淺析布樁形式對復合地基置換率的影響

朱建文 王嘉 張建

摘 要：復合地基中樁體所占據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合地基中樁體的面積分布密度。不同布樁形式下復合地基面積置換率計算方法不同。面積置換率m對復合地基設計及檢測具有重要意義。

關鍵詞：地基基礎檢測；置換率；復合地基

前言

復合地基中樁體所占據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，面積置換率也應做相應改變。而關于復合地基置換率，規范中給出了三種常見布樁形式的計算方法，但在實際應用中套用公式并不足以應付各種特殊情況下置換率的計算。

1 均勻布樁形式下置換率m的計算

在行業規范《建筑地基處理技術規范》（79-2012）中對復合地基面積置換率的計算中引入了等效影響圓直徑de的概念，等效影響圓是指復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。規范中對復合地基面積置換率m的計算公式如下：

式中，d為樁身平均直徑（m），de為一根樁分擔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算公式計算：

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的計算

上述3種布樁形式復合地基面積置換率m均建立在每根樁分擔的面積相等的條件下，在工程實例中，我們經常遇到豎向增強體非上述三種形式整片布置，每根樁所分擔的處理面積也不盡相等。譬如某工程獨立基礎下的布樁，當采用每根樁分擔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《建筑地基處理技術規范》（79-2012）中正方形布樁置換率計算公式，進行計算如下所示：

如圖1中每根樁分擔面積相等（角樁中心距基礎邊緣900）時：

復合地基面積置換率m=■=■=0.087 （1）

當圖2中每根樁分擔面積不等（角樁中心距基礎邊緣600）時：

復合地基面積置換率m=■=■=0.087 （2）

通過以上兩種情況對比可發現問題，在每根樁分擔面積不等時，等效圓直徑de發生了變化，置換率沒有得到真實的體現。在這種情況下，我們追本溯源，通過復合地基置換率的推導來嘗試重新分析。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式

可推導m=■，即為復合地基面積置換率表達式。

按此計算方法，圖1中，m=■=■=0.087，未發生變化。而圖2中，m=■=■=0.11，與（2）結果有較大差異。

因此，《建筑地基處理技術規范》（79-2012）中所列復合地基計算公式m=■并不能適用于所有樁型分布情況。在每根樁所分擔的面積不相等的時候，應選用m=■。

3 工程中某些特殊情況下置換率m的計算

在實際工程中，有時會遇到一些特殊情況。譬如經檢測，某工程地基承載力達不到設計要求，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，此時原設計的正方形等間距布樁演變為不等間距布樁。如圖4所示。

則此時該復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合地基面積置換率起著非常重要的作用。

4 結束語

復合地基置換率對設計、檢測具有重要意義，作者長期從事地基基礎檢測工作，就本行業而言，等效圓的影響直徑de、面積置換率是確定地基載荷試驗承壓板面積的重要參數，嚴重影響試驗結果的準確性。

關于復合地基置換率，規范中給出了三種常見布樁形式的計算方法，但在實際應用中單純套用規范公式并不足以應付各種特殊情況下置換率的計算，只有對置換率的概念加以理解，這樣才能在各種情況下準確求出復合地基置換率。

在設計過程中，要根據建筑物的荷載、柱網間距、地基土質情況等合理布置樁間距、布樁形式，以達到用最小面積置換率取得最大復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。

參考文獻

[1]建筑地基與基礎檢測[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]建筑樁基檢測技術規范（JGJ106-2003）[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[3]建筑地基處理技術規范（JGJ79-2012）[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[4]建筑地基基礎設計規范（GB50007-2011）[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[5]陳建榮，高飛，鄭小勇.建設工程基樁檢測技術問答[M].上海：上海科學技術出版社，2011.