建筑地基基础施工规范

1、本讲内容： 一、总则与术语及开篇案例 二、地基施工 三、基础施工 四、基坑支护施工本讲内容： 五、地下水控制 六、土方工程 七、边坡工程 八、典型案例分析与经验交流。一、总则与术语（1）、为了在建筑地基、基础与基坑工程的施工中做到安全适用、保护环境、确保质量、技术先进、经济合理，特制订本规范。本规范适用于建筑地基、基础与基坑工程的施工，其它类似工程可参照使用。（2）、建筑地基、基础与基坑工程的施工除应满足设计要求外，尚应做到因地制宜、节约资源、具有可操作性。（3）、建筑地基、基础与基坑工程的施工除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。质量验收应符合建筑地基基础施工质量验收规范（GB5

2、0202）的规定。工程事故实例(13层在建住宅楼发生倒塌事故)楼倒倒事件楼垮垮2009年6月27日5时30分左右，上海市闵行区莲花南路、罗阳路在建的“莲花河畔景苑”商品房小区工地内，发生一幢13层楼房（7号楼）向南整体倾倒事故 (图1)一名工人逃生不及被压致死。一名施工人员说：5时30分许，他正在工地上距离倒覆大楼仅几十米处。短短半分钟内，大楼就整体倒了下来。昨晚就有人看到倒塌楼房向西南方向倾斜。图113层楼房（7号楼）向南整体倾倒事故图2整体倾倒的楼房（7号楼）图3十多米宽的倒塌楼房几乎被堆土全部遮住堆土是够高的引起了广泛的关注图4堆土太高了图5整体倾倒的楼房(十字条形基础)图6北面的断桩长

3、度长，南面的断桩长度短。图7 管桩碎了数段，最多的管桩碎了5段楼房主体结构基本完好主体质量没问题楼房倒塌后绝大多数玻璃竟然没有被震碎楼房的基础采用的是PHC桩(预应力高强混凝土)管桩13层楼房采用桩-十字条形基础，十字条形基础埋深1.9m。管桩共118根，桩型号为AB 400 80 33。管桩的入土深度是33m，桩尖持力层是71-2层。连在十字条形基础下的管桩的断桩长度是：北面的断桩长度长，南面的断桩长度短。2.发生工程事故的环境（1） 7号楼（倒塌楼房）周围环境“莲花河畔景苑”商品房小区工地共有11幢在建13层楼房，在淀浦河（宽约40m）的南面， 11幢在建楼房长度方向与淀浦河河岸基本平行，

4、 这些楼房北面边界距淀浦河河岸距离在2050m之间，其中倒塌楼房距防汛墙最近，据人目测仅有二三十米。土方紧贴建筑物，堆积在7号楼（倒塌楼房）楼房北侧，北面的空地上堆放7号楼南面基坑开挖的泥土有足球场那么大，堆土在6天内即堆高 10m左右。边挖边堆，堆土速度很快。图8在建楼房长度方向与淀浦河河岸基本平行与淀浦河相对位置（2）淀浦河的防汛墙被堆土损坏2009年6月26日，淀浦河河道南侧83米长的防汛墙(高2米多)遭严重损坏,发生了滑动破坏，使在建的莲花河畔景苑工地内的防汛墙裂成了好几段，墙体上现出了3个很大的缺口。中间较长的两段墙体往外移位了4米多，外侧河道中堆积的泥土已经露出河面，形成一片类似滩

5、涂的小块陆地。这导致河道的航行安全受到影响。而在防汛墙南面，一座由泥土堆成的小山丘矗立在建筑工地上，离防汛墙不过数米。防汛墙内的地面也出现了开裂，最长的裂缝宽度在70厘米左右。“初步查下来是泥土堆放太多造成。”图9防汛墙破坏严重工地旁防汛墙破坏图图10防汛墙周边地面破坏工地内防汛墙旁地面的大裂缝图11工地内防汛墙旁地面的沉陷图12倒塌7号楼和河堤明显破坏区域在工地上的位置(3) 7号楼桩位图和土层分层图.7号楼桩位图见图13；土层分层图见图14。地表下211.2m是上海的典型软土，软土有流动性，建楼时必须考虑它的特殊性，尤其不宜快速堆土。图137号楼桩位图图14土层分层图地表下211.2m是上

6、海的典型软土，软土有流动性，建楼时必须考虑它的特殊性，尤其不宜快速堆土。(4)雷暴雨大作6月26日起雷阵雨天气将频繁现身. 6月27日晨上海雷雨大作，家住闵行梅陇地区的居民则被更猛烈的一声轰响惊醒5时30分许，闵行区莲花南路罗阳路口西侧，一在建楼盘工地发生楼体倒覆事件。 “当时外面正在下雷暴雨，我们还以为是打雷呢！”与倒塌楼房仅隔一条淀浦河的嘉和花苑小区住户傅小姐说：清晨5时30分许，一家人几次被窗外的雷声惊醒，其中有一声较为猛烈的轰响让她觉得有些异常。3. 设计，施工，监理，监测的情况分析（1）关于设计，施工，监理，监测的专家组意见专家组的调查结果称，原勘测报告经现场补充勘测和复核，符合规范

7、要求；原结构设计经复核符合规范要求。大楼所用PHC管柱经检测质量符合规范要求。记者截稿时获悉，除倒覆的“莲花河畔景苑”7号楼，其他在建的10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。7号楼倒塌的间接原因主要有6个方面：一是土方堆放不当。二是开挖基坑违反相关规定。三是监理不到位。四是管理不到位。五是安全措施不到位。六是围护桩施工不规范。（2）依据规范的分析1）设计方面中华人民共和国行业标准建筑桩基技术规范JGJ94-2008的强制性条文3.1.3.4指出：“对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算；”，“莲花河畔景苑”商品房的设计单位在设计时是否按3.1.3.4进行整体稳定性验算？它的抗滑安全系数为

8、多少？“原结构设计经复核符合规范要求”的结论从何而来？ 3.4.5.2建筑桩基与边坡应保持一定的水平距离；建筑场地内的边坡必须是完全稳定的边坡。事实证明，在10m高的堆载下，河岸土体已经不是稳定土体。2）施工方面a.“莲花河畔景苑”的监理方上海光启建设监理有限公司负责人说：“而对于工地堆土，国家并没有相关规定与强制性要求”。国标建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）3.0.2 3.2,4,5三条均是强制性规定，均要求作不均匀沉降验算和稳定性验算.堆载造成整体滑动破坏例子很多：例1.上海世纪公园人造湖泊堆山土体的整体滑动破坏；例2.沪杭高速公路嘉兴段堆土土体的纵向整体滑动破坏，把纵向

9、的桥梁基础下的灌注桩剪断。堆土太高太快均会造成土体的整体滑动破坏。b.上海市基坑工程设计规范DBJ08-61-97的3.0.8.2条指出：一般地面超载,-通常按20kN/m2考虑。本工程施工大干快上，不按规范办事，6天内堆土高10米(相当于180kN/m2的荷载)，其堆土荷载远远超过第3第4层土的抗剪强度，使第3第4层土处于塑性流动状态，土体向其软弱处滑动。土体的滑动使桩基础在第4第5层交界处发生向河道方向的移动，致使高层建筑向南地下车库的基坑方向倒塌。这是典型的土体丧失稳定的破坏。3）监测方面这样的工程，必定要有对在建楼房的监测，基坑围护开挖的监测，堆土对河堤的滑动监测。在专家组的调查中，很

10、少有监测数据的反映。只看到了：截至27日18时，除倒覆的“莲花河畔景苑”7号楼，其他在建的10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。周边小区和道路的地下煤气管道、-，完全符合安全标准，发生次生灾害的可能性极小。政府承诺“其他在建的10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。” 这种表达是违背土力学的科学规律的。哪有土体在受到13层楼房的荷载而未发生倾斜、偏移、沉降的？这只能使人们怀疑现场监测是否正常？据专家组长江欢成介绍，专家组当天发现，紧邻的6号楼与倒覆的7号楼可谓“双胞胎”、“姊妹楼”，也存在北面堆土、南面挖坑的问题，并已有所倾斜，因其山墙还有一点未挖，微小差别使6号楼幸免于难。因此，专家组立即

11、对其展开了“抢救”。他表示，目前6号楼的抢险已经基本完成，通过填土等一系列措施，6号楼向北回了29毫米，倒塌的隐患已可排除。比较专家组长江欢成的讲话和有关单位对记者的介绍：紧邻的6号楼，微小差别使6号楼幸免于难。并不是“其他在建的10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。”。专家组长江欢成表示，目前6号楼的抢险已经基本完成，通过填土等一系列措施，6号楼向北回了29毫米，倒塌的隐患已可排除。不管破坏的机理是什么，楼房倒塌前应该是有预兆的（倾斜量及倾斜速率的变化）。1995年12月，武汉一幢刚建成的18层大楼，因沉降倾斜速度超过抢护纠偏速度，控爆前该大楼向西北倾斜，倾斜程度距垂直线达2.884m，不

12、得不实施定向控爆拆除。究其原因主要是地基基础的问题。这幢18层大楼，倾斜程度距垂直线达2.884m，仍未倒塌，说明房屋倾倒是有先兆的。而本工程没有看到这方面的内容，7号楼倒塌前会没有先兆，可能吗？昨晚就有人看到倒塌楼房向西南方向倾斜。监测单位在做什么？4）监理方面监理要求承建单位所从事的工程建设活动及其效果，必须满足相应法规、技术标准和工程合同的要求。工地上快速堆土10m是明显违规，监理为什么没有令其停工？没有及时监测和分析，监理在做什么？5）建设单位方面现在基本建设最大的毛病，第一是抢工期，第二个是低造价。这是指令经济的基本特征.为了政绩和最大的利润，开发商说了算，根本不顾土体受力的客观规律

13、，基坑开挖可以没围护，可以不按开挖的施工组织路线进行施工。明知工地上快速堆土10m是明显违规，开发商为什么会允许？灾难本有征兆，只要防微杜渐；按土体受力的规律施工，悲剧本可避免.4. 专家事故原因分析上海市政府召开新闻发布会宣布：上海“莲花河畔景苑”在建楼房倒覆事故的主要原因是：紧贴7号楼北侧，在短期内堆土过高，最高处达10米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度4.6米，大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。图15 大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。楼房倒塌示意图示意图图16

14、 空中有一个侧向力3000吨作用在楼上，显然是不对的。图17 7号楼倒塌示意图大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。这个结论与破坏实例不符：1.土体产生水平位移，是不会使房屋倾倒的，只能使房屋平移。2.过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。从房屋桩基的破坏图可见：房屋北面的桩基是被拔出拉断的。这不是过大的水平力超过了桩基的抗侧能力的破坏模式。见图18。图18红线内土的破坏是桩被拔出造成的7号楼房屋倒覆应该是土体丧失稳定的破坏，见图19。南面4.6m深的地下车库基坑掏空13层楼房基础下面的土体，可能加速房屋南面的沉降，使房屋向南倾斜。7号楼

15、北侧堆土太高，堆载已是土承载力的两倍多，使第3层土和第4层土处于塑性流动状态，造成土体向淀浦河方向的局部滑动，滑动面上的滑动力使桩基倾斜，使向南倾斜的上部结构加速向南倾斜。图 197号楼倒塌原因研究-典型的土体丧失稳定的破坏。同时，10m高的堆土是快速堆上的，这部分堆土是松散的，在雨水的作用下，堆土自身要滑动（见图20） ，滑动的动力水平作用在房屋的基础上，不但使该楼水平位移，更严重的是这个力与深层的土体滑移力引成一对力偶，加速桩基继续倾斜。高层建筑上部结构的重力对基础底面积形心的力矩随着倾斜的不断扩大而增加，最后使得高层建筑上部结构向南迅速倒塌至地。这个过程是逐步发生的，是可以监测得到的，直

16、到高层建筑倾斜到一定数值才会突然倾倒。土体不滑动，高层建筑上部结构是不会迅速倒塌的。这是土体滑动造成的失稳破坏。图20 堆土的滑动破坏照片土体向淀浦河滑动的理由：1. 地下车库基坑的埋深没有淀浦河底深。地下车库基坑底面在第3层，淀浦河底在第4层，第4层更易滑动;2. 堆载离淀浦河近，离地下车库基坑远；3. 7号楼的118根桩在堆载和地下车库基坑之间，起到被动桩的作用。同济大学教授杨敏模拟三种可能性的破坏模式： 在堆土下方的软土受重压，向南流动，导致地基土整体失稳，楼房 “躺”倒； 堆土的压力通过流动的软土推动桩基，使桩基向南发生水平位移，令楼房倾倒； 堆土下方的软土受压，向北部即河道方向流动，

17、同样将楼房近堆土一侧“掏空”，楼房终被“撬”倒。图22 倒塌房侧土的隆起是由此房倒塌的动力所致几个值得深思的几个问题：1. 7号楼的破坏机理-滑动失稳破坏还是大楼两侧的压力差造成的破坏?2. 建设工程中技术问题,谁说了算?3. 地下工程问题 ，土力学问题谁说了算? 岩土工程师的地位？4. 监理单位的作用和权威如何确立?7号楼旁边楼的户主以后能住的安心吗？倒楼后果倒楼后引发业主和开发商复杂的赔偿纠纷死者肖德坤生前工作的装潢公司赔偿其家人金额77.5万元。莲花河畔景苑小区未倒楼的四百四十九户购房者多数选择了不退房，按购房合同总价5%折让的方案。而6号楼的三十八户业主由于离倒覆7号楼最近，眼下其房屋

18、正在进行重新加固。7号楼业主均获赔偿。上海万科房地产有限公司也发布了相关通告，表示应梅都公司邀请，作为第三方托管“莲花河畔景苑”楼盘建设。7号楼原址计划改建公共设施或绿地。处理结果关于事故责任认定及处理 （一）对相关单位的责任认定与处罚。 通过调查和责任认定，依据有关法律法规，共对6家单位进行处罚。 建设单位梅都房地产公司、总包单位众欣建筑公司，对事故发生负有主要责任；土方开挖单位索途清运公司，对事故发生负有直接责任；基坑围护及桩基工程施工单位胜腾基础公司，对事故发生负有一定责任。依据相关法律法规规定，对上述单位分别给予经济罚款，其中对梅都房地产公司和众欣建筑公司，均处以法定最高限额罚款。对众

19、欣建筑公司建筑施工企业资质证书及安全生产许可证予以吊销。待事故善后处理工作完成后，吊销梅都房地产公司房地产开发企业资质证书。 监理单位光启监理公司，对事故发生负有重要责任，吊销其工程监理资质证书。工程监测单位协力勘察公司对事故发生负有一定责任，予以通报批评处理。 二）对相关人员的责任认定和处理 通过调查和责任认定,依据相关法律法规，下列有关责任人员被追究责任。其中有6人被刑事拘留，7人被取保候审。 梅都房地产公司法定代表人张志琴、众欣建筑公司法定代表人张耀杰等7名责任人员，对事故发生负有直接责任，涉嫌重大责任事故罪，被移送司法机关追究刑事责任； 光启监理公司法定代表人王金泉、索途清运公司法定代

20、表人王永福等8名责任人员，对事故发生负有相关责任，被处以吊销执业证书、罚款、解除劳动合同等处罚； 闵行区副区长连正华和梅陇镇镇长施宝其、副镇长周亮等公职人员，对辖区内建设工程安全生产工作负有领导责任，分别被给予行政警告、行政记过、行政记大过处分。2010年4月1日18时，广西南宁市一小区一栋6层新楼爆破后倾而未倒，呈40度角倾斜，随即该楼照片开始在网上流传，被称为广西“楼歪歪”。据了解，该楼房因工程质量不合格而爆破拆除。2011年2月19日一网友从芜湖南陵许镇太丰街道经过时，看见一幢建在水中的楼房(建设中)整体倾倒。该网友还拍了照片传到网上，芜湖“楼歪歪”立即引起了网友的关注。（4）、 地基

21、foundation soils支承基础的土体或岩体。（5）、基础 foundation将上部结构荷载传递到地基上的结构。（6）、复合地基 composite foundation部分地基土被增强或被置换增强后与周围地基土共同承担荷载的地基。复合地基复合地基基本理论与设计6.1 复合地基概念与分类6.2 复合地基的作用机理与破坏模式6.3 复合地基设计参数6.4 复合地基承载力计算6.5 复合地基沉降计算6.6 复合地基应用实例复合地基一词最早6.1复合地基概念与分类复合地基1. 发展概况复合地基的概念已成为很多地基处理方法的理论分析及公式建立的基础和根据。它已广泛地运用于如碎石桩、砂桩、水泥

22、土搅拌桩、旋喷桩和石灰桩等加固地基的理论分析中。初期出现在1962年，用来形容采用碎石桩加固的地基后来深层搅拌法和高压喷射注浆法的应用，人们开始重视水泥土桩复合地基的研究碎石桩复合地基复合地基在我国发展概况水泥搅拌桩复合地基柔性桩复合地基低强度混凝土桩复合地基散体材料桩复合地基狭义复合地基概念钢筋混凝土桩复合地基刚性桩复合地基广义复合地基概念复合地基的本质是否设置垫层是形成复合地基的必要条件?是否桩体不与基础底板连接是形成复合地基的必要条件?是否只有砂石桩才能形成复合地基?桩体与桩间土是否直接同时承担荷载是形成复合地基的必要条件，也是复合地基的本质a.b.垫层对桩体复合地基性状影响：为提高柔性

23、基础下复合地基的桩土荷载分担比，减小复合地基沉降，可在复合地基和柔性基础之间设置刚度较大的垫层（如土工格珊碎石垫层、灰土垫层）。不设置刚度较大的垫层的柔性基础下复合地基应慎用。为改善刚性基础下复合地基性状，常在复合地基和柔性基础之间设置柔性垫层（如砂石垫层）。可减小柔性基础下复合地基的桩土荷载分担比，同时可改善复合地基中桩体上端部分的受力状态。c.垫层对桩体复合地基性状影响：刚性基础下复合地基的桩土荷载分担比与设置的砂石垫层的厚度有关：垫层愈厚，荷载愈小。但是，垫层厚度达到一定数字后，继续增加垫层厚度，桩土荷载分担比并不会继续减小。形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过变形协调共同承

24、担荷载作用。形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过变形协调共同承担荷载作用。EpEs1分析结果：难以形成复合地基。形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过变形协调共同承担荷载作用。EpEs1EpEs2结论：复合地基形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过变形协调共同承担荷载作用。2.复合地基概念与分类（1）概念：复合地基（composite foundation）是指部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担上部荷载并协调变形的人工地基。复合地基与天然地基同属地基范畴。复合地基粉喷桩复合地基复合地基示意图（2）复合地基分类1）根据地基中增强体的方向

25、分类 水平向增强体复合地基:土工聚合物、金属材料格栅等形成的复合地基 。 竖向增强体复合地基:桩体复合地基 。复合地基均质人工地基双层地基图6-2 人工地基分类水平向增强体复合地基竖直向增强体复合地基复合地基2）复合地基中桩的分类在竖向增强体复合地基中，桩的作用是主要的，而地基处理中桩的类型较多，性能变化较大。为此，可根据增强体（桩体）所采用的材料以及成桩后桩体的强度（或刚度）来进行分类。2）复合地基中桩的分类复合地基由柔性桩和桩间土所组成的复合地基可称为柔性桩复合地基，依次有：散体材料桩复合地基如碎石桩、砂桩、矿渣桩等；柔性桩复合地基如石灰桩、土（或灰土）桩；半刚性桩如水泥土搅拌桩、旋喷桩等

26、；刚性桩复合地基混凝土类桩（如CFG桩等）。桩中水泥掺入量的大小将直接影响桩体的强度。当掺入量较小时，桩体的特性类似柔性桩；而当掺入量较大时，又类似于刚性桩。复合地基桩体复合地基水平向增强体复合地基竖向增强体复合地基散体材料桩复合地基粘结材料桩复合地基加筋土地基桩体复合地基碎石桩砂桩矿渣桩特点：桩身材料无粘聚力，单独不能成桩，需依靠周围土体的围箍作用才能形成桩体。按增强体方向和材料性质分类（半）刚性桩土桩灰土桩石灰桩水泥土搅拌桩粉体喷射搅拌桩旋喷桩CFG桩树根桩特点：桩体有较强粘聚力，但模量和刚度远比混凝土小，在大荷载作用下会变形过量甚至断桩。柔性桩粘结材料桩刚度较一般柔性桩大，但明显小于一般

27、混凝土桩3）复合地基常用的形式复合地基图6-3 复合地基常用的形式竖直向增强复合地基斜向增强复合地基水平向增强复合地基长短桩复合地基多元复合地基的定义及分类 多元复合地基是指由水平向增强体、竖向增强体中的刚性桩、柔性桩、散体材料桩中的两种或两种以上的增强体，采取不同的组合方式对天然地基加固所形成的复合地基。二、分类主要分为三大类：（1)多桩型复合地基（2)双向单桩型复合地基（3)双向多桩型复合地基多桩型复合地基在多桩型复合地基中，可将桩身强度较高的桩称为主桩，将强度较低的桩称为次桩。可将多桩型复合地基分为两类：在第一类多桩型复合地基中，主桩作用为主，次桩为辅；在第二类多桩型复合地基中，主桩的数

28、量较少，仅布置在节点或荷载较大处，其主要目的是减小沉降，地基承载力提高主要依靠次桩的置换作用。双向增强体复合地基由水平向的增强体和竖向的增强体与天然地基土体共同组成。在双向增强体复合地基中，如果竖向的增强体只有一种桩型，那么可称之为双向单桩型复合地基(见图15-2)；如果竖向的增强体有两种或两种以上的桩型，那么可以称之为双向多桩型复合地基（见图15-3）。双向增强体复合地基多桩型复合地基双向单桩型复合地基双向多桩型复合地基双向增强体复合地基所谓双向增强体复合地基就是对天然地基的下部采用竖向增强体（包括刚性桩、柔性桩和散体材料桩等）加固，而上部采用水平向增强体加固，竖向增强体、水平向增强体与天然

29、地基共同作用所形成的人工地基。该类复合地基可发挥水平向增强体和竖向增强体的各自的优势，共同有效地承担上部荷载，大大减小地基变形。双向增强体复合地基法也称为桩网复合地基法和桩承式加筋复合垫层法。双向增强体复合地基形成的背景双向增强体复合地基法是在单一增强体复合地基存在一些不足的背景下产生的。（1）水平向增强体(土工合成材料、金属材料格栅等)不足之处：不方便在较深的土层下施工，难以用于基坑特别是深基坑支护；不能充分调动下部土的承载潜力；应用于软土地基处理时，所需沉降变形时间往往较长，不利于加快工程进度。双向增强体复合地基形成的背景双向增强体复合地基法是在单一增强体复合地基存在一些不足的背景下产生的

30、。（2）单一的竖直向增强体(通常称为桩体)不足之处：没有加筋、过滤、防渗功能；在高边坡情况下往往要设专用抗滑斜桩，难以施工；有时因特殊情况需要，仍嫌其沉降变形达到稳定的时间过长；受到柔性荷载或者基础刚度不大时，竖向增强体的承载力难以充分发挥，导致承载力难以得到大幅度提高，沉降也较大。双向增强体复合地基的优点双向增强体复合地基综合了水平向增强体和竖向增强体的优势，可以克服上述单一增强体复合地基的不足之处，通过不同增强体的合理组合，获得较高的承载力，并大大减少沉降。双向增强体复合地基具有以下优点。(1) 双向增强体复合地基具有桩体、垫层、排水、挤密、加筋、防护等综合效能。(2) 竖向增强体复合地基

31、法比较容易实现在天然软土地基上快速填筑稳定的高路堤或堤坝。(3) 当竖向增强体按照稀疏间距布置时，采用减沉桩理论进行设计和施工，可大幅度降低工程建设成本。双向增强体复合地基的优点双向增强体复合地基综合了水平向增强体和竖向增强体的优势，可以克服上述单一增强体复合地基的不足之处，通过不同增强体的合理组合，获得较高的承载力，并大大减少沉降。双向增强体复合地基具有以下优点。(4) 沉降较小且完成时间较短，工后沉降较易控制，可缩短工期，相对加快工程进度。(5) 不需采用预压来先期完成沉降，施工方便。双向增强体复合地基法的应用范围由于双向增强体复合地基法这一新技术在控制沉降和不均匀沉降有着具大的技术优势，

32、且经济效益显著，目前，逐步开始在国内得到应用，主要应用范围集中在以下这些方面：(l) 大面积堆载场地的地基处理；(2) 路堤软土地基处理，比如高速公路和高速铁路路基处理；(3) 软土地基上新老路堤接合部的处理，以防止不均匀沉降；(4) 高层建筑物地基软弱下卧层处理；(5) 桥台过渡段地基处理，比如处理“桥头跳车”现象；(6) 其他工程应用，例如持力层为斜坡的桩基础，以防止地基侧向失稳。双向增强体复合地基的发展1993年，南(宁)一昆(明)铁路线永丰营车站的软土地基处理采用了粉喷桩结合土工格栅这一桩承加筋土复合地基；1998年，江苏省泰州市首次利用“土工编织布(geotextile)加筋垫层+水

33、泥粉喷搅拌桩”的复合地基方案，修复处理泰州市引江河嘶马码头下的软土地基；国内发展：2001年，铁道部科学研究院深圳分院采用了桩网复合地基处理不同处理技术路段的接合段来控制沉降和差异沉降；2007年，在宁波钢铁厂轧钢车间采用了素混凝土桩+水泥搅拌桩形成的两种竖向增强体同双层土工格栅形成的双向增强体复合地基进行地基处理；3. 复合地基特点复合地基天然地基复合地基图2-4 地基复合地基区别复合地基与天然地基比较：复合地基加固区是由增强体和基体两部分组成，是非均质和各向异性的，该特点使复合地基区别于均质地基。垫层复合地基 复合地基与桩基比较 桩身材料与强度。复合地基中桩有散体材料桩、柔性桩、半刚性桩和

34、刚性桩；桩基中的桩均为刚性桩； 桩与上部结构的连接方式。复合地基中桩体与基础不是直接相连的，它们之间通过垫层（碎石或砂石垫层）来过渡；而桩基中桩体与基础直接相连，两者形成一个整体。如图2-5所示。 受力特性不同。复合地基的主要受力层在加固体内，由基体和增强体两部分共同承担上部荷载、协同工作；而桩基的主要受力层是在桩尖以下一定范围内，主要由桩体承担承台 垫层由桩强体共同承担荷载a.桩基础 b.复合地基图6-5 复合地基桩基的区别4. 复合地基应用领域道路 工民建筑机场堤坝复合地基工业厂房地基复合地基碎石桩复合地基强夯置换复合地基复合地基应用道路工民建筑复合地基码头机场复合地基应用复合地基施工复合

35、地基复合地基复合地基复合地基水下的碎石桩复合地基复合地基静载荷试验复合地基6.2 复合地基的作用机理与破坏模式（1）复合地基作用机理1）桩体作用复合地基承载力和整体刚度高于原地基，沉降量有所减少。2) 垫层作用可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。3)加速固结作用除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速地基的固结外，水泥土类和混凝土类桩在某种程度上也可加速地基固结。复合地基。6.2 复合地基的作用机理与破坏模式复合地基（1）复合地基作用机理4)挤密作用在施工过程中由于振动、挤压、排土等原因，可使桩间土起到一定的密实作用。5)加筋作用各种复合地基除了可提高地基的承载力和整体刚

36、度外，还可提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。目前在国内的深层搅拌桩、粉体喷搅桩和砂桩等以被广泛地用于高速公路等路基或路堤的加固，这都利用了复合地基中桩体的加筋作用。(2)复合地基桩体破坏模式复合地基中，桩体破坏模式可分为以下4种：刺入破坏、鼓胀破坏、整体剪切破坏和滑动破坏复合地基图6-6 复合地基中桩体可能破坏模式(a) 刺入破坏；(b) 鼓胀破坏；(c) 整体剪切破坏；(d) 滑动破坏(b)鼓胀破坏(d)滑动破坏(a)刺入破坏(c)整体剪切破坏破坏过程：（1）桩间土首先破坏引起复合地基全面破坏；（2）桩体首先破坏引起复合地基全面破坏；（3）桩体与桩间土同时发生破坏。况下较易发生桩体刺入

37、破坏。桩体发生刺入破坏后，不能承担荷载，进而引起桩间土发生破坏，导致复合地基全面破坏。刚性桩复合地基较易发生此类破坏。复合地基桩体刚度较大，地基土强度较低的情破坏模式a.刺入破坏（图6-6a）刺入破坏（图6-6a）Fk复合地基在荷载作用下，桩间土不能提供足够的围压来破坏模式（b）鼓胀破坏（图6-6b）鼓胀破坏（图6-6b）阻止桩体发生过大的侧向变形，从而产生桩体鼓胀破坏，并引起复合地基全面破坏。散体材料桩复合地基往往发生鼓胀破坏，在一定的条件下，柔性桩复合地基也可能产生此类型式的破坏。Fk非均质粘性土中碎石桩破坏机理复合地基鼓胀破坏鼓胀破坏复合地基（c）整体剪切破坏（图6-6c）在荷载作用下，

38、复合地基将出现图2-6c所示的塑性区，在滑动面上桩和土体均发生剪切破坏。散体材料桩复合地基较易发生整体剪切破坏，柔性桩复合地基在一定条件下也可能发生此类破坏。破坏模式整体剪切破坏（图6-6c）塑性区复合地基如图2-6d所示，在荷载作用下复合地基沿某一滑动面产生滑动破坏。在滑动面上，桩体和桩间土均发生剪切破坏。各种复合地基都可能发生这类型式的破坏。破坏模式（d）滑动破坏（图6-6d）滑动破坏（图6-6d）滑动面复合地基复合地基破坏模式小结复合地基发生何种破坏模式，与复合地基的桩型，桩身强度，土层条件，荷载形式及复合地基上基础结构的形式有关。（1）对于不同的桩型，有不同的破坏模式。（2）对于同一桩

39、型，当其桩身强度不同时，也会有不同的破坏模式。（3）对于同一桩型，当土层条件不同时，也将发生不同的破坏模式。复合地基复合地基破坏模式小结综上所述，由于复合地基的破坏模式比较复杂，一般可以认为取决与桩体和桩间土的破坏，其中桩体的破坏特性是主要的。散体土类桩复合地基,由于桩和桩间土的模量和破坏时的应变值等一般相差不大，往往同时进入破坏状态；水泥土类桩复合地基，水泥土的模量较大，破坏应变较小，在同等应变条件下，水泥土率先进入破坏状态。6.3 复合地基应力特性（1）基地反力;（2）附加应力分布;（3）桩土应力比，n;（4）复合地基动力特性；sp复合地基应力特性（1）基底反力桩顶范围内应力集中明显；桩间

40、土反力仍保持类似天然地基时的马鞍形分布复合地基应力特性（2）附加应力分布国内外目前尚无复合地基附件应力计算公式；复合地基中应力分布不均匀；但总体上讲，仍然呈现出随深度增加而明显衰减的特性。因此，复合地基中的附加应力的分布特点与天然地基中的很接近，而与桩基础中的相差较大。2）桩土模量比 E3）桩土面积置换率，m4）原地基土强度5）桩长6）时间7）垫层复合地基应力特性（3）桩土应力比，n桩土应力比，n,是复合地基的一个重要计算参数，它关系到复合地基承载力和变形的计算，影响因素有：1）荷载水平psE（4）复合地基动力特性碎石桩或砂桩处理液化地基的效果在于1）提高了地基土（桩间土）的密实度；2）改善了

41、地基的排水条件；3）地基土受到一定时间的预振动；4）由于桩对桩间土的约束作用，使得地基的刚度增大其他复合地基同样具有上述特征复合地基应力特性6.3复合地基设计参数 面积置换率 m 桩土应力比 n 复合模量 Esp复合地基1. 面积置换率m研究复合地基时，是在众多根桩所加固的地基中，选取一根桩及其影响的桩周土所组成的单元体作用为研究对象。若桩体的横截面积为Ap，桩身平均直径为d,该桩体对应的加固面积为A，该桩体所对应的加固面积的等效圆直径为de，则面积置换率m：m= Ap/Am= d2/ de2 （2-1）或式中：正方形布桩等效圆直径:矩形布桩等效圆直径:L、L1、L2分别为桩间距、纵向间距和横

42、向间距。复合地基de1.13Lde 1.13 L1L2图27a正方形布桩Lde复合地基de1.05LL为桩间距。L面积置换率 m等边三角形布桩等效圆直径:de图67b正方形布桩LA32 L2Ae 2. 桩土应力比 n在荷载作用下，设复合地基中桩体的竖向平均应力为p，桩间土的竖向平均应力为s，则桩土应力比n：n p/s（2-2）复合地基s图28复合地基计算简图p 图28复合地基计算简图桩土应力比 复合地基目前复合地基桩土应力比n的计算公式很多，例如模量比公式，其假定在刚性基础下，桩体和桩间土的竖向应变相等，即p=s。于是，桩体上竖向应力p=Epp，桩间土竖向应力s=Ess，桩土应力比n的表达式为

43、：n=p/s=Ep/Es （2-3）式中：Ep、Es分别为桩和桩间土的压缩模量。ps3.复合模量复合地基加固区由桩体和桩间土两部分组成，呈非均质。在复合地基计算中，为了简化计算，将加固区视作一均质的复合土体，则复合地基的复合模量Esp：Esp=m Ep+(1-m) Es(2-4a)或Esp=1+m(n-1)Es(2-4b)式中:Esp复合地基压缩模量,MPa ；m复合地基面积置换率；n桩土应力比；Ep桩体压缩模量,MPa； Es土体压缩模量, MPa 。复合地基K2反映复合地基中桩间土实际极限承载力的修正系数 ，可能大于1.0，也可能小于1；复合地基土(25)1 反映桩的极限承载力发挥程度的系

44、数，若桩体先达到极限强度引起复合地基破坏，则1 1.0，否则，桩间土先达极限强度则1 1.0；2 反映桩间土的极限承载力发挥程度的系数，在0.41.0之间 ;m复合地基置换率.pcf K11mppf K22 (1 m) psf式中：ppf桩体极限承载力（kPa）；psf天然地基极限承载力（kPa）；K1反映复合地基中桩体实际极限承载力的修正系数 ，一般大于1；6.4复合地基承载力计算1.复合地基极限承载力pcf计算式桩、土承载力进行叠加：桩Q p uk pf pqski i p pk复合地基ppf q式中 qski一桩周土极限侧阻力标准值； up一桩身周边长度；Ap一桩身截面面积； qpk一极

45、限端阻力标准值；Li一按土层划分的各段桩长。对柔性桩，桩长大于临界桩长时，计算桩长应取临界桩长值。二者中取小值为单桩极限承载力(27)桩体极限抗压强度 (26)桩体极限承载力ppf计算（1）对刚性桩和柔性桩极限承载力计算根据桩身材料强度计算根据桩侧摩阻力和桩端阻力计算 u L A q复合地基(2)散体材料桩极限承载力ppf计算对散体材料桩复合地基，桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所能提供的最大侧限力。(2-8)即侧向极限应力法桩体极限承载力计算式中: ruKp-桩体材料的被动土压力系数，Kp =tan2(450+p/2),p-桩体材料内摩擦角；碎石、粗砂内摩擦角一般取380。-桩间土能提供的侧

46、向极限应力,KCu, Cu为地基土不排水抗剪强度。 ru桩间土极限承载力psf计算(1) 桩间土极限承载力影响因素复合地基以上因素大多是使桩间土极限承载力高于天然地基承载力 。psf CuNc(10.2 )(10.2(2)桩间土极限承载力psf计算方法通常桩间土极限承载力psf取相应的天然地基极限承载力值。除载荷试验或查规范外，常用斯开普顿（Skempton）极限承载力psf公式计算：复合地基DLBL)DCu不排水抗剪强度；Nc承载力系数，当=0时，取5.14；D基础埋深；B-基础宽度；L基础长度；基底面以上土的重度。(2-9)DB2. 复合地基承载力特征值fspk计算复合地基(1）复合地基特

47、征值fspk概念 复合地基属于地基范畴，复合地基承载力与天然地基承载力的概念相同，代表地基单位面积上能够承受荷载的能力。 不同级别和不同行业的规范中采用的地基承载力的概念和计算方法也不完全相同 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）采用“地基承载力特征值”（fspk)概念，指“由载荷试验确定的地基土压力变形曲线线性变形段内所对应的压力值，其最大为比例界限”“Characteristic value of subgrade bearing capacity”这个描述同建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）中地基承载力特复合地基复合地基承载力特征值fspk计算(2）建筑地基基础设计

48、规范（GB50007-2011）地基承载力特征值 采用概率法确定地基承载力特征值，各类建筑浅基础地基承载力验算需要满足：pk fapk max 1.2 fapk:相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力；fa:修正后的地基承载力特征值； 地基承载力特征值的确定方法可归纳为三类 按土抗剪强度指标以理论公式计算； 按地基载荷试验或其他原位测试试验确定；（fak) 按有关规范提供的承载力或经验公式确定；复合地基(2）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）地基承载力特征值 按土抗剪强度指标以理论公式计算；即按土的抗剪强度指标确定的极限承载力除以安全系数（或分项系数）。例如可根据斯开普顿

49、（Skempton)极限荷载的半经验公式：DABAfa ) D)(1 0.25cu(1 0.21Kf 按地基载荷试验确定,fak 按照地基规范承载力公式确定，fa Mbb Md md Mcck 当基础宽度大于3m或者埋深大约0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值确定的地基承载力特征值fak，尚应该进行深度和宽度修正。a fak b (b3) d m(d 0.5)复合地基承载力特征值fspk计算复合地基(3)建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）地基承载力特征值,fspk 复合地基承载力验算时，要求：pk fspkpk max 1.2 fspkpk:相应于荷载效应标准组合时，基础底面

50、处的平均压力(kPa) ；fspk:修正后的复合地基承载力特征值(kPa)； 对于复合地基，规范规定：（1）“基础宽度的地基承载力修正系数应取零”fspk f spk b (b3) d m(d 0.5) 复合地基承载力特征fspk的确定方法： 现场承载力载荷试验 ，（同地基基础设计规范） 理论公式计算 （4 ）复合地基承载力特征值fspk计算 复合地基承载力计算采用复合求和法，就是将复合地基的承载力视为桩体承载力和桩间土承载力之和。可分为：复合地基应力复合法和变形复合法应力复合法：变形复合法：fspk mf pk (1m) fskfspk 1 m(n1) fskfspk mf pk (1 m)

51、 fsk ssp / ss：考虑桩间土变形大小的承载力发挥折减系数，在数值上小于1ssp: 与复合地基承载力fspk对应的复合地基变形(m)；ss: 与桩间土承载力fsk对应的地基变形(m); 散体材料桩复合地基特征值fspk可采用下式计算复合地基fspk mf pk (1m) fskfspk 1 m(n1) fsk或(2-10a)(2-10b)式中：fspk一复合地基承载力特征值（kPa）；fpk一桩体承载力特征值（kPa），宜通过单桩载荷试验确定；fsk一处理后桩间土承载力特征值（kPa），宜按当地经验取值，如无经验，可取天然地基承载力特征值,kPa；m一复合地基桩土面积置换率（m=Ap

52、/，其中Ap为桩体横截面积，为对应的加固面积）；n桩土应力比。如：振冲碎石桩、砂桩复合地基，石灰桩复合地基，采用应力复合法复合地基 对半刚性桩复合地基特承载力征值fspk可采用下式计算f spk f pk m 1 m f sk(2-11)式中： fspk-复合地基承载力特征值,kPa；fpk-桩体承载力特征值（kPa），宜通过单桩载荷试验确定；fsk-处理后桩间土承载力特征值（kPa），宜按当地经验取值，如无经验，可取天然地基承载力特征值,kPa；m-复合地基桩土面积置换率置换率；-桩间土承载力折减系数，对摩擦型桩取=0.50.9，对摩擦支承型桩取=0.10.4。例如：水泥土搅拌桩，采用变形复

53、合法 (1 m) fskfspk m复合地基(2-12) 对刚性桩复合地基承载力特征值fspkRaAp式中 fspk一复合地基承载力特征值（kPa）；fsk一处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验，可取天然地基承载力特征值,kPa；m一复合地基桩土面积置换率置换率；Ap为桩体横截面积（m2）；Ra单桩承载力特征值（kN）；桩间土承载力折减系数，=0.750.95，天然地基承载力较高时取大值。例如：CFG桩复合地基，变形复合法3. 复合地基抗剪强度加固区土体强度指标可分别采用桩体和桩间土的强度指标，也可采用复合土体的综合强度指标。式中：ps 、 p 、 p 分别为复合地基、桩体和桩

54、间土的抗剪强度。复合地基（1)复合地基的抗剪强度表达式为： ps m p (1 m) s(2-13)3. 复合地基抗剪强度（2)复合地基综合强度指标计算：复合土体综合强度指标采用面积比法计算，即粘聚力Csp和内摩擦角sp可分别采用以下两个表达式：（2-14a）复合地基Csp mCp (1m)Cstansp mtanp (1m)tans（2-14b）式中：Cp、Cs桩体与桩间土的内摩擦角，p、s桩体与桩间土的粘聚力。6.5复合地基变形计算复合地基图2-9复合地基沉降计算模型 复合地基变形计算(沉降量、沉降差、局部倾斜、整体倾斜）是复合地基设计计算的重要内容之一，以保证复合地基变形满足建筑物的使用

55、要求，即：s sas:计算得到的建筑物使用期限内复合地基变形(m)sa: 建筑物的地基变形允许值(m),按地基基础规范规定H6.5复合地基变形计算在各类复合地基沉降实用计算方法中，通常把沉降量分为两部分，如图2-9所示。图中H为复合地基加固区厚度，加固区土体压缩量为s1。加固区下卧层土体压缩量为s2，则复合地基总沉降表达式为s:s= s1 + s2(2-15)复合地基图2-9复合地基沉降计算模型Hpis1 （2-16）6.5.1 加固区沉降量s1的计算方法复合地基 复合模量法将复合地基加固区中增强体和基体两部分视为一复合土体，采用复合压缩模量Eps来评价复合土体的压缩性n Hii1 Epsi式

56、中：pi ：第i层复合土上附加应力增量；HiEpsi：第i层复合土层厚度；：第i层复合地基的压缩模量；Epsi：可通过面积加权计算：Epsi mEpi (1m)Esis1 psi piHi sHi s ssi6.5.1 加固区沉降量s1的计算方法复合地基（2-16） 应力修正法在该法中，根据桩间土承担的荷载 ps，按照桩间土的压缩模量Es ，忽略增强体的存在，采用分层总和法计算加固区土层的压缩量s1式中：11 m(n 1)s ni1Esi i1 Esipsi ：第i层桩间土附加应力增量；pi ：第i层复合地基上附加应力增量；Esisn：第i层桩间土的压缩模量；：应力修正系数；pppsn ； 应

57、力比：复合地基（2-16）6.5.1 加固区沉降量s1的计算方法 桩身压缩量法在荷载作用下，桩身压缩量为：式中： p lsp ( p p pb0)2Eppppsn n1 m(n 1) ； 应力比：ppb0E p pl：复合地基上附加应力；：桩底端端承力密度；：桩身材料变形模量；：应力集中系数；：桩身长度，即等于加固去厚度H；6.5.2复合地基加固区下卧层土层压缩量s2复合地基加固区下卧层土层压缩量s2 ,通常采用分层总和法计算。在分层总和法计算中，作用在下卧层土体上的荷载或土体中附加压力是难以精确计算的。目前在工程应用上，常采用下述两种方法计算：应力扩散法和等效实体法1.复合地基加固区下卧层土

58、层附加应力计算应力扩散法应力扩散法计算加固区下卧层上附加压力示意图如图所示。复合地基上荷载密度为p ，作用宽度为B，长度为D，加固区厚度为h，压力扩散角为，则作用在下卧层上的附加应力pb为:bb加固区下卧层DBp(B 2htg)(D 2htg)pb 采用应力扩散法计算的关键是压力扩散角的合理选用pb BpB 2htg 若为条形基础，仅考虑 宽度方向扩散pb b p 加固区1.复合地基加固区下卧层土层附加应力计算 等效实体法应等效实体法计算加固区下卧层上附加应力示意图如图所示。复合地基上荷载密度为p（= pk-pc)，作用面宽度为B，长度为D，加固区厚度为h，f为等效实体侧摩阻力密度，则作用在下

59、卧层上的附加应力pb为:pb DBp ( 2B 2D)h fBD采用等效实体的关键是侧摩阻力的计算b下卧层加固区下卧层 若为条形基础,2hfB2. 下卧层土层压缩变形s2计算复合地基加固区下卧层土层未加固土层的压缩变形可按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007的有关规定采用分层总和法计算进行计算。复合地基加固区p0s2 s2. 下卧层土层压缩变形s2计算式中复合地基p0Esini1(zii ziii1)（2-17）s 沉降计算经验系数；0sip作用在下卧层土体顶面处的附加压力,kPa；E 第i层土的压缩模量，kPa;zi、zi-1复合地基桩端至i,i-1层土底面的距离,m;1、 2 复

60、合地基底面第i、i-1层土的平均附加应力系数1.5x3=4.5m1.5x3=4.5m如图搅拌桩设计方案（桩体承载力特征值fpk260kpa, 天然土体fsk=80kpa）计算:置换率m；桩土应力比n;复合地基的承载力特征值fspk(=0.9)；复合地基压缩模量Esp。桩径0.7mEp=80MPafpk=260kpa桩间土：Es=5MPafsk=80kpa(1.131.5)de正方形布桩桩身平均直径为d0.7m对应的加固面积的等效圆直径为de=1.131.5m(正方形布桩）（1）面积置换率m：（2）桩土应力比n：d 2 0.722 2ApAm 0.17805 16E pEsn （3）复合地基承载