地基处理之复合地基

1、6 6 复合地基基本理论复合地基基本理论 6 61 1 复合地基的定义与分类复合地基的定义与分类 6 62 2 复合地基的常用型式复合地基的常用型式 6 63 3 复合地基的常用概念复合地基的常用概念 6 64 4 竖向增强体复合地基承载力计算竖向增强体复合地基承载力计算 6 65 5 水平向增强体复合地基承载力计算水平向增强体复合地基承载力计算 6 66 6 复合地基沉降计算方法复合地基沉降计算方法6 61 1 复合地基的定义与分类复合地基的定义与分类 当天然地基不能满足建当天然地基不能满足建( (构构) )筑物对地基的要求时，筑物对地基的要求时，需要进行地基处理，形成人工地基，以保证建需要

2、进行地基处理，形成人工地基，以保证建( (构构) )筑物的安全与正常使用。筑物的安全与正常使用。 经过处理形成的人工地基通常有三种类型：经过处理形成的人工地基通常有三种类型： 均质地基、复合地基和桩基。均质地基、复合地基和桩基。 人工地基中的人工地基中的双层地基双层地基是指天然地基经地基处理是指天然地基经地基处理形成的均质加固区的形成的均质加固区的厚度厚度与荷载作用与荷载作用面积面积或者与或者与其相应持力层和压缩层厚度相比较小时，在荷载其相应持力层和压缩层厚度相比较小时，在荷载作用影响区内，地基由两层性质相差较大的土体作用影响区内，地基由两层性质相差较大的土体组成，如图所示。组成，如图所示。桩

3、基桩基 复合地基：是指天然地基在地基处理过程中部分复合地基：是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或置换，或在天然地基中设置加筋土体得到增强或置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区由材料，加固区由基体基体( (天然地基土体或桩改良的天然地基土体或桩改良的天然地基土体天然地基土体) )和和增强体增强体两部分组成的人工地基。两部分组成的人工地基。上部结构的荷载由基体和增强体共同承担。上部结构的荷载由基体和增强体共同承担。 复合地基根据地基中增强体的方向可分为水平向复合地基根据地基中增强体的方向可分为水平向增强体复合地基和坚向增强体复合地基两类，增强体复合地基和坚向增强体复合地基两类， 竖向

4、增强体习惯上称为桩，有时也称为柱。竖向增强体习惯上称为桩，有时也称为柱。 竖向增强体复合地基通常称为桩体复合地基。竖向增强体复合地基通常称为桩体复合地基。 复合地基工作机理可做如下分类：复合地基工作机理可做如下分类： 桩体复合地基具有以下两个基本的特点：桩体复合地基具有以下两个基本的特点： (1)(1)加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均质的和加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均质的和各向异性的；（均质）各向异性的；（均质） (2)(2)在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。（桩基）（桩基）6 62 2 复合地基的常用型式复合地基的

5、常用型式 在工程实践中应用的复合地基型式很多，在工程实践中应用的复合地基型式很多，可从下述三个方面来分类：可从下述三个方面来分类： 增强体设置方向；增强体设置方向； 增强体材料；增强体材料； 基础刚度以及是否设置垫层；基础刚度以及是否设置垫层； 增强体长度。增强体长度。6 63 3 复合地基的常用概念复合地基的常用概念 1 1复合地基面积置换率复合地基面积置换率 2 2复台地基桩土应力比复台地基桩土应力比 3 3复合地基桩土荷载分担比复合地基桩土荷载分担比 4 4复合模量复合模量 1 1复合地基面积置换率复合地基面积置换率 竖向增强体复合地基中，竖向增强体习惯上称为桩体，竖向增强体复合地基中，

6、竖向增强体习惯上称为桩体，基体称为桩间土体。若桩体的横截面积为基体称为桩间土体。若桩体的横截面积为A Ap p，该桩体所承，该桩体所承担的加固面积为担的加固面积为A Ae e。，则复合地基面积置换率的定义为。，则复合地基面积置换率的定义为 实际工程中，由于地基土性质的变化、上部结构荷载的实际工程中，由于地基土性质的变化、上部结构荷载的不均匀性以及基础平面尺寸等因素的影响，不可能在整不均匀性以及基础平面尺寸等因素的影响，不可能在整个基础下部是等间距布桩。对只在基础下布桩的复合地个基础下部是等间距布桩。对只在基础下布桩的复合地基，桩的截面面积之和与基，桩的截面面积之和与基础基础总面积相等的复合土体

7、面总面积相等的复合土体面积之比，称为平均面积置换率。积之比，称为平均面积置换率。epAAm 2 2复合地基桩土应力比复合地基桩土应力比实际工程中，即使是单一桩型的复合地基，由于桩处在基础下的部实际工程中，即使是单一桩型的复合地基，由于桩处在基础下的部位不同或桩距不同，桩土应力比位不同或桩距不同，桩土应力比n n也不同。将基础下桩的也不同。将基础下桩的平均桩顶平均桩顶应应力与桩间土力与桩间土平均应力平均应力之比定义为之比定义为平均桩土应力比平均桩土应力比。基础下的平均桩土应力比是反映桩土荷载分担的一个参数。基础下的平均桩土应力比是反映桩土荷载分担的一个参数。桩体材料刚度越大，桩土应力比就越大；桩

8、体材料刚度越大，桩土应力比就越大；桩越长，桩土应力比就越大；桩越长，桩土应力比就越大；面积置换率越小，桩土应力比就越大。面积置换率越小，桩土应力比就越大。 3 3复合地基桩土荷载分担比复合地基桩土荷载分担比 4 4复合模量复合模量6 64 4 竖向增强体复合地基承载力计算竖向增强体复合地基承载力计算 桩体复合地基中，散体材料桩、柔性桩和刚性桩的荷载桩体复合地基中，散体材料桩、柔性桩和刚性桩的荷载传递机理是不同的。桩体复合地基上传递机理是不同的。桩体复合地基上基础刚度基础刚度大小、是大小、是否设置否设置垫层垫层、垫层的厚度垫层的厚度等都对复合地基受力性状有较等都对复合地基受力性状有较大影响，在桩

9、体复合地基承载力计算中都要考虑这些因大影响，在桩体复合地基承载力计算中都要考虑这些因素的影响。因此，桩体复合地基的承载力计算比较复杂。素的影响。因此，桩体复合地基的承载力计算比较复杂。 桩体复合地基承载力计算的两种思路：桩体复合地基承载力计算的两种思路： (1)(1)分别确定桩体的承载力和桩间土的承载力，根据一定分别确定桩体的承载力和桩间土的承载力，根据一定的原则叠加两部分得到复合地基的承载力；的原则叠加两部分得到复合地基的承载力； (2)(2)将桩体和桩间土组成的复合地基作为整体来考虑，确将桩体和桩间土组成的复合地基作为整体来考虑，确定复合地基的极限承载力。定复合地基的极限承载力。 (1)(

10、1)叠加叠加sfpfcfpmmpp)1 ( 极限承载力极限承载力承载力特征值承载力特征值sfpfcfpmkmpkp)1 (2211 (2)(2)整体整体ppcpsscspsctgzpmtgzpCmmm22cos)(cos)()1 ()1 (TSK mtgmtgtgmCmCCpscpsc)1 ()1 (复合土体综合强度指标可采用面积比法计算。复合土体内复合土体综合强度指标可采用面积比法计算。复合土体内聚力聚力C Cc c和内摩擦角表达式可用下述两式表示：和内摩擦角表达式可用下述两式表示： c6 65 5 水平向增强体复合地基承载力计算水平向增强体复合地基承载力计算ffqqq0)(0000ctgB

11、ZBvDqf000cos)cos(sinrC)()sin(cos000000ctgZvvCACDr视粘聚力视粘聚力能量消散率增量能量消散率增量承载力增量承载力增量6 66 6 复合地基沉降计算方法复合地基沉降计算方法S=sS=s1 1+s+s2 2 S S1:1:加固区沉降（加固区沉降（复合模量法、应力复合模量法、应力修正法、桩身压缩法修正法、桩身压缩法） S S2:2:下卧层沉降（下卧层沉降（分层总和法分层总和法） 加固区沉降加固区沉降 1 1、复合模量法复合模量法icsiiHEpS1spcsEmmEE)1 ( 加固区沉降加固区沉降 2 2、应力修正法（应力修正法（E ES S法）法）ssinisiisinisisiSHEpHEpS1111) 1(11nmspnmppss) 1(1 加固区沉降加固区沉降 3 3、桩身压缩模量法桩身压缩模量法（E Ep p法）法）pSS1 Sp Sp为桩