复合桩基工程的设计方法及应用

2013-04-29陈娇

中国建筑金属结构·下半月 2013年9期

陈娇

摘要：由于复合桩基具有适用范围广、成本低、承载力强等优点，目前在建筑工程中已经得到了广泛的应用，具有广阔的发展前途，其设计理论也得到了极大发展。复合桩基工程的设计过程是确保建筑工程质量的关键，设计时需要考虑的因素有很多，本文主要探讨了复合桩基的计算过程和设计方法，并且介绍了实际应用案例，为工程设计提供了一定的理论依据。

关键词：复合桩基；设计；应用

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）09-0104-01

1 桩土共同工作的基本概念以及复合桩基的工作性能

1.1 桩土共同工作的基本概念

复合桩基主要是指桩土共同工作的低承台摩擦桩基础，桩土共同工作是一个复杂的过程，当外部负载对复合桩基加荷时，桩土共同工作过程分为两个主要阶段：首先，荷载较小，各个桩顶荷载的平均值小于单桩极限承载力时，承台底面的反力较小；荷载处于稳定不变状态时，承台底面的反力呈下降趋势，所以第一阶段可看作荷载全部由桩来承担。第二阶段，在各个桩的总负载超出各单桩承载极限值之和时，各桩最大承载值随着荷载的增加而增加，这个过程中荷载的增加量由土来承担，此时承台下的土体真正承担了上部的荷载，在加荷的最后阶段，桩土共同的极限承载力不小于全部桩的极限承载力与承台下土的极限承载力之和。

1.2 复合桩基的工作性能

与其他桩基相比，复合桩基具有更高的承载力，在置换过程中使土体密实，从而增加土体自身的承载力。在上部荷载的作用下，桩和桩周围的土体会产生摩擦阻力，这个摩擦阻力能够有效提高桩基的承载力。复合桩基不仅具有较高的承载力，还能够减小压缩变形，降低基础沉降和加速土体的固结，从而增强建筑的稳固性，确保建筑物更加耐久安全的使用。

2 复合桩基的设计

2.1 复合桩基的设计问题

2.1.1 布桩的范围和形式

桩的型号不同，其强度和刚度也有所差异，单桩承载力随桩体刚度的增大而增大。在布桩时要综合分析桩的种类和地基的地质条件，通常将刚度高的桩布置在上部结构基础范围内，刚性小的桩则布置在基础线外的一定宽度；在进行柔性桩的布置时，要在基础以外的地方设置一定宽度的保护桩；对于普通的土层，布桩的范围尽量小一些，若地基下有淤泥层或湿陷层时，可以适当增大桩的布置范围。

2.1.2 桩长的确定

桩长的设计基本原则是能够达到上部承载力的要求，持力层要选取硬度较大的土层，保证桩尖的插入量大于1m；当加固层均匀且厚度较小时，直接确定计算出桩长；若加固层内存有软土层时，桩必须穿过软土层，此时还要对下卧层进行承载力验算。

2.1.3 持力层的选择

通常情况下将硬度较大的土层作为持力层，但是在桩身长度过大时，桩端持力层对单桩的影响很小，故持力层的选择可不局限在硬土层。

2.1.4 桩体强度的设计

桩的自身强度是保证单桩承载力的關键，桩体内部填充材料的性能决定桩体的强度，故填充材料必须依据相关标准规范来配比。由于桩基具有上部应力大、下部应力小的特点，所以上部容易被破坏，施工时可采取一定的措施来增强上部结构强度。此外，桩周土一定程度上也能够影响单桩的承载力。

2.1.5 环境影响

针对不同类型的桩基应选择不同的施工机械和施工方法，桩基类型的选择也要考虑到环境的影响，根据周围环境情况而定。例如在人流量小、空旷的地区，可以选择有噪声和震动的施工机械，在人流密集的城市，要考虑无噪声、无污染的施工工艺。

2.2 复合桩基工程的设计

2.2.1 复合桩基的计算

复合桩基的计算是一个系统的计算过程，主要包括土承载荷载、单桩极限承载力和桩底下卧层承载力等，具体计算时还要根据实际的工程经验并结合当地的规范来进行，通过大型试验基地和室内模拟试验，分析对比实验数据，并作好数据的验证，借鉴同类工程的成功经验方法。

2.2.2.2 沉降条件