關于復合地基中若干問題的討論

杜 佳 黃 林

(機械工業勘察設計研究院有限公司成都分公司,四川 成都 610018)

關于復合地基中若干問題的討論

杜 佳 黃 林

(機械工業勘察設計研究院有限公司成都分公司,四川 成都 610018)

復合地基是指由兩種剛度不同的材料組成，共同承受上部荷載并協調變形的人工地基。復合地基的本質是通過協調變形使樁土共同發揮作用，較之荷載僅由樁體來承擔的樁基更為經濟與合理，這種優勢促使了復合地基在房屋建筑、公路、鐵路、堆場、機場、堤壩等工程建設中的廣泛運用。

復合地基、置換率、破壞模式、作用機理

0 引言

復合地基是指由兩種剛度不同的材料組成，共同承受上部荷載并協調變形的人工地基。

自20 實際60年代,國際上首次使用“復合地基”一詞以來,復合地基理論已成為許多地基處理方法的理論分析及公式建立的基礎和根據。且被大量運用到如碎石樁、水泥土攪拌樁、旋噴樁、石灰樁和灰土樁等加固地基的理論分析中。近年來,水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁) 、樹根樁及疏樁基礎也被引入復合地基理論范疇。復合地基理論的研究已得到國內外巖土工程界和學術界的重視。

復合地基的本質是通過協調變形使樁土共同發揮作用，較之荷載僅由樁體來承擔的樁基更為經濟與合理，這種優勢促使了復合地基在房屋建筑、公路、鐵路、堆場、機場、堤壩等工程建設中的廣泛運用。

1 復合地基的分類

我國目前復合地基的形式有幾十種之多，如水泥土攪拌樁、CFG樁、砂樁、旋噴樁、碎石樁、振沖樁等等，通常將復合地基的處理樁分為散體材料樁、柔性樁、剛性樁。散體材料樁主要是指碎石樁，這類樁的承載力主要取決于樁側土的側限力而樁側土所能提供的最大側限力主要取決于抗剪強度。因此散體材料的承載力主要取決于天然地基土體的抗剪強度——樁周圍土的抗剪強度。散體材料樁的承載力并不是隨著樁長的增加而增大的。柔性樁主要是指樁體剛度較小的這類樁，如砂樁、振沖樁等等。這種樁體由于沒有粘結材料，故剛度較小。剛性樁主要是指有狀體材料中有水泥等粘結材料的剛度較大的樁體，常見的剛性樁有CFG樁、樹根樁等等，由于剛性樁體材料中有粘結材料，故成樁后樁體剛度較大，變形小的特點，所以在復合地基中設計中剛性樁得到大量的使用。

2 復合地基若干問題的討論

2.1 復合地基的作用機理

復合地基處理方法多種多樣，不同的地基處理方法，復合地基的作用機理不同，大致可分為下面幾種：（1）樁體作用:復合地基是樁體和樁間土共同作用。在剛性基礎下等量變形時，地基中的應力將重新分配，樁體由于剛度大于樁間土，樁頂將產生應力集中，這樣復合地基的承載力和剛度將高于天然地基，同時沉降量也教天然地基小。（2）加速固結：碎石樁、砂樁由于具有較好的透水性，成為地基土良好的排水邊界，可加速地基土的固結。（3）振密、擠密作用：砂、石、碎石樁因振動、擠密、排水可起到密實作用，生石灰樁遇水會發生吸水發熱并且產生膨脹，也可起到擠密的作用。（4）加筋作用：地基中添加各種材料，如土工布、鋼筋、塑料板等，可增強土體的抗剪強度，從而增加土體的抗滑能力。（5）墊層作用：樁和樁間土復合形成的復合地基，在加固深度范圍內形成復合土層，它可起到類似墊層的換土效果，減小淺層地基中的附加應力的密度，或者說增大了擴散角。在樁體沒有貫穿整個軟弱土層的地基中，墊層作用的效果尤其明顯。

2.2 復合地基的破壞模式

復合地基的破壞一般分為三種情況，第一種是樁間土首先破壞，第二種是樁體首先破壞，第三種是樁和樁間土同時破壞，大多數為第二種情況。

復合地基的破壞模式有以下四種形式：（1）刺入破壞：樁體剛度較大，土體弱而發生刺入破壞，從而引起樁間土的破壞。剛性樁復合地基容易發生這類破壞。（2）鼓脹破壞：樁間土不能提供較大的圍壓，樁體發生鼓脹破壞，從而地基全面破壞，散體材料樁容易發生這類破壞，柔性樁復合地基也可能發生這類破壞。（3）整體剪切破壞：在塑性區滑動面上樁體和土體均發生剪切破壞，散體材料樁容易發生這類破壞，柔性樁復合地基也可能發生這類破壞。（4）滑動剪切破壞：復合地基沿某一滑動面產生滑動破壞，滑動面上樁體和土體均發生剪切破壞，各類復合地基都有可能發生這類破壞形式。

影響復合地基破壞模式的主要因素有樁型、樁身強度土層條件以及荷載水平等等

2.3 置換率

復合地基的置換率是指處理樁的面積與處理面的比值，反映了樁體面積的相對大小，置換率對復合地基而言不僅是重要的設計參數，同時直接關系到工程的造價。由于很多復合地基的設計是受沉降控制的，所以盲目加大置換率，雖然有時候持力層承載力足夠，但下臥層沉降依舊很大，仍然無法滿足設計要求，而置換率過小著起不到加固土體的目的，因此合理設計置換率對復合地基設計而言至關重要。

2.4 復合地基的處理面積

復合地基的處理面積和樁體剛度密切相關，通常來說，對于柔性樁，由于剛度較小，除了在基底以下設置樁體，地基以外也要設置一定數量樁，而對于剛形樁，則通常只需要設置在基礎底面范圍內。

3 結語

復合地基的推廣和應用產生了良好的經濟效益,在此過程中也產生了一些問題。如未能合理控制施工后沉降量,沉降過大造成工程事故。復合地基工程實踐發展較快,但其理論遠遠落后于工程實踐的發展,應加強其設計理論的研究。可以從下述幾方面予以重視：（1）復合地基承載力和沉降計算方法及計算參數的確定研究（2）按沉降控制復合地基設計理論（3）復合地基優化設計理論（4）動力荷載和周期荷載作用下復合地基工作性狀（5）復合地基測試技術等。

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