浅析布桩形式对复合地基置换率的影响

朱建文 王嘉 张建

摘 要：复合地基中桩体所占据的面积与桩土总面积之比称为平均面积置换率。面积置换率反映了复合地基中桩体的面积分布密度。不同布桩形式下复合地基面积置换率计算方法不同。面积置换率m对复合地基设计及检测具有重要意义。

关键词：地基基础检测；置换率；复合地基

前言

复合地基中桩体所占据的面积与桩土总面积之比称为平均面积置换率。面积置换率反映了复合地基中桩体的面积分布密度。一般来说，同一建筑场地在同等条件下，面积置换率越高，复合地基加固效果越好。同一工程中因荷载分布变化，面积置换率也应做相应改变。而关于复合地基置换率，规范中给出了三种常见布桩形式的计算方法，但在实际应用中套用公式并不足以应付各种特殊情况下置换率的计算。

1 均匀布桩形式下置换率m的计算

在行业规范《建筑地基处理技术规范》（79-2012）中对复合地基面积置换率的计算中引入了等效影响圆直径de的概念，等效影响圆是指复合地基中与加固单元体（一根桩及桩周加固土体）面积相等的圆的直径。规范中对复合地基面积置换率m的计算公式如下：

式中，d为桩身平均直径（m），de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m）。而其中，de按照布桩形式的不同分别按下列计算公式计算：

等边三角形布桩： de=1.05s

正方形布桩： de=1.13s

矩形布桩： de=1.13■

式中s、s1、s2分别为桩间距、纵向桩间距和横向桩间距。

2 不均匀布桩形式下置换率m的计算

上述3种布桩形式复合地基面积置换率m均建立在每根桩分担的面积相等的条件下，在工程实例中，我们经常遇到竖向增强体非上述三种形式整片布置，每根桩所分担的处理面积也不尽相等。譬如某工程独立基础下的布桩，当采用每根桩分担的面积不等的方案时，如图1、图2所示。

图1 （d=600mm） 图2 （d=600mm）

依据《建筑地基处理技术规范》（79-2012）中正方形布桩置换率计算公式，进行计算如下所示：

如图1中每根桩分担面积相等（角桩中心距基础边缘900）时：

复合地基面积置换率m=■=■=0.087 （1）

当图2中每根桩分担面积不等（角桩中心距基础边缘600）时：

复合地基面积置换率m=■=■=0.087 （2）

通过以上两种情况对比可发现问题，在每根桩分担面积不等时，等效圆直径de发生了变化，置换率没有得到真实的体现。在这种情况下，我们追本溯源，通过复合地基置换率的推导来尝试重新分析。具体分析如下：

P=n？姿Ra+？茁fskAs

上式除于A即为单位面积力表示的承载力表达式

可推导m=■，即为复合地基面积置换率表达式。

按此计算方法，图1中，m=■=■=0.087，未发生变化。而图2中，m=■=■=0.11，与（2）结果有较大差异。

因此，《建筑地基处理技术规范》（79-2012）中所列复合地基计算公式m=■并不能适用于所有桩型分布情况。在每根桩所分担的面积不相等的时候，应选用m=■。

3 工程中某些特殊情况下置换率m的计算

在实际工程中，有时会遇到一些特殊情况。譬如经检测，某工程地基承载力达不到设计要求，原本为正方形形整片布置，处理方式是在正方形中心打入一根桩，此时原设计的正方形等间距布桩演变为不等间距布桩。如图4所示。

则此时该复合地基面积置换率有如下变化：

可见，布桩间距与布桩形式对复合地基面积置换率起着非常重要的作用。

4 结束语

复合地基置换率对设计、检测具有重要意义，作者长期从事地基基础检测工作，就本行业而言，等效圆的影响直径de、面积置换率是确定地基载荷试验承压板面积的重要参数，严重影响试验结果的准确性。

关于复合地基置换率，规范中给出了三种常见布桩形式的计算方法，但在实际应用中单纯套用规范公式并不足以应付各种特殊情况下置换率的计算，只有对置换率的概念加以理解，这样才能在各种情况下准确求出复合地基置换率。

在设计过程中，要根据建筑物的荷载、柱网间距、地基土质情况等合理布置桩间距、布桩形式，以达到用最小面积置换率取得最大复合地基承载力的效果，为降低工程造价、确保工程安全提供保证。

参考文献

[1]建筑地基与基础检测[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]建筑桩基检测技术规范（JGJ106-2003）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[3]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[5]陈建荣，高飞，郑小勇.建设工程基桩检测技术问答[M].上海：上海科学技术出版社，2011.