CFG桩复合地基承载力及沉降计算在JCCAD中的实现

丁路通

（中国建筑技术集团有限公司，北京 100013）

CFG桩复合地基承载力及沉降计算在JCCAD中的实现

丁路通

（中国建筑技术集团有限公司，北京 100013）

对CFG桩复合地基承载力及沉降计算要点进行了总结，通过某一实际工程介绍了在JCCAD的实现，对结构工程师处理此类问题有一定的参考价值。

CFG桩；复合地基；JCCAD；沉降

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.011

1 引言

当天然地基土质较差时，高层结构的地基承载力及沉降很难满足设计要求，此时常常进行地基处理，CFG桩复合地基是一种常用的地基处理手段，适用于处理杂填土、新近沉积土等承载力较低、压缩模量较小的土，在工程中已有广泛应用。但CFG桩复合地基承载力及沉降计算与天然地基有所不同，本文结合规范对其计算要点及注意事项进行了总结。目前设计院普遍采用JCCAD进行地基基础设计，在使用JCCAD进行CFG桩复合地基计算时，必须以规范为依据，正确设置计算参数，才能得出准确计算结果。本文通过某一实际高层剪力墙结构，并详细介绍了CFG桩复合地基计算在JCCAD的实现。

2 工程实例概况

该工程位于河北省香河县，剪力墙结构，地上28层，地下2层，结构高度78.4m，长62.26m，宽15.6m，采用平板式筏板基础，筏板厚900mm，标准层结构平面图见图1。该剪力墙结构地下2～4层剪力墙厚为250mm、200mm，5～28层剪力墙厚200mm、180mm，地下2～8层剪力墙混凝土强度等级为C40，8～28层为C35。该工程设计使用年限50a，建筑结构安全等级为二级，建筑抗震设防分类为丙类，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为8度（0.2g），场地类别为Ⅲ类，地基基础设计等级为乙级。

经地勘单位现场勘查，场地土层分布及其物理力学参数情况如表1所示。基础底面位于第4层粉质黏土层，该土层承载力特征值为100kPa，地基承载力不满足要求。根据当地经验，本工程采用了CFG桩复合地基方案，共布置CFG桩383根，设计桩径400mm，有效桩长22m，混凝土强度等级C25，桩间距在1 500mm左右，采用长螺旋钻成孔管内泵压混合料灌注成桩，单桩承载力特征值为780kN，褥垫层厚度200mm，采用碎石或级配砂石，碎石最大粒径不宜大于30mm。要求处理后复合地基承载力特征值（未经修正）为390kPa，结构整体倾斜值小于0.0025，考虑到地下管线的变形要求，提出最终沉降量不大于60mm。

图1 标准层结构平面图

表1 地基土层主要物理力学参数表

3 CFG桩复合地基承载力及沉降计算要点

我国规范明确规定，复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。

3.1 CFG桩复合地基地基承载力计算

应对轴心荷载和偏心荷载下的地基承载力分别进行验算，具体公式见《建筑地基基础设计规范》[1]公式5.2.1当轴心荷载作用时，应特别注意：(1)对于CFG桩复合地基，当考虑对地基承载力进行深宽修正时，宽度不做修正，深度修正系数取1.0[2]，如式(1)所示；(2)对于主裙楼一体的结构，确定主体结构的基础埋置深度时，宜将基础地面以上的荷载作为两侧超载考虑，超载宽度大于两倍基础宽度时，将超载其折算为土层厚度作为基础埋深，两侧超载不等时取小值。

式中，fa，fspk分别为修正和未经修正的CFG桩复合地基地基承载力特征值，kPa;γm为基础底面以上土的加权平均重度，kN/m3，地下水位以下土层取有效重度；d为基础埋置深度，m。

3.2 CFG桩复合地基沉降计算

复合地基的最终变形量计算按式（2）计算：

式中，s为复合地基最终变形量,mm，应满足《建筑地基基础设计规范》第5.3.4条变形允许值；ψsp为复合地基沉降计算经验系数，可按地区沉降观测资料确定，无地区经验时可按《建筑地基基础设计规范》表7.2.10确定；s′为复合地基计算变形量，mm，根据分层总和法计算，参见《建筑地基基础设计规范》第5.3.5～5.3.8条。

应特别注意：（1）处理后的土层压缩模量按式（3）～（4）进行计算，即处理后的土层压缩模量按照承载力特征值提高倍数同倍提高；（2）对于高层剪力墙结构，一般都设有地下室，此时变形计算时应考虑地基土回填变形量，具体计算见《建筑地基基础设计规范》第5.3.10条。

式中，Ei，Espi分别为复合地基处理前、后的第i层土层的压缩模量,MPa；ξ为复合地基土层的压缩模量提高系数；fak为基础底面下天然地基承载力特征值,kPa。

4 CFG桩复合地基计算在JCCAD中的实现

4.1 操作流程及重点参数

1）在SATWE中完成结构整体计算，注意计算时勾选“生成传给基础的刚度”一项，以便后续计算能够考虑上部结构和基础的共同作用，更准确地反映实际受力情况。

2）在JCCAD“地质资料输入”模块中输入土层参数，根据地勘报告布置孔点，这是进行复合地基变形计算的前提条件，本工程的土层参数按照表1输入。

3）在“基础人机交互输入”模块定义筏板基础并设定基本参数，基本参数如图2所示，重要参数有：（1）地基承载力特征值，应填未经修正的地基承载力特征值，本工程为390kPa；（2）修正系数，CFG桩复合地基只进行深度修正，深度修正系数取1.0；（3）基础埋置深度，本工程地下为两层车库大底盘，将车库荷载及覆土折算为土层厚度作为基础埋深，计算结果为3.47m。

4）进入“桩筏筏板有限元计算”模块，计算参数如图3所示，重要参数有：（1）“基础形式”，选为复合地基，选取后右下方复合地基相关参数选项被激活，“天然地基承载力特征值”是未处理前基础底面土层的承载力特征值，本工程为100kPa，“复合地基承载力特征值”是未经深度修正的复合地基承载力特征值，本工程为390kPa，“复合地基处理深度”为有效桩长，本工程为22m；（2）选取“SATWE刚度”，考虑上下部结构共同作用；（c）勾选“沉降计算考虑回弹再压缩”，模量比可根据勘查资料确定，若无资料，可取2～5之间的值。

图2 地基承载力参数设置

图3 筏板有限元计算基本参数

4.2 结果分析

JCCAD可根据规范要求，自动验算各种荷载组合下的地基承载力，实际工作中结构工程师可根据此验算结果向地基处理单位提出处理后承载力要求。地基沉降量对筏板配筋量有显著影响，设计时应重点关注，JCCAD中地基平均沉降的详细计算过程，在工程目录下的GBCJ.OUT进行查看，计算结果在“沉降试算”对话框中显示，如图4所示，根据此结果可快速判断沉降是否满足规范要求，满足要求后进行下一步筏板有限元计算，可得到详细的沉降云图，如图5所示。结果显示：1）最大沉降量为26.2mm＜200mm，满足规范要求，同时也小于设计要求的60mm；2）结构整体倾斜值为0.00021＜0.0025，满足规范要求。

图4 沉降试算结果

图5 地基沉降图

5 结语

本文总结了CFG桩复合地基的计算要点，并通过一实际工程，介绍了在JCCAD中的实现，JCCAD是PKPM系列软件中最为纷繁复杂的，若不能正确掌握则不能得到正确计算结果，本文对于结构工程师进行CFG桩复合地基计算有一定的参考价值。

【1】GB 50007—2011建筑地基基础设计规范[S].

【2】JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范[S].

【3】阎明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践（第二版）[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

Calculations of Bearing Capacity,Settlement of CFG Pile Composite Foundation in

JCCAD

DING Lu-tong

(China Building Technique GroupCo.Ltd,Beijing 100013,China)

This paper summarizes calculations of bearing capacity,settlement of CFG Pile composite foundation,and introduceshowtorealizethecalculationsinJCCADthroughanactualengineering.Thestudycanprovidereferencevalueto structureengineers.

CFGpile;compositefoundation;JCCAD;settlement

TU470;TU473.1+1

B

1007-9467(2016)07-0055-03

2016-03-12

丁路通（1988～），男，河南鹿邑人，助理工程师，从事结构工程设计与研究，（电子信箱）dinglutong@163.com。