关于复合地基中若干问题的讨论

杜 佳 黄 林

(机械工业勘察设计研究院有限公司成都分公司,四川 成都 610018)

关于复合地基中若干问题的讨论

杜 佳 黄 林

(机械工业勘察设计研究院有限公司成都分公司,四川 成都 610018)

复合地基是指由两种刚度不同的材料组成，共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。复合地基的本质是通过协调变形使桩土共同发挥作用，较之荷载仅由桩体来承担的桩基更为经济与合理，这种优势促使了复合地基在房屋建筑、公路、铁路、堆场、机场、堤坝等工程建设中的广泛运用。

复合地基、置换率、破坏模式、作用机理

0 引言

复合地基是指由两种刚度不同的材料组成，共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。

自20 实际60年代,国际上首次使用“复合地基”一词以来,复合地基理论已成为许多地基处理方法的理论分析及公式建立的基础和根据。且被大量运用到如碎石桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩、石灰桩和灰土桩等加固地基的理论分析中。近年来,水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩) 、树根桩及疏桩基础也被引入复合地基理论范畴。复合地基理论的研究已得到国内外岩土工程界和学术界的重视。

复合地基的本质是通过协调变形使桩土共同发挥作用，较之荷载仅由桩体来承担的桩基更为经济与合理，这种优势促使了复合地基在房屋建筑、公路、铁路、堆场、机场、堤坝等工程建设中的广泛运用。

1 复合地基的分类

我国目前复合地基的形式有几十种之多，如水泥土搅拌桩、CFG桩、砂桩、旋喷桩、碎石桩、振冲桩等等，通常将复合地基的处理桩分为散体材料桩、柔性桩、刚性桩。散体材料桩主要是指碎石桩，这类桩的承载力主要取决于桩侧土的侧限力而桩侧土所能提供的最大侧限力主要取决于抗剪强度。因此散体材料的承载力主要取决于天然地基土体的抗剪强度——桩周围土的抗剪强度。散体材料桩的承载力并不是随着桩长的增加而增大的。柔性桩主要是指桩体刚度较小的这类桩，如砂桩、振冲桩等等。这种桩体由于没有粘结材料，故刚度较小。刚性桩主要是指有状体材料中有水泥等粘结材料的刚度较大的桩体，常见的刚性桩有CFG桩、树根桩等等，由于刚性桩体材料中有粘结材料，故成桩后桩体刚度较大，变形小的特点，所以在复合地基中设计中刚性桩得到大量的使用。

2 复合地基若干问题的讨论

2.1 复合地基的作用机理

复合地基处理方法多种多样，不同的地基处理方法，复合地基的作用机理不同，大致可分为下面几种：（1）桩体作用:复合地基是桩体和桩间土共同作用。在刚性基础下等量变形时，地基中的应力将重新分配，桩体由于刚度大于桩间土，桩顶将产生应力集中，这样复合地基的承载力和刚度将高于天然地基，同时沉降量也教天然地基小。（2）加速固结：碎石桩、砂桩由于具有较好的透水性，成为地基土良好的排水边界，可加速地基土的固结。（3）振密、挤密作用：砂、石、碎石桩因振动、挤密、排水可起到密实作用，生石灰桩遇水会发生吸水发热并且产生膨胀，也可起到挤密的作用。（4）加筋作用：地基中添加各种材料，如土工布、钢筋、塑料板等，可增强土体的抗剪强度，从而增加土体的抗滑能力。（5）垫层作用：桩和桩间土复合形成的复合地基，在加固深度范围内形成复合土层，它可起到类似垫层的换土效果，减小浅层地基中的附加应力的密度，或者说增大了扩散角。在桩体没有贯穿整个软弱土层的地基中，垫层作用的效果尤其明显。

2.2 复合地基的破坏模式

复合地基的破坏一般分为三种情况，第一种是桩间土首先破坏，第二种是桩体首先破坏，第三种是桩和桩间土同时破坏，大多数为第二种情况。

复合地基的破坏模式有以下四种形式：（1）刺入破坏：桩体刚度较大，土体弱而发生刺入破坏，从而引起桩间土的破坏。刚性桩复合地基容易发生这类破坏。（2）鼓胀破坏：桩间土不能提供较大的围压，桩体发生鼓胀破坏，从而地基全面破坏，散体材料桩容易发生这类破坏，柔性桩复合地基也可能发生这类破坏。（3）整体剪切破坏：在塑性区滑动面上桩体和土体均发生剪切破坏，散体材料桩容易发生这类破坏，柔性桩复合地基也可能发生这类破坏。（4）滑动剪切破坏：复合地基沿某一滑动面产生滑动破坏，滑动面上桩体和土体均发生剪切破坏，各类复合地基都有可能发生这类破坏形式。

影响复合地基破坏模式的主要因素有桩型、桩身强度土层条件以及荷载水平等等

2.3 置换率

复合地基的置换率是指处理桩的面积与处理面的比值，反映了桩体面积的相对大小，置换率对复合地基而言不仅是重要的设计参数，同时直接关系到工程的造价。由于很多复合地基的设计是受沉降控制的，所以盲目加大置换率，虽然有时候持力层承载力足够，但下卧层沉降依旧很大，仍然无法满足设计要求，而置换率过小着起不到加固土体的目的，因此合理设计置换率对复合地基设计而言至关重要。

2.4 复合地基的处理面积

复合地基的处理面积和桩体刚度密切相关，通常来说，对于柔性桩，由于刚度较小，除了在基底以下设置桩体，地基以外也要设置一定数量桩，而对于刚形桩，则通常只需要设置在基础底面范围内。

3 结语

复合地基的推广和应用产生了良好的经济效益,在此过程中也产生了一些问题。如未能合理控制施工后沉降量,沉降过大造成工程事故。复合地基工程实践发展较快,但其理论远远落后于工程实践的发展,应加强其设计理论的研究。可以从下述几方面予以重视：（1）复合地基承载力和沉降计算方法及计算参数的确定研究（2）按沉降控制复合地基设计理论（3）复合地基优化设计理论（4）动力荷载和周期荷载作用下复合地基工作性状（5）复合地基测试技术等。

[1]张小礼，复合地基中桩土面积置换率的理解及应用[J]，2012,26（3）:81-82.

[2]JGJ79—2012建筑地基处理技术规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2012.

[3]赵幸, 赵德富, 赵其华, 等.CFG桩复合地基沉降量计算及沉降影响因素探析[J]. 工业建筑，2013, 43增刊: 476-479.

[4]李进军, 黄茂松, 史三元等. 复合地基桩土应力比与褥垫层厚度关系的试验研究[J]. 工程勘察, 2003，4 (01): 11-14.

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