淺析布樁形式對復(fù)合地基置換率的影響

朱建文 王嘉 張建

摘 要：復(fù)合地基中樁體所占據(jù)的面積與樁土總面積之比稱為平均面積置換率。面積置換率反映了復(fù)合地基中樁體的面積分布密度。不同布樁形式下復(fù)合地基面積置換率計(jì)算方法不同。面積置換率m對復(fù)合地基設(shè)計(jì)及檢測具有重要意義。

關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ)檢測；置換率；復(fù)合地基

前言

復(fù)合地基中樁體所占據(jù)的面積與樁土總面積之比稱為平均面積置換率。面積置換率反映了復(fù)合地基中樁體的面積分布密度。一般來說，同一建筑場地在同等條件下，面積置換率越高，復(fù)合地基加固效果越好。同一工程中因荷載分布變化，面積置換率也應(yīng)做相應(yīng)改變。而關(guān)于復(fù)合地基置換率，規(guī)范中給出了三種常見布樁形式的計(jì)算方法，但在實(shí)際應(yīng)用中套用公式并不足以應(yīng)付各種特殊情況下置換率的計(jì)算。

1 均勻布樁形式下置換率m的計(jì)算

在行業(yè)規(guī)范《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（79-2012）中對復(fù)合地基面積置換率的計(jì)算中引入了等效影響圓直徑de的概念，等效影響圓是指復(fù)合地基中與加固單元體（一根樁及樁周加固土體）面積相等的圓的直徑。規(guī)范中對復(fù)合地基面積置換率m的計(jì)算公式如下：

式中，d為樁身平均直徑（m），de為一根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑（m）。而其中，de按照布樁形式的不同分別按下列計(jì)算公式計(jì)算：

等邊三角形布樁： de=1.05s

正方形布樁： de=1.13s

矩形布樁： de=1.13■

式中s、s1、s2分別為樁間距、縱向樁間距和橫向樁間距。

2 不均勻布樁形式下置換率m的計(jì)算

上述3種布樁形式復(fù)合地基面積置換率m均建立在每根樁分擔(dān)的面積相等的條件下，在工程實(shí)例中，我們經(jīng)常遇到豎向增強(qiáng)體非上述三種形式整片布置，每根樁所分擔(dān)的處理面積也不盡相等。譬如某工程獨(dú)立基礎(chǔ)下的布樁，當(dāng)采用每根樁分擔(dān)的面積不等的方案時，如圖1、圖2所示。

圖1 （d=600mm） 圖2 （d=600mm）

依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（79-2012）中正方形布樁置換率計(jì)算公式，進(jìn)行計(jì)算如下所示：

如圖1中每根樁分擔(dān)面積相等（角樁中心距基礎(chǔ)邊緣900）時：

復(fù)合地基面積置換率m=■=■=0.087 （1）

當(dāng)圖2中每根樁分擔(dān)面積不等（角樁中心距基礎(chǔ)邊緣600）時：

復(fù)合地基面積置換率m=■=■=0.087 （2）

通過以上兩種情況對比可發(fā)現(xiàn)問題，在每根樁分擔(dān)面積不等時，等效圓直徑de發(fā)生了變化，置換率沒有得到真實(shí)的體現(xiàn)。在這種情況下，我們追本溯源，通過復(fù)合地基置換率的推導(dǎo)來嘗試重新分析。具體分析如下：

P=n？姿Ra+？茁fskAs

上式除于A即為單位面積力表示的承載力表達(dá)式

可推導(dǎo)m=■，即為復(fù)合地基面積置換率表達(dá)式。

按此計(jì)算方法，圖1中，m=■=■=0.087，未發(fā)生變化。而圖2中，m=■=■=0.11，與（2）結(jié)果有較大差異。

因此，《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（79-2012）中所列復(fù)合地基計(jì)算公式m=■并不能適用于所有樁型分布情況。在每根樁所分擔(dān)的面積不相等的時候，應(yīng)選用m=■。

3 工程中某些特殊情況下置換率m的計(jì)算

在實(shí)際工程中，有時會遇到一些特殊情況。譬如經(jīng)檢測，某工程地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，原本為正方形形整片布置，處理方式是在正方形中心打入一根樁，此時原設(shè)計(jì)的正方形等間距布樁演變?yōu)椴坏乳g距布樁。如圖4所示。

則此時該復(fù)合地基面積置換率有如下變化：

可見，布樁間距與布樁形式對復(fù)合地基面積置換率起著非常重要的作用。

4 結(jié)束語

復(fù)合地基置換率對設(shè)計(jì)、檢測具有重要意義，作者長期從事地基基礎(chǔ)檢測工作，就本行業(yè)而言，等效圓的影響直徑de、面積置換率是確定地基載荷試驗(yàn)承壓板面積的重要參數(shù)，嚴(yán)重影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)于復(fù)合地基置換率，規(guī)范中給出了三種常見布樁形式的計(jì)算方法，但在實(shí)際應(yīng)用中單純套用規(guī)范公式并不足以應(yīng)付各種特殊情況下置換率的計(jì)算，只有對置換率的概念加以理解，這樣才能在各種情況下準(zhǔn)確求出復(fù)合地基置換率。

在設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)建筑物的荷載、柱網(wǎng)間距、地基土質(zhì)情況等合理布置樁間距、布樁形式，以達(dá)到用最小面積置換率取得最大復(fù)合地基承載力的效果，為降低工程造價、確保工程安全提供保證。

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