【摘要】闡述了復(fù)合地基樁身強(qiáng)度、褥墊層材料強(qiáng)度的重要性,給出了樁身強(qiáng)度、褥墊層材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)建議。
復(fù)合地基已經(jīng)成為各類工程的地基方案優(yōu)先選擇項(xiàng),復(fù)合地基由樁、樁間土及其上覆的褥墊層組成,共同承擔(dān)上部基礎(chǔ)傳遞下來(lái)的荷載。樁土共同承擔(dān)上部荷載,樁土的應(yīng)力比大于1.0,甚至高達(dá)到并超過(guò)20~30,因此其中的樁,尤其是承擔(dān)高應(yīng)力比的剛性樁、半剛性樁等具有粘結(jié)強(qiáng)度的非散體材料樁,比如CFG樁、素混凝土樁、水泥土樁(含夯實(shí)、攪拌、高壓噴射等工藝)、勁性樁等,其樁身材料抗壓強(qiáng)度在樁身安全上起到關(guān)鍵作用。
褥墊層的用途是調(diào)節(jié)發(fā)揮好樁土按設(shè)計(jì)預(yù)期的各自作用,由此看來(lái),褥墊層的強(qiáng)度和變形也是很重要的。
本文根據(jù)實(shí)際工程實(shí)踐分析和需要,對(duì)復(fù)合地基樁身強(qiáng)度和褥墊層強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求,提出建議,供巖土工程師參考。
2、樁身強(qiáng)度設(shè)計(jì)建議
一般來(lái)說(shuō),工程各個(gè)構(gòu)件的安全度設(shè)計(jì)次序,應(yīng)該是引起次生災(zāi)害越嚴(yán)重的構(gòu)件,設(shè)計(jì)安全度應(yīng)越高。具體來(lái)說(shuō),對(duì)于房屋,下部的承重構(gòu)件,其安全度應(yīng)高于上部的構(gòu)件。比如,柱子、墻的安全度應(yīng)大于梁的安全度,梁的安全度應(yīng)大于樓板的安全度。
由此,對(duì)于復(fù)合地基來(lái)說(shuō),復(fù)合地基的安全度應(yīng)當(dāng)高于基礎(chǔ)及其上部結(jié)構(gòu)的安全度。復(fù)合地基承擔(dān)上部荷載,由樁土共同承擔(dān)來(lái)完成,這是設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)。按照前述工程構(gòu)建安全度設(shè)計(jì)的次序原理來(lái)看,樁應(yīng)當(dāng)具備下述3個(gè)安全度要求:
一是,樁身強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)具備獨(dú)立承擔(dān)基礎(chǔ)及其上部荷載的能力,即,即使樁間土不承擔(dān)荷載,荷載完全由樁承擔(dān),樁身強(qiáng)度也不會(huì)出問(wèn)題。用公式表示為:
fc≥K1×fsp/m
式中,fc、m、fsp、K1分別表示樁身強(qiáng)度、樁頂面積置換率、復(fù)合地基承載力、安全系數(shù)。
二是,樁頂荷載超過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)期,樁可以下沉,不可以樁身強(qiáng)度出現(xiàn)問(wèn)題。即,樁身強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)超過(guò)樁在其極限承載力荷載作用下時(shí)的樁頂壓強(qiáng)。
fc≥K2×Qu/Ap
式中,Qu、Ap、K2分別表示單樁極限承載力、樁頂面積、安全系數(shù)。
三是,樁身強(qiáng)度應(yīng)經(jīng)得起地震考驗(yàn),即樁身強(qiáng)度除了具備前述2個(gè)安全度要求外,尚應(yīng)具備抗震安全儲(chǔ)備。
3、褥墊層強(qiáng)度設(shè)計(jì)建議
褥墊層材料的抗壓強(qiáng)度,比如碎石的抗壓強(qiáng)度,應(yīng)當(dāng)小于樁身強(qiáng)度,以確保樁頂安全,但應(yīng)具備承擔(dān)受力抗壓的安全要求。即,褥墊層在受壓過(guò)程中,褥墊層材料本身既不能被壓壞(壓碎),同時(shí)也不能因其材料太堅(jiān)硬而把樁頭擠壓破壞。
4、結(jié)束語(yǔ)
本文就復(fù)合地基樁身強(qiáng)度和褥墊層材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)提出建議,這些建議只是停留在理念這個(gè)層面,實(shí)際應(yīng)用于工程,還需要和現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計(jì)要求做比對(duì)研究,并給出具體的公式和安全儲(chǔ)備要求。