采取一定的技术措施，保障载荷试验更贴近工程实际状况。
参考文献
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[3]JGJ79-2012,建筑地基处理技术规范[S].
论文作者:刘长军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/29
标签：地基论文; 承载力论文; 荷载论文; 褥垫论文; 压板论文; 地基承载力论文; 特征值论文; 《基层建设》2017年第15期论文;