复合地基受力状态及其静载检测注意事项浅析

王立新

摘 要 复合地基在实际工程中应用非常广泛，载荷试验对复合地基承载力、变形模量有很大的设计指导意义。本文首先阐述了素混凝土桩复合地基的受力原理，然后细致探讨了复合地基静载检测中的几点注意事项，以期能够为相关同业同仁在开展复合地基静载检测工作时提供些许参考与帮助。

关键词 素混凝土桩;复合地基;载荷试验

引言

随着城市化进程的发展，越来越多的高层、超高层建筑物在城市中兴起，高层建筑对地基土承载能力的要求也随之提高，所以务须通过对地基土进行相应的加固处理，来满足建筑物对地基土承载能力的要求。通常在地基土中增设竖向增强体（桩体），由原土和增强体形成复合地基来共同承担建筑物荷载，可大幅度提高地基土的承载能力，能够减小其沉降变形，该做法相当于对地基土进行加固。该地基加固处理做法经多年的实践有了成熟的设计理论和经验，在高层建筑的地基处理中应用广泛。下面就以常用的竖向增强体（素混凝土桩）为例，介绍复合地基受力状态及其在工程检测中的数据分析。

1素混凝土桩复合地基的受力原理

素混凝土桩复合地基属于刚性桩的复合地基，素混凝土桩置换原有土层，通过桩体的侧摩阻力和端阻力，把荷载传至深部土层，经过褥垫层的调节，使桩土有机地结合起来，共同发挥其承载能力，所以该类型基础的受力变形即有天然浅基础的特性，也有类似深基础（群桩效应）的地基特性。

如何保障桩土同时发挥其承载能力是复合地基承载能力大小的关键，是否形成复合地基，需要从桩、土、褥垫层、基础四方面因素综合考虑。素混凝土桩属于高粘结强度桩，桩的压缩模量远大于樁间土，桩间土变形较小时桩间土承载能力难于发挥，所以褥垫层的设置非常重要。基础通过褥垫层始终与桩间土保持接触，桩间土能够参与工作，褥垫层是保证桩、土共同承担荷载，形成复合地基的重要条件。褥垫层的厚度对调节桩、土的竖向及水平荷载分担比例有重要影响，在相同荷载下，桩长、桩端土性质、桩周土性质不同时，褥垫层厚度是不同的，需要注意的是散体桩（或低粘结强度桩）有时不需要设置褥垫层，其核心还是以桩土共同发挥各自最大承载能力为前提条件。基础具有调整复合地基桩土荷载分担比例大小的作用，基础刚度不同，桩土应力比不同，即桩土分担比例不同，基础刚度越小、桩土应力比越小，桩分担的荷载越小。所以复合地基的设计需要根据实际情况结合检测数据及工程经验综合以上所述的几个方面去分析[1]。

2复合地基静载检测中的几点注意事项

（1）从大量的CFG桩复合地基载荷试验资料来看，其压力-沉降曲线基本上均为平缓的光滑曲线，可按相对变形值（一般为0.010b～0.008b，b为承压板的边宽或直径）确定承载力特征值。因为地基是由承载力和变形值两个指标来控制，该原则与甲、乙级建筑物以控制变形为地基设计的主要原则一致。

（2）竖向增强体（素混凝土桩）桩径一般低于800mm，当沉降随荷载的变化为缓变形时，宜取S=40mm对应的荷载为极限承载力。该要求考虑了试验中只是达到了相对稳定的标准，并非建筑物长时间的累计沉降，另外单桩的沉降小于实际的群桩沉降，同时实际工程中，建筑物对沉降的控制要求很多时候大于对承载力的控制要求，设计规范中高层建筑要求的平均沉降量限值为200mm，根据经验及实验数据统计，中、小直径试桩的与建筑基础的平均沉降量关系约为0.2倍，即40mm，所以二者在沉降要求上是完全统一的。这里还需注意的是，极限荷载的取值还需综合考虑土的特性、桩长、桩径、Q-S曲线特征，对长桩、大直径桩沉降量大于40mm时，可能还不是极限荷载，而中、小直径桩或桩端持力层差时，极限荷载对应的沉降量可能会低于40mm，甚至不到10mm。

（3）在分析单桩竖向抗压曲线的时候，应充分考虑桩侧土、桩端土达到极限承载力时需要的桩土相对位移，不同的土、桩长、桩径，极限侧阻力、端阻力的发挥需要的桩土位移是不同的，桩侧阻力先于端阻力达到极限状态，根据工程经验，一般硬黏性土中桩侧阻力在相对位移5～6mm时得到充分发挥，在砂石土中所需的位移量为4～15mm左右;一般硬黏性土在桩端达到极限承载状态的相对位移量为桩径的4%～5%，砂土一般为15%以上。

（4）很多的静载试验检测实例显示，单桩试验的极限承载力不满足设计要求，而复合地基的承载力能够达到要求，这种情况较为常见，这其中有一部分原因是单桩施工较为复杂，由于施工原因导致;另外也与单桩试验和复合地基实验的终止加载条件有关，复合地基的加载与天然地基的条件相似。反过来，单桩通过了检测，复合地基试验正常情况下肯定是可以通过。

（5）规范规定复合地基的卸载过程也需要测量桩顶的残余沉降量，并将测量数值绘于Q-S曲线中，该做法可以辅助判断地基土是否接近于极限破坏，回弹值越小距离极限破坏就越近，另外该值对于基础沉降量计算的经验系数取值也能提供一定参考。

（6）在个别软土层（如新近回填土、欠固结淤泥土等未固结土质）较厚的场地，如果未考虑软土在检测时为正摩擦、使用时为负摩擦的影响，检测结果与实际受力存在较大差别，如果不能确定合适的检测方案和正确的检测荷载，将不能准确反映桩的实际受力性能，会造成检测数据错误，甚至导致工程质量事故。在实验中对该部分土层尽可能采取松动等措施来消减正摩阻对检测结果的影响，或者在试验加载时充分考虑负摩阻的作用，按计算结果增加检测荷载[2]。

3结束语

综上所述，复合地基是一种可靠有效的地基处理方式，其受力方式较为合理，该检测过程比较复杂的，其受多种因素的影响，做到具体问题具体分析，才能得到科学的、可靠的检测结果，有了真实的检测数据才能准确地运用到工程设计当中。

参考文献

[1] 任家富.复合地基静载试验检测中的细节探讨[J].中国科技纵横，2015，（12）：94-95.

[2] 刘小刚.CFG桩复合地基承载力检测技术应用分析[J].山西建筑，2017，43（10）：93-94.