地基处理-多元复合地基法

地基基处处理理GroundTreatment重庆交通通大学河海学院院吴文雪第15章多元复合合地基法法Chapter15Multi-elementCompositeFoundation回顾与复复习（Review）复合地基的定定义：是指天然然地基在在地基处处理过程程中部分分土体得得到增强强，或被被置换，，或在天天然地基基中设置置加筋材材料，加固区是由基体（天然地地基土体体或被改改良的天天然地基基土体））和增强体两部分组组成的人人工地基基。复合合地基较较天然地地基的承承载力提提高，沉沉降减小小。复合地基基分类复合地基基根据地地基中增增强体的的方向可可分为竖向增强强体复合合地基和水平向增增强体复复合地基两类。竖向向增强体体复合地地基又称称为桩体复合合地基。。竖向增强强体复合合地基根根据增强强体性质质又可分分为散体材料料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。本章要学学习的内内容MainContentsinThisChapter一、概述述二、多元元复合地地基的定定义及分分类三、多桩桩型复合合地基法法四、双向向增强体体复合地地基法15.1概述鉴于水平向增增强体、、竖向增增强体复复合地基基中的三三种类型型桩（即即散体材材料桩、、柔性桩桩和刚性性桩）的的承载能能力和变变形特性性不同，，且由于于每种地地基处理理方法都都不是万万能的，，每种地地基处理理方法都都有其适适用范围围和优缺缺点，可可将水平平向增强强体、或或竖向增增强体中中的三种种类型桩桩中的两两种甚至至三种桩桩综合应应用于加加固软土土地基，，形成多多元复合合地基，，以充分分发挥水水平向增增强体以以及各桩桩型的优优势，大大幅度地地提高地地基承载载力，减减小地基基沉降，，从而取取得良好好的技术术效果和和经济效效益。15.2多元复合地基基的定义及分分类15.2DefinitionandClassificationofMulti-elementCompositeFoundation一、定义多元复合地基基是指由水平平向增强体、、竖向增强体体中的刚性桩桩、柔性桩、、散体材料桩桩中的两种或或两种以上的的增强体，采采取不同的组组合方式对天天然地基加固固所形成的复复合地基。二、分类主要分为三大大类：（1)多桩型复合地地基（2)双向单桩型复复合地基（3)双向多桩型复复合地基在多桩型复合合地基中，可可将桩身强度度较高的桩称称为主桩，将将强度较低的的桩称为次桩桩。可将多桩桩型复合地基基分为两类：：在第一类多多桩型复合地地基中，主桩桩作用为主，，次桩为辅；；在第二类多多桩型复合地地基中，主桩的数量较较少，仅布置置在节点或荷荷载较大处，，其主要目的的是减小沉降降，地基承载载力提高主要要依靠次桩的的置换作用。。三、多桩型复复合地基双向增强体复复合地基由水水平向的增强强体和竖向的的增强体与天天然地基土体体共同组成。。在双向增强强体复合地基基中，如果竖竖向的增强体体只有一种桩桩型，那么可可称之为双向向单桩型复合合地基(见图15-2)；如果竖向的的增强体有两两种或两种以以上的桩型，，那么可以称称之为双向多多桩型复合地地基（见图15-3）。四、双向增强强体复合地基基多桩型复合地地基（Multi-PileCompositeFoundation)双向单桩型复复合地基双向多桩型复复合地基15.3.1多桩型复合地地基承载力的的计算1.第一类多桩型型复合地基承承载力计算15.3多桩型复合地地基法15.3BearingCapacityofMulti-pileCompositeFoundation复合地基承载载力由三部分分组成（1）当次桩为强强度较高的柔柔性桩（例如如深层搅拌水水泥土桩）时时，采用下式式计算复合地地基承载力（2）当次桩为强强度较低的柔柔性桩（例如如石灰桩、灰灰土挤密桩等等）或散体材材料桩（例如如碎石桩）时时，采用下式式计算复合地地基承载力2.第二类多桩型型复合地基承承载力计算对于第二类多多桩型复合地地基，主桩的的数量较少，，仅布置在节节点或荷载较较大处，其主主要目的是减减小沉降，地地基承载力提提高主要依靠靠次桩的置换换作用。在实际工程中中，可按两种种情形考虑：：第一种情形考虑主桩分担担一定的荷载载，根据桩的的类型及地质质条件采用经经验参数法计计算单桩承载载力，扣除主主桩承受的荷荷载后，剩余余荷载由次桩桩形成的复合合地基承担。。第二种情形将主桩的承载载作用作为安安全储备，仅仅考虑次桩形形成的复合地地基承担上部部结构荷载，，此种情形即即由两桩型复复合地基退化化为普通的单单一桩型复合合地基。复合合地基承载力力按通常单一一桩型复合地地基的承载力力计算公式计计算。15.3.2多桩型复合地地基沉降计算算1.第一类多桩型型复合地基沉沉降计算方法法(1)第一种情形（（主桩与次桩桩桩长相等））s=s1+s2加固区土层压压缩量s1可采用复合模模量法计算。。复合压缩模量量Ecs通过面积加权权法计算，也也可通过试验验确定。Ecs=m1Ep1+m2Ep2+(1-m1-m2)Es加固区下卧土土层压缩量s2可采用分层总总和法计算。。其次讨论复合合地基加固区区下卧土层压压缩量s2的计算方法。。由于在第一一类多桩型复复合地基中，，主桩的置换换率较大，主主桩起主要的的置换作用，，而且由于主主桩较长，建建议宜采用实实体基础法计计算作用在下下卧土层上的的附加应力，，采用分层总总和法计算下下卧土层压缩缩量s2。2.第二类多桩型型复合地基沉沉降计算方法法在第二类多桩桩型复合地基基中，由于主主桩的置换率率很小，主桩桩的置换作用用较小，绝大大部分荷载由由次桩及桩间间土承担，而而主桩仅布置置在节点或荷荷载较大处，，因此第二类类多桩型复合合地基的沉降降计算方法与与第一类多桩桩型复合地基基的沉降计算算方法有较大大区别，下面面建议两种计计算方法。第一种计算方法：：采用复合模模量法计算加加固区土层的的压缩量s1，采用改进的的Geddes法计算下卧土土层的压缩量量s2。第二种计算方法为为工程中的实实用简化计算算方法，即将将总荷载扣除除桩体承受的的荷载后的剩剩余荷载作用用在复合地基基加固区上，，其加固区土土层和下卧层层土层上的附附加应力计算算方法与天然然地基中应力力计算方法相相同。1多桩型复合地地基中的单桩桩检测对于多桩型复合地地基中的单桩桩桩身质量，，可依照各类类桩的检测办办法分别进行行检测，例如如，刚性桩可可采用低应变变动力检测法法检测桩身完完整性，深层层搅拌水泥土土桩可采用轻轻便动力触探探或抽芯检测测，石灰桩可可采用静力触触探或轻便动动力触探检测测桩身强度和和成桩质量，，碎石桩可采采用重型动力力触探检测成成桩质量。15.3.3多桩型复合地地基检测方法法15.3.3VerificationTestofMulti-pileCompositeFoundation2多桩型复合地地基承载力检检测方法（直直接法）(1)规范方法对于一般的复复合地基加固固效果检测，，《建筑地基处理理技术规范》JGJ79-2002规定采用复合合地基静载荷荷试验，若为为单桩复合地地基静载荷试试验，压板可可采用圆形或或方形，面积积为单根桩承承担的处理面面积。多桩复复合地基载荷荷试验的压板板可采用方形形或矩形，其其尺寸按实际际桩数所承担担的处理面积积确定。采用矩形压板板，是否合适适？采用异性压板板，是否合适适？(2)平行四边形压压板法建议对于工程程中有时采用用矩形或方形形压板难以准准确合理地检检测多桩型复复合地基承载载力时，在多多桩型复合地地基静载荷试试验中可采用用平行四边形形压板。平行四边形压压板采用平行四边形压压板时，应注注意以下事项项：（1）当按相对变变形s/b取值时，b应取平行四边边形较短的一一个高；或取取与平行四边边形面积相等等的正边形的的边长；（2）平行四边形形相邻边边长长及平行四边边形相邻内角角之差不宜过过大，否则平平行四边形的的两锐角处容容易产生应力力集中而使土土体过早产生生挤出破坏；；（3）由于板的平平面尺寸比相相同面积的方方形板大，因因此压板应具具有较高的刚刚度。3多桩型复合地地基承载力检检测（间接法法）所谓间接法就就是分别对主主桩或次桩进进行单桩或复复合地基静载载荷试验，然然后利用多桩桩型复合地基基的承载力计计算公式计算算出多桩型复复合地基的承承载力。工程实例一:深层搅拌桩与与石灰桩联合合加固杂填土土（该项目完完成于1994年）工程实例二:钻孔压灌混凝凝土桩与水泥泥粉喷桩联合合加固深厚软软土（该项目目完成于2000年）15.3.4多桩型复合地地基法的工程程实践15.3.4CaseHistoriesofMulti-pileCompositeFoundation15.4双向增强体复复合地基双向增强体复复合地基法近近些年来在工工程中开始逐逐渐得到应用用。但是，由由于目前这种种新型的复合合地基的作用用机理尚不十十分清楚，既既没有现成的的设计理论和和设计方法，，也没有成熟熟的施工工艺艺和控制措施施，更缺乏施施工质量的检检验验收标准准，没有形成成技术规范和和设计指南。。也就是说，，目前双向增增强体复合地地基的理论研研究远远落后后于其工程实实践。虽然目目前的工程应应用停留在边边摸索边总结结的经验状态态，但是，其其有限的应用用却显示出非非常好的技术术效果和经济济效益，具有有开展进一步步深入研究和和扩大应用范范围的重要价价值。15.4.1双向增强体复复合地基所谓双向增强强体复合地基基就是对天然然地基的下部部采用竖向增增强体（包括括刚性桩、柔柔性桩和散体体材料桩等））加固，而上上部采用水平平向增强体加加固，竖向增增强体、水平平向增强体与与天然地基共共同作用所形形成的人工地地基。该类复复合地基可发发挥水平向增增强体和竖向向增强体的各各自的优势，，共同有效地地承担上部荷荷载，大大减减小地基变形形。双向增强体复复合地基法也也称为桩网复复合地基法和和桩承式加筋筋复合垫层法法。15.4.2双向增强体复复合地基形成成的背景双向增强体复复合地基法是是在单一增强强体复合地基基存在一些不不足的背景下下产生的。（1）水平向增强强体(土工合成材料料、金属材料料格栅等)不足之处：①①不方便在较较深的土层下下施工，难以以用于基坑特特别是深基坑坑支护；②不不能充分调动动下部土的承承载潜力；③③应用于软土土地基处理时时，所需沉降降变形时间往往往较长，不不利于加快工工程进度。（2）单一的竖直直向增强体(通常称为桩体体)不足之处：①①没有加筋、、过滤、防渗渗功能；②在在高边坡情况况下往往要设设专用抗滑斜斜桩，难以施施工；③有时时因特殊情况况需要，仍嫌嫌其沉降变形形达到稳定的的时间过长；；④受到柔性性荷载或者基基础刚度不大大时，竖向增增强体的承载载力难以充分分发挥，导致致承载力难以以得到大幅度度提高，沉降降也较大。15.4.3双向增强体复复合地基的优优点双向增强体复复合地基综合合了水平向增增强体和竖向向增强体的优优势，可以克克服上述单一一增强体复合合地基的不足足之处，通过过不同增强体体的合理组合合，获得较高高的承载力，，并大大减少少沉降。双向增强体复复合地基具有有以下优点。。(1)双向增强体复复合地基具有有桩体、垫层层、排水、挤挤密、加筋、、防护等综合合效能。(2)竖向增强体复复合地基法比比较容易实现现在天然软土土地基上快速速填筑稳定的的高路堤或堤堤坝。(3)当竖向增强体体按照稀疏间间距布置时，，采用减沉桩桩理论进行设设计和施工，，可大幅度降降低工程建设设成本。(4)沉降较小且完完成时间较短短，工后沉降降较易控制，，可缩短工期期，相对加快快工程进度。。(5)不需采用预压压来先期完成成沉降，施工工方便。15.4.4双向增强体复复合地基法的的应用范围由于双向增强强体复合地基基法这一新技技术在控制沉沉降和不均匀匀沉降有着具具大的技术优优势，且经济济效益显著，，目前，逐步步开始在国内内得到应用，，主要应用范范围集中在以以下这些方面面：(l)大面积堆载场场地的地基处处理；(2)路堤软土地基基处理，比如如高速公路和和高速铁路路路基处理；(3)软土地基上新新老路堤接合合部的处理，，以防止不均均匀沉降；(4)高层建筑物地地基软弱下卧卧层处理；(5)桥台过渡段地地基处理，比比如处理“桥桥头跳车”现现象；(6)其他工程应用用，例如持力力层为斜坡的的桩基础，以以防止地基侧侧向失稳。15.4.5双向增强体复复合地基的发发展1993年，南(宁)一昆(明)铁路线永丰营营车站的软土土地基处理采采用了粉喷桩桩结合土工格格栅这一桩承承加筋土复合合地基；1998年，江苏省省泰州市首首次利用““土工编织织布(geotextile)加筋垫层+水泥粉喷搅搅拌桩”的的复合地基基方案，修修复处理泰泰州市引江江河嘶马码码头下的软软土地基；；国内发展：：2001年，铁道部部科学