呂恒柱， 侯善民， 徐從榮

(南京金宸建筑設(shè)計(jì)有限公司， 南京 210019)

0 引言

傳統(tǒng)的復(fù)合地基一般采用碎石樁、砂樁等散體材料組成柱狀加固體與樁間土共同承擔(dān)荷載，主要應(yīng)用于軟土地基。上述散體材料組成的樁體在荷載作用下，水平向會(huì)產(chǎn)生鼓脹變形，且樁體沿樁身深度方向傳遞豎向荷載時(shí)存在臨界樁長(通常較短)，超過此長度，再增加樁長，其承載力提高并不顯著，故傳統(tǒng)復(fù)合地基豎向承載力較原狀土提高幅度有限，多應(yīng)用于處理多層建筑地基。

近年來，隨著房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展，多層建筑逐步被高層建筑替代，為適應(yīng)地基承載的需要，各地已有許多采用剛性樁作為復(fù)合地基增強(qiáng)體的成功案例[1-4]，其通過增強(qiáng)樁體強(qiáng)度，以提高樁體有效樁長和單樁的荷載承載能力，從而提高地基承載力。其中，CFG樁是最早廣泛應(yīng)用于復(fù)合地基的剛性樁，其他剛性樁還有素混凝土樁、鉆孔灌注樁、預(yù)制混凝土樁等，凡是采用上述剛性樁作為豎向增強(qiáng)體的復(fù)合地基，統(tǒng)稱為剛性樁復(fù)合地基，這為承載力較高但經(jīng)修正后仍無法滿足天然地基要求的基礎(chǔ)方案提供了新的設(shè)計(jì)思路。剛性樁因樁身材料的不同，剛度有所差異，如CFG樁和素混凝土樁相較于鉆孔灌注樁和預(yù)制混凝土樁而言，前兩者為低剛度樁，后兩者為高剛度樁。本文基于兩例采用不同剛性樁復(fù)合地基百米高層住宅，對基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)過程及竣工后的沉降觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行探討，闡明在工程項(xiàng)目中選擇不同類型地基增強(qiáng)體的區(qū)別與注意要點(diǎn)。

1 CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

1.1 工程概況及場地地質(zhì)情況

合肥中央天駿項(xiàng)目位于合肥市徽亳路以東地塊，包括8棟33層高層住宅和1棟28層高層住宅，地下為整體車庫，總建筑面積為25.8萬m2，其中地上總建筑面積為21.4萬m2，地下面積為4.4萬m2，單體均采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度(0.1g)，場地類別為Ⅱ類，屬于抗震一般地段。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。該項(xiàng)目已于2011年底竣工，目前各單體沉降觀測數(shù)據(jù)已趨于穩(wěn)定且符合設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目竣工實(shí)景圖見圖1。

場地土構(gòu)成順序自上而下為：①層雜填土，層厚0.70～9.90m，軟塑～可塑狀態(tài)，狀態(tài)不均勻；②層粉質(zhì)黏土，層厚0.50～0.70m，可塑狀態(tài)，飽和，含粉細(xì)砂等，其靜力觸探比貫入阻力PS=1.60～1.80MPa；③1層黏土，層厚0.00～3.40m，硬塑狀態(tài)，PS=2.10～2.40MPa；③2層黏土，層厚0.00～5.10m，硬塑狀態(tài)，PS=2.80～3.60MPa；③3層黏土，層厚22.90～27.80m，硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)，PS=4.00～5.50MPa；④層強(qiáng)風(fēng)化砂巖，層厚2.80～6.40m，狀態(tài)密實(shí)，表面已經(jīng)風(fēng)化成壤及砂，無水可鉆進(jìn)，屬于極軟巖；⑤層中風(fēng)化砂巖，該層未揭穿，堅(jiān)硬(密實(shí))狀態(tài)，巖體較完整，厚～中厚層狀，屬極軟巖，其巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V類。工程典型地質(zhì)剖面見圖2。各土層樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)建議取值見表1。

1.2 基礎(chǔ)選型與設(shè)計(jì)

合肥當(dāng)?shù)匕倜赘邔蛹袅Y(jié)構(gòu)住宅普遍采用的基礎(chǔ)形式有以下三種：鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(簡稱管樁)和CFG樁復(fù)合地基。以本工程13#樓為例，該單體33層，結(jié)構(gòu)主屋面結(jié)構(gòu)高度99m，單層地下室層高4.6m，頂板上覆土厚1.2m，即埋深5.8m，基礎(chǔ)初步采用1.8m厚平板式筏板，充分利用天然地基承載。同時(shí)，為減小基底壓力，降低復(fù)合地基承載提高幅度，筏板邊緣自周邊剪力墻外邊緣擴(kuò)大1～2m不等。地下室底板位于③3層黏土，承載力特征值為320kPa，根據(jù)基礎(chǔ)規(guī)范[5]，修正后的地基承載力特征值為：

圖1 項(xiàng)目竣工實(shí)景圖

圖2 典型地質(zhì)剖面圖

各土層樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)建議取值/kPa 表1

式中:fa為修正后的地基承載力特征值；fak為地基承載力特征值；ηb，ηd為基礎(chǔ)寬度和埋置深度的地基承載力修正系數(shù)，分別取0.3，1.6；γ為基礎(chǔ)地面以下土的重度；γm為基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度；d為基礎(chǔ)埋置深度。

經(jīng)JCCAD軟件計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)組合下的結(jié)構(gòu)基底平均反力pk為484kPa。故采用天然地基不能滿足承載要求，考慮本工程總面積大、基礎(chǔ)造價(jià)高，經(jīng)基礎(chǔ)方案論證，初選CFG復(fù)合地基和管樁復(fù)合地基兩種方案，其樁徑、樁長、樁距等參數(shù)經(jīng)現(xiàn)場試樁后，再綜合成樁工藝、工期和造價(jià)等多種因素比選后確定。

底板下③3層黏土厚度大、承載力高，無論采用CFG樁或管樁均可以此層為持力層。為使復(fù)合地基方案較為經(jīng)濟(jì)，預(yù)設(shè)修正后的復(fù)合地基承載力大于基底平均反力一定范圍即可，設(shè)計(jì)樁徑為400mm，樁間距為1.7m×1.7m，樁長則根據(jù)所需承載力反算得出。復(fù)合地基承載力特征值根據(jù)地基處理規(guī)范[6]式(9.2.5)計(jì)算，即：

(1)

由地基處理規(guī)范[6]式(7.1.5-1)可知：

則有：

可得Ra=694kPa。

由表1可知③3層黏土不同樁型的樁側(cè)阻和端阻參數(shù)值，根據(jù)地基處理規(guī)范[6]式(9.2.6)可知：

Ra=qsia×L×up+qpa×Ap

(2)

式中：L為管樁樁長；up為管樁周長；qsia，qpa取值：CFG樁按鉆孔樁取值，管樁按預(yù)制樁取值。

根據(jù)式(2)可求得CFG樁樁長L1=10.7m，管樁樁長L2=5.3m，實(shí)際工程試樁分別取整，即CFG樁樁長取11m，管樁樁長取6m。為保證兩種基礎(chǔ)形式的可行性，分別按兩種設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行工程前試樁。

1.2.1 CFG樁復(fù)合地基試樁

根據(jù)地基處理規(guī)范[6]式(9.2.7)，CFG樁樁體抗壓強(qiáng)度平均值需滿足：

根據(jù)試樁荷載，CFG試樁樁身混凝土強(qiáng)度采用C30，而工程樁樁身混凝土強(qiáng)度取C25即可滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求?？紤]建設(shè)場地范圍內(nèi)土層分布均勻，穩(wěn)妥起見，在單體范圍之外的場地完成三根CFG樁的成樁，開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行單樁和復(fù)合地基抗壓靜載荷試驗(yàn)，三根CFG樁單樁豎向靜載試驗(yàn)最大加載值分別為1 560，1 600和1 620kPa，單樁復(fù)合地基最大加載值均為1 200kPa，超過設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)值500kPa約200%。在加載范圍內(nèi)，各試點(diǎn)的荷載-沉降(Q-s)曲線均為緩變形曲線，最大加載值1 560，1 600，1 620kN對應(yīng)的最大沉降量分為39.62，38.42，42.58mm。根據(jù)地基處理規(guī)范[6]第B.0.10條，取載荷板寬度的6%的沉降量(本次試驗(yàn)按102mm取值)對應(yīng)的荷載值為極限荷載，當(dāng)最大沉降小于載荷板寬度的6%時(shí)，取最大加載值為極限荷載，即CFG復(fù)合地基承載力極限為1 200kPa，則承載力特征值取600kPa。

1.2.2 管樁復(fù)合地基試樁

管樁采用直徑400mm高強(qiáng)管樁，由自然地面靜壓成樁，含自然地面至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高段共11m，穿越③1和③2層，進(jìn)入③3層5～6m，由地勘報(bào)告可知，上述3層黏土均為硬塑狀態(tài)，靜力觸探比貫入阻力PS值大，現(xiàn)場壓樁困難，施工速度緩慢，另外采用了引孔及樁端加樁靴等輔助措施。三根單樁靜載試驗(yàn)均達(dá)到了1 600kN試樁要求值，且Q-s曲線較CFG樁平緩，最大沉降量小，回彈量高，兩類樁基靜載試驗(yàn)Q-s曲線對比見圖3。

鑒于CFG樁單樁復(fù)合地基載荷板試樁結(jié)果情況良好，管樁復(fù)合地基載荷同理可達(dá)設(shè)計(jì)要求，管樁單樁復(fù)合地基載荷板試驗(yàn)不再贅述。

圖3 單樁靜載試驗(yàn)Q-s曲線對比

結(jié)合上述兩種現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)結(jié)果及施工過程所反映出的情況，最終采用CFG樁復(fù)合地基作為工程基礎(chǔ)。即CFG樁樁長為11m，樁徑為0.4m，樁間距為1.7m×1.7m，單樁承載力特征值為700kPa，13#單體CFG樁總根數(shù)為397根。單體基底面積為640m2，基底范圍平均壓力為484kPa；筏板自基底范圍平均外延1.7m，總外延面積為337m2，外延部分考慮地下室頂板覆土、地下室結(jié)構(gòu)自重及筏板基礎(chǔ)自重等，外延面積范圍內(nèi)平均壓力為85kPa，即筏板自重及以上承擔(dān)荷載總壓力為338 573kN，全部397根CFG樁承載力為277 900kN。設(shè)K值為所有CFG樁樁體承載能力與基底總壓力的比值，則此單體K=0.82。

因CFG樁樁底位于③3層黏土中，其承載力特征值為320kPa，小于剛性樁復(fù)合地基承載力，需驗(yàn)算樁底處土層承載力是否滿足要求。由上述可知，基礎(chǔ)底面平均壓力pk=484kPa，CFG樁長11m范圍內(nèi)土體自重壓力pc=γ0d′=20×11=220kPa，則基礎(chǔ)底面處的平均壓力pz=pk+pc=484+220=704kPa。而CFG樁樁端的地基承載力特征值fa經(jīng)深度修正后為：

經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。其余下臥④層強(qiáng)風(fēng)化砂巖和⑤層中風(fēng)化砂巖經(jīng)驗(yàn)算亦滿足承載要求，計(jì)算從略。

1.3 基礎(chǔ)沉降計(jì)算與分析

高層建筑的地基基礎(chǔ)不但要滿足基底承載力的要求，還需計(jì)算其沉降變形是否滿足相關(guān)規(guī)范的限值要求。剛性樁復(fù)合地基沉降一般情況下來自四個(gè)方面：褥墊層的壓縮量，樁體的壓縮量，樁上、下端的刺入量以及樁下土層的壓縮量。其中，褥墊層的總厚度一般在200～400mm，其壓縮量有限，且大部分發(fā)生在施工階段，可以忽略不計(jì)；樁體壓縮量也不大，可采用彈性理論計(jì)算樁體軸向壓縮量；因此，地基沉降量主要為基底下土層的壓縮變形量，可由規(guī)范理論公式、軟件計(jì)算求取及實(shí)際觀測得到。

1.3.1 由基礎(chǔ)規(guī)范[5]理論公式計(jì)算沉降量

理論計(jì)算按基礎(chǔ)規(guī)范[5]第5.3.5條和第7.2.10條的相關(guān)公式，即復(fù)合地基最終變形量s為：

s=ψsps′

式中：Ai為加固土層第i層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值;Aj為加固土層下第j層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值；Esj為加固土層以下第j層土的壓縮模量，MPa；Espi=ξ·Esi，ξ=fspk/fak，其中Espi為復(fù)合地基處理范圍內(nèi)第i層土修正后的壓縮模量，MPa；ξ為復(fù)合土層的壓縮模量提高系數(shù)，將基底下復(fù)合地基承載力特征值600kPa(實(shí)際靜載荷試驗(yàn)值)和天然地基承載力特征值320kPa帶入，可得ξ=600/320=1.88，從而可求出復(fù)合地基各土層Espi。

1.3.2 由JCCAD軟件計(jì)算沉降量

考慮本工程1.8m厚筏板的基礎(chǔ)剛度和上部33層剪力墻結(jié)構(gòu)的整體剛度均較大，采用軟件中剛性底板假定方法進(jìn)行沉降計(jì)算，相較于1.3.1小節(jié)的理論公式，軟件計(jì)算僅將結(jié)構(gòu)荷載傳遞給基礎(chǔ)來計(jì)算沉降，而忽略上部整體剛度的影響。軟件整體計(jì)算可考慮地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)相互作用的影響，能夠比較真實(shí)地反映基礎(chǔ)的實(shí)際受力狀態(tài)，可以作為沉降量計(jì)算的補(bǔ)充，沉降計(jì)算結(jié)果見圖4。

圖4 建筑物沉降計(jì)算結(jié)果/mm

由圖4可以看出，基礎(chǔ)平均沉降量為22.5mm，最大沉降量為23.8mm，最小沉降量為20.9mm，單體整體沉降較均勻，遠(yuǎn)小于基礎(chǔ)規(guī)范[5]規(guī)定的容許平均沉降量200mm的限值。

1.3.3 實(shí)際觀測的沉降量

根據(jù)13#樓的平面情況，該樓共布設(shè)了10個(gè)沉降觀測點(diǎn)，除4個(gè)角點(diǎn)外，南北側(cè)各3個(gè)點(diǎn)。自施工至地上8層開始沉降觀測，至結(jié)構(gòu)主體封頂及封頂后一段時(shí)間，各觀測點(diǎn)累計(jì)沉降量在20.53～16.91mm不等，整體沉降均勻，樓體平均沉降量為19.26mm，最大沉降在東北角點(diǎn)，最小沉降在西南角點(diǎn)，最大差異沉降為3.62mm。單體側(cè)面荷載、沉降量和時(shí)間進(jìn)程曲線圖見圖5。觀測末期各點(diǎn)沉降速率介于0.088～0.014mm/d之間，由測量規(guī)范[7]的相關(guān)條文可知，主體已處于沉降穩(wěn)定階段，且觀測期間未發(fā)現(xiàn)陡降等沉降異常，符合正常沉降規(guī)律。沉降觀測數(shù)值與JCCAD軟件計(jì)算的沉降量相接近，兩者僅為規(guī)范理論計(jì)算值的70%。

圖5 13#樓荷載、沉降量-時(shí)間進(jìn)程曲線

2 管樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

2.1 工程概況及場地地質(zhì)情況

淮安恒大名都項(xiàng)目位于淮安市清浦區(qū)生產(chǎn)路以南地塊，工程一期總建筑面積33萬m2，包括11棟32～33層住宅樓，建筑高度約99m。該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度(0.1g)，場地類別為Ⅱ類，均采用剪力墻結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目已于2012年竣工，目前各項(xiàng)沉降觀測數(shù)據(jù)良好。項(xiàng)目整體效果圖見圖6。

場地勘探深度范圍內(nèi)上部為第四紀(jì)全新世沖積的人工填土、粉土，中部及下部為晚更新世沖湖積黏土、粉質(zhì)黏土、粉土和砂土，各土層特征分述如下：①1層雜填土，層厚1.4～2.7m，由碎磚、碎石混粉質(zhì)黏土填積；①2層素填土，層厚0.3～1.5m；②層粉土，層厚0.3～1.9m，稍密～中密狀態(tài)，局部夾粉質(zhì)黏土，土質(zhì)較均勻；③層粉質(zhì)黏土，層厚0.4～2.8m，硬～可塑狀態(tài)，局部為黏土，干強(qiáng)度和韌性高；④層粉土與粉質(zhì)黏土互層，層厚0.4～4.0m，粉土呈中密～密實(shí)狀態(tài)，粉質(zhì)黏土為可塑～軟塑狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，干強(qiáng)度及韌性低；⑤層黏土、粉質(zhì)黏土，層厚25.5～30.0m，可～硬塑狀態(tài)，干強(qiáng)度和韌性高，土質(zhì)均勻；⑥層中砂與粉砂互層，層厚11.0～15.4m，飽和，密實(shí)狀態(tài)，局部中密狀態(tài)，夾薄層粗砂；⑦層黏土，揭露厚度25.8～29.3m，硬塑狀態(tài)，局部堅(jiān)硬狀態(tài)，低壓縮性。各土層樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)建議取值見表2。

圖6 項(xiàng)目整體效果圖

各土層樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)建議取值/kPa 表2

2.2 基礎(chǔ)選型與設(shè)計(jì)

當(dāng)?shù)匾淹瓿傻陌倜赘邔踊蝾愃祈?xiàng)目基礎(chǔ)多數(shù)采用鉆孔灌注樁。以本工程7#單體為例，單體基底面積915m2，主體33層，建筑高度99.5m，室內(nèi)外高差300mm，基底相對標(biāo)高-6.90m，對應(yīng)的持力層為③層粉質(zhì)黏土底部范圍或④層粉土與粉質(zhì)黏土互層頂部范圍，③,④層土的承載力特征值分別為180，170kPa，而基底平均壓力為485kPa，不能滿足上部結(jié)構(gòu)的承載力要求。若采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，經(jīng)試算，需樁徑600mm，樁長26m，以⑦層黏土為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層5m，共布樁175根，單樁承載力特征值為2 900kPa，相對于基底總壓力，樁基布樁系數(shù)約為1.14，即：(2 900×175)/(485×915)=1.14。單體樁基總造價(jià)約180萬元。由于本工程地質(zhì)分布均勻，④層粉土與粉質(zhì)黏土互層較薄，其下⑤層黏土、粉質(zhì)黏土較厚，且承載力達(dá)到了260kPa，設(shè)計(jì)擬采用CFG樁復(fù)合地基形式，以⑤層黏土、粉質(zhì)黏土為樁基持力層。

因本地區(qū)百米高層住宅基礎(chǔ)形式無此先例，且項(xiàng)目總面積大，經(jīng)過專家論證，得到以下意見：考慮本工程樁基持力層為⑤層黏土、粉質(zhì)黏土，其狀態(tài)為可～硬塑，承載力特征值與設(shè)計(jì)需要承載力相差較大，當(dāng)?shù)匚从蓄愃乒こ滔壤山梃b及工程工期等多方面因素，建議采用管樁復(fù)合地基方案。

根據(jù)專家論證意見，經(jīng)多次試算后，復(fù)合地基管樁樁徑采用0.5m，C型樁尖，樁頂標(biāo)高為-7.20m，以⑤層黏土、粉質(zhì)黏土為樁端持力層，樁長仍由設(shè)計(jì)所需的地基承載力反算得出，實(shí)際取值14m，單樁承載力特征值為1 300kN。則復(fù)合地基承載力特征值由式(1)計(jì)算為：

圖7 7#單體復(fù)合地基樁基平面布置圖

其中，樁基承載力特征值Ra計(jì)算取值為表2中的預(yù)制樁參數(shù)，樁穿過2m厚的④層，進(jìn)入⑤層12m，樁基布置間距為2m×2m，樁基平面布置圖見圖7，總布樁根數(shù)為340根，管樁總造價(jià)約為119萬元，較鉆孔灌注樁節(jié)約60余萬元。7#單體基底面積為915m2，基底范圍平均壓力為485kPa；筏板自基底范圍平均外延1.8m，總外延面積為445m2，外延部分考慮地下室頂板覆土、地下室結(jié)構(gòu)自重及筏板基礎(chǔ)自重等，外延面積范圍內(nèi)平均壓力為85kPa，即筏板自重及以上承擔(dān)荷載總壓力為481 600kN，全部340根管樁承載力為442 000kN，7#單體的K值為0.918。

工程樁施工結(jié)束15d后，對工程樁進(jìn)行驗(yàn)收檢測，單樁承載力采用靜載試驗(yàn)檢測，每棟單體樁的檢測數(shù)量不小于兩根，其中7#單體某試樁單樁抗壓靜載Q-s曲線見圖8；復(fù)合地基竣工驗(yàn)收時(shí)，其承載力檢驗(yàn)采用2m×2m載荷板試驗(yàn)，每棟建筑復(fù)合地基試驗(yàn)數(shù)量不少于三點(diǎn)，其中7#單體某點(diǎn)載荷板試驗(yàn)Q-s曲線見圖9。由圖8和圖9可知，在設(shè)計(jì)加載范圍內(nèi)，單樁及復(fù)合地基Q-s曲線較平滑，沉降值滿足設(shè)計(jì)要求。

圖8 單樁靜載試驗(yàn)Q-s曲線

圖9 復(fù)合地基載荷板試驗(yàn)Q-s曲線

本項(xiàng)目首次突破當(dāng)?shù)匕倜赘邔幼≌A(chǔ)以鉆孔灌注樁樁基為首選的設(shè)計(jì)思路，采用管樁復(fù)合地基。結(jié)構(gòu)主體封頂時(shí)，沉降控制在2～3cm，并趨于穩(wěn)定。此工程之后，當(dāng)?shù)赜胁簧兕愃祈?xiàng)目采用了該類型的基礎(chǔ)形式，為地方建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供了新經(jīng)驗(yàn)和成功案例，起到了很好的示范作用。

3 剛性樁復(fù)合地基選型要點(diǎn)分析及思考

結(jié)合上述兩項(xiàng)工程實(shí)例及文獻(xiàn)[1-4，8-10]所述工程實(shí)踐中的設(shè)計(jì)案例所提供的數(shù)據(jù)(表3)，如單樁靜載試驗(yàn)、單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)、復(fù)合地基靜載試驗(yàn)和沉降計(jì)算、沉降觀測資料等，針對設(shè)計(jì)過程中遇到的問題和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析研究和探討如下：

(1)百米高層住宅建筑一般采用剪力墻結(jié)構(gòu)，3.3～3.6m小開間布局，剪力墻基本每間均有布置，結(jié)構(gòu)基底平均壓力在450～520kPa范圍之間，若采用樁基礎(chǔ)，樁型可選用樁徑600mm及以上鉆孔灌注樁或管樁。其中，鉆孔灌注樁為非擠土樁，布置間距3.0D(D為樁基直徑)，而管樁為擠土樁，布置間距不小于3.5D～4.0D。為便于布樁，單樁承載力特征值需在2 800kN及以上，此時(shí)，樁可沿剪力墻下布置，條形承臺(tái)間設(shè)防水板，此基礎(chǔ)形式充分利用樁基承載、經(jīng)濟(jì)性好。若單樁承載力偏低時(shí)，將出現(xiàn)布樁困難而需滿堂布樁的情況，此時(shí)可考慮樁筏基礎(chǔ)或采用復(fù)合地基。

(2)不同材料的復(fù)合地基剛性樁增強(qiáng)體各有特點(diǎn)。其中，預(yù)制樁為工廠標(biāo)準(zhǔn)工藝生產(chǎn)，相較于現(xiàn)場施工的CFG樁，受外界施工水平、施工環(huán)境與工藝影響小，樁身質(zhì)量更有保障，具有施工速度快、養(yǎng)護(hù)周期短、綜合費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，若需穿越一定厚度的中密或密實(shí)土層時(shí)，則易出現(xiàn)斷樁、擠土效應(yīng)及施工周期增加等不利因素，施工可能需要引孔或其他輔助措施；而CFG樁為現(xiàn)場攪拌成樁，土層適用性好，施工方便，單樁混凝土用量省，但受限于自身強(qiáng)度不高、所需樁數(shù)多，從而導(dǎo)致開挖量和材料總用量大。若樁長范圍存在粉土，尤其是軟弱粉土地區(qū)，需充分評(píng)估施工振動(dòng)致土液化的可能性。在沒有可靠措施時(shí)，要慎重選擇CFG樁工藝。特別是對高飽和度的粉土地層，不宜采用CFG樁復(fù)合地基，可選擇管樁基礎(chǔ)或管樁復(fù)合地基。因此，在復(fù)合地基方案選擇時(shí)，剛性樁增強(qiáng)體設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)條件、主體結(jié)構(gòu)情況、施工便捷性、材料費(fèi)用、所需機(jī)械和工時(shí)等因素。

剛性樁復(fù)合地基工程樁基設(shè)計(jì)參數(shù) 表3

(3)由多個(gè)工程實(shí)例數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(表3)可知，天然地基承載力特征值均大于150kPa，多數(shù)在200kPa以上，說明基底土層自身承載能力較好，采用剛性樁復(fù)合地基后，地基承載力可達(dá)420～480kPa及以上。由表3可知，復(fù)合地基較天然地基承載提高倍數(shù)在1.67～3.25之間，一般在2.5左右較為常見，即天然地基承載力不低于剛性樁復(fù)合地基承載力的40%，能夠滿足高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需的承載力要求，在軟土地基上采用復(fù)合地基應(yīng)慎重。組成復(fù)合地基的增強(qiáng)體樁基，應(yīng)具備一定剛度，隨著復(fù)合地基承載力需求增大，增強(qiáng)體樁基的支承剛度、樁身承載強(qiáng)度要求也需相應(yīng)提高。

(4)剛性樁具有較強(qiáng)的置換作用，在其他參數(shù)相同的情況下，樁長越長，樁的荷載分擔(dān)比越高。由文獻(xiàn)[4]中相關(guān)公式的推導(dǎo)可知，在樁總體積不變的情況下，樁徑D與單樁豎向承載力特征值Ra近似成反比，說明樁徑越小，所獲得的樁基承載特征值Ra越高；反之，Ra越小。因此，在設(shè)計(jì)復(fù)合地基時(shí)，宜考慮采用細(xì)而長的樁基，能夠提高單樁承載力，在獲得同樣復(fù)合地基承載力情況下，可減小布樁置換率，從而降低基礎(chǔ)造價(jià)。

(5)剛性樁采用CFG樁相較于管樁自身壓縮變形量要大得多，為控制結(jié)構(gòu)整體沉降量滿足設(shè)計(jì)要求，選擇承載力和壓縮模量相對較高的土層作為樁端持力層可以很好地發(fā)揮樁端阻力。樁按端承摩擦樁設(shè)計(jì)，不宜采用單純摩阻樁。樁端持力層宜選擇硬塑黏土層或中密砂層，乃至更好的強(qiáng)風(fēng)化巖層、密實(shí)砂層，有利于控制基礎(chǔ)的總沉降量。但應(yīng)注意，對于這類低壓縮性土層，樁端入土不宜過深，否則會(huì)為施工帶來困難。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)樁土共同承載工作，持力層不宜為強(qiáng)風(fēng)化以上的巖層，即增強(qiáng)體不能為端承樁。

(6)式(1)中β為樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)系數(shù)取值，無經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取0.9～1.0[6]。由文獻(xiàn)[11]的相關(guān)研究，經(jīng)現(xiàn)場壓力盒實(shí)測，β值介于0.23～0.31之間，表明在高層或超高層建筑基底高壓力水平下，樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)遠(yuǎn)小于地基處理規(guī)范[6]的推薦值，實(shí)際工況下，剛性樁承載比重較大。β值不僅與樁間土、樁端土及樁周土性質(zhì)相關(guān)，還與樁長、置換率、褥墊層厚度、樁土相對剛度等眾多因素相關(guān)，準(zhǔn)確取值困難。因此，為提高基礎(chǔ)承載的安全可靠度，建議基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案完成后，復(fù)核單體剛性樁承載的K值。建議K值在0.75～1.0之間，基底土層天然承載力高時(shí)，K值可取低值0.75～0.8；反之，土層承載力低，K值可取高值0.9～1.0。若K值大于1，則說明設(shè)計(jì)方案中樁基自身已能滿足基底承載要求，樁基布置數(shù)量過多。假設(shè)基底平均壓力500kPa，基底天然土層承載特征值為200kPa，當(dāng)K值為0.85時(shí)，剛性樁承擔(dān)了425kPa，則樁間土承擔(dān)75kPa，β值即為0.375。剛性樁復(fù)合地基特別是管樁復(fù)合地基，因樁土剛度差別大，β取值不宜過高。

4 結(jié)語

本文中采用剛性樁復(fù)合地基的工程均已竣工并投入使用，各方反應(yīng)良好，并在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生了積極的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合國內(nèi)此類似成功案例及相關(guān)研究成果，對該類型基礎(chǔ)形式，從復(fù)合地基剛性樁增強(qiáng)體的特點(diǎn)、剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)要點(diǎn)、如何更好實(shí)現(xiàn)樁土共同工作等幾個(gè)方面進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及分析思考，給出了剛性樁復(fù)合地基應(yīng)用于百米高層剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。