孫建飛 （無錫蘇源檀溪灣置業(yè)有限公司，江蘇 無錫 214000）

“CFG+筏板”是一種是一種常見的高層建筑技術(shù)形式，能夠有效提升地基承載力，從而達(dá)到地基承載力要求。在“CFG+筏板”基礎(chǔ)設(shè)計(jì)當(dāng)中，沉降計(jì)算是較為重要的內(nèi)容，也是影響CFG樁布置的重要因素。目前階段對于CFG樁的沉降計(jì)算主要依據(jù)文克勒地基模型經(jīng)典計(jì)算方法，并沒有考慮上部結(jié)構(gòu)對地基沉降的影響。但是在實(shí)際當(dāng)中上部結(jié)構(gòu)剛度會對基礎(chǔ)所施加的地基反力造成較大影響，進(jìn)而影響到基礎(chǔ)沉降[1]。在文章當(dāng)中以傳統(tǒng)文克勒地基模型為基礎(chǔ)，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)剛度對地基反力進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，從而進(jìn)一步滿足地基承載力的要求。該計(jì)算方法在實(shí)際工程中的應(yīng)用能夠有效克服傳統(tǒng)計(jì)算方法無法準(zhǔn)確計(jì)算沉降值的缺陷，為工程設(shè)計(jì)提供新的依據(jù)。

1 “CFG+筏板”樁筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)改進(jìn)算法

1.1 “CFG+筏板”樁筏基礎(chǔ)地基剛度調(diào)整方式

“CFG+筏板”樁筏基礎(chǔ)地基剛度調(diào)整方式主要有以下三種方式：①對于大底盤高層建筑，由于高層建筑底部荷載相對較大，因此，筏板厚度需要增大，同時(shí)，采用CFG樁進(jìn)行地基加固，而裙房部分則采用天然地基，從而達(dá)到降低不均勻沉降的目的；②對于核心筒結(jié)構(gòu)，除了增大核心筒位置筏板厚度之外，外圍框架柱部分還可以通過減少CFG樁長與樁徑以及擴(kuò)大間距的方式進(jìn)行調(diào)整；③對于一般結(jié)構(gòu)形式，必須要保障平均基地壓力滿足要求，即在筏板范圍之內(nèi)CFG樁需要均勻布置[2]。

現(xiàn)代有限元計(jì)算軟件的發(fā)展，允許前兩種形式的基礎(chǔ)計(jì)算可以通過子筏板劃分的計(jì)算方式進(jìn)行。計(jì)算機(jī)可以根據(jù)所輸入的工程地質(zhì)條件進(jìn)行不同區(qū)域沉降計(jì)算，并考慮地基剛度的協(xié)調(diào)變形。在下文當(dāng)中筆者將對第三種方式的改進(jìn)算法進(jìn)行分析。

1.2 改進(jìn)算法

該改進(jìn)算法主要針對非大底盤結(jié)構(gòu)與非核心筒結(jié)構(gòu)，其主要原理是通過基礎(chǔ)平面以及地質(zhì)條件的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)計(jì)算改進(jìn)。首先，需要將不規(guī)則的筏板基礎(chǔ)進(jìn)行等效處理，將其等效為矩形，矩形的寬度選擇原筏板大多數(shù)部位的寬度B，等效矩形的長度則選擇為S/B（S為筏板面積）。在進(jìn)行地質(zhì)條件轉(zhuǎn)化時(shí)為了使得地基土的壓縮模量具有一定的代表性，對于低壓縮性土來說選擇最深標(biāo)高勘探孔作為層頂標(biāo)高，而其他土層則取平均值，地質(zhì)條件轉(zhuǎn)化之后的示意圖如圖1中所示[3]。

圖1 轉(zhuǎn)化之后的地質(zhì)剖面圖

分別按照式1～3計(jì)算轉(zhuǎn)化之后的等效矩形筏板在簡化之后的剖面地質(zhì)條件之下，地基處的土自重應(yīng)力以及附加應(yīng)力，在進(jìn)行沉降計(jì)算時(shí)土體的壓縮模量依然選擇勘察報(bào)告中所提供的數(shù)據(jù)。

其中：γm—轉(zhuǎn)化之后矩形中心基底形心以上土層的加權(quán)平均重度，地下水位以下區(qū)浮重度。

d—基礎(chǔ)埋深；

γi—轉(zhuǎn)化之后矩形基底形心之下，第i土層的重度；Zi—轉(zhuǎn)化之后矩形基底形心之下，第i土層的厚度；

l與b—轉(zhuǎn)化之后矩形的長和寬的1/2.

則擴(kuò)撒應(yīng)力應(yīng)該計(jì)算到的深度z為：

使用Excel表格中的函數(shù)調(diào)用功能，將式1～4編輯成表格，從而快速計(jì)算出基底中心處不同土層的自重應(yīng)力以及附加應(yīng)力，避免在計(jì)算時(shí)需要進(jìn)行查表并需要進(jìn)行大量計(jì)算。

2 工程案例

某高層住宅為23層，剪力墻結(jié)構(gòu)，地下2層，基底標(biāo)高-7.750m，地下水位為-10.000m，標(biāo)準(zhǔn)組合下基底平均反力值為418kPa，準(zhǔn)永久組合下基底平均反力值為398kPa，轉(zhuǎn)化之后的地質(zhì)條件如下表中所示，在下表中壓縮模量即是根據(jù)筆者所制作的Excel表格得出的。

在本項(xiàng)目當(dāng)中經(jīng)計(jì)算CFG樁長應(yīng)采用400mm，樁長15m，采用1.45m的正方形布樁方式。

在根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行該項(xiàng)目當(dāng)中的復(fù)合地基沉降計(jì)算時(shí)，筏板采用原始筏板尺寸，并將筏板范圍內(nèi)的所有勘探孔的數(shù)據(jù)輸入到軟件當(dāng)中，復(fù)合地基范圍內(nèi)的土層壓縮模量取為轉(zhuǎn)化之后土層的 2.1 倍（ξ＝fspk/fak＝420/200＝2.1）[4]。同濟(jì)啟明星公司所開發(fā)的PILE2000軟件是通過文克勒地基模型進(jìn)行CFG樁復(fù)合地基沉降計(jì)算，同時(shí)還能考慮異型筏板、筏板附加荷載以及不同土層厚度的影響，因此選擇PILE2000軟件進(jìn)行本項(xiàng)目CFG樁復(fù)合地基沉降計(jì)算，并將沉降值乘以0.8的折減洗漱可以得到最終的地基變形值，如下圖2中所示。

轉(zhuǎn)化后的土層物理力學(xué)指標(biāo)

圖2 該項(xiàng)目CFG復(fù)合地基沉降理論計(jì)算分布（單位：mm）

該項(xiàng)目實(shí)際沉降觀測結(jié)果如下圖3中所示（4號與18號點(diǎn)位因失效無法進(jìn)行觀測），通過對比分析可以發(fā)現(xiàn)，上文中所論述的方法與實(shí)際沉降之間基本保持一致，具有一定的有效性[5]。

圖3 該項(xiàng)目CFG復(fù)合地基沉降實(shí)際觀測結(jié)果分布（單位：mm）

3 結(jié)語

文章提出了一種同時(shí)考慮相互影響以及不同土層厚度影響的計(jì)算方法，該方法與實(shí)際觀測結(jié)果無明顯差異，在實(shí)際工程中的應(yīng)用較為簡單，同時(shí)也復(fù)合相關(guān)規(guī)范規(guī)定，可以作為工程設(shè)計(jì)人員的參考依據(jù)[6]。