高层建筑地基基础概念设计

高层建筑地基基础概念设计（高层建筑基础设计的内在潜力）

一、复合地基与复合桩基的概念与区别墩、桩、复合地基中桩的区别复合桩基复合地基柔垫层桩基墩扩底墩扩底桩（夯扩、爆扩、挤扩、预留石后压浆、钻扩等方法）二、地基处理、桩基技术的发展与创新

1、地基处理技术的发展排水固结：

堆载预压、真空预压、真空联合堆载预压、电渗法、降水固结法。强夯：柱锤冲扩、孔内强夯、强夯置换。水泥土：

深层搅拌、双向搅拌法、高压喷射、夯实水泥土桩、喷射搅拌、压力灌浆法（渗入性灌浆、压密性灌浆、劈裂性灌浆）。置换与密实：

垫层、抛石挤淤、砂石桩置换、强夯置换、石灰桩、爆破挤密、土桩灰土桩挤密、夯实水泥土桩、孔内夯扩。

加筋土垫层：土工织物、土工格栅、土工格室、金属板条。刚性桩复合地基：

CFG桩、低标号素砼桩、预制钢筋砼静压桩、预应力管桩、无砂砼小桩。冷热处理：冻结、烧结。2、复合地基技术的创新

●异性桩复合地基技术

CFG桩+灰土桩水泥土桩+振动碎石桩碎石桩+压浆形成无砂砼小桩组合桩

异性桩复合地基1灰土桩CFGPHCCFG异性桩复合地基2实散组合桩复合载体夯扩桩

●长短桩复合地基技术长桩控制沉降、短桩控制承载力依基础刚度、荷载分布决定长短桩结合形式依应力场分布决定长短桩布置范围复合地基承载力试验与检测、沉降计算方面带来新的课题长短桩复合地基示意图垫层加筋慰与桩网复积合地基技峰术水平排水包板+振动的碾压竖向排裁、降水柄+强夯●多种地基尼处理方法膝的联合运难用技术●垫层加筋翠复合地基租技术水平向屑加筋+怀竖向增伴强体复秘合地基调整桩品土应力巧比、使西桩承担淹更多的史荷载减少水平羡向路基变邮形或减少献工后沉降甩量改善了柔柱性基础条飘件下的刚捏性、半刚贡性桩复合刃地基的应用跳条件可采缩慧用疏桩理确论按沉降狮控制设计伯。水平加宫筋与竖怨向增强突体复合警地基●小桩技术小桩技术堂实现了系编列化和理磨论化，很笔多新技术扎措施使小河桩能更好鄙地应用于取复杂的建良筑结构、脑土质和环座境中。主立要有：（1）贩对小桩辅进行二富次灌浆适；（2）对拜桩间土进誓行补强；（3）释预加荷验载；（4）丑变节技寻术的应甩用。●瑞典19申83年成教功研制一窝种扩底小饥桩，解决重荷氧载基础的挂地基处理纺问题。●马来西鸟亚19啊87年欠推出了谦造价低支、施工快、沉桩直简易的预考制静压小故桩。●南非19捧85年成犬功地运用廉小桩处理切了湿陷性土键层中，奇房屋基欣础的托份换工程过。●197泻1年M励cQ吧uir郑e通过贝对木桩梦的埋藏敬试验,迈确认经肤正常防诞腐处理挽的木桩讲使用年顶限可达劫100运年。●澳大利亚据小木桩被煤用于膨胀刚土中作为揉住宅基础偶。●新加坡禽小木桩闸用于软君粘土地步基以建灭造街坊克式单层恒工业厂复房。●新西兰妻使用小预直径软菠木桩取进代混凝区土桩和今硬木桩已作为房吼屋基础妻。已有建筑雕物帽梁喷射混凝土开挖面小桩网状小遣桩群图承受水平本荷载的小训桩群为“欲有筋土墙偷”“有筋土稳墙”的计秋算可模拟点钢筋混凝妙土梁的计宝算。有下插列三种情安况：（1）完湿全不考虑悠小桩与土亩体间的粘浮结；（2）考孝虑小桩与壶土体之间来完全粘结粱；（3）国考虑小姐桩与土徒体之间招部分粘李接。纵断面原有建筑物横断面开挖线1234小桩在基粥坑、托换紫工程中的金应用已有建颈筑物可能滑动丢面理想块堪体地面开挖面网状群决桩外部植稳定验贪算图●后处理复央合地基技挣术▪后处理技询术概念图1眠路基先处跳理后填土图2先录部分填方邻后处理后填土图3全崭填方后处忠理复合土层一复合土层二加宽路楚基先处理桩后处理悟桩原道路趋路基施工桩长沙部分位于努填土内，汤利用桩土态间的摩擦叔力形成锚纵固段，可卷阻止地基者土变形时许桩向上的咏“刺入”烛，和使后陶部分填土培荷载通过稿该段桩侧丝式摩阻力或桩顶设置当的桩帽向桩身灾的转移递，有效斜地调整突和增加窃桩土应猜力比。▪后处理元技术机理①在被加肉固场地先栽填土形成让附加应力豆后用碎石绳桩置换，尾对碎石桩法体及桩周迫土体进行贪渗入式灌讲浆、二次水压密注浆链，使桩周悔土体受到唇压密灌浆智处理，形弓成较高强替度的无砂城砼小桩竖辫向增强体宜。②后处酬理技术协具有堆朱载预压叙、快速妇排水、挽排气固轰结、固旬化、竖抵向置换臭增强等刑综合作吵用机理姿。“刚吊性基础疫条件”截，大大抖改善了极“柔性清基础条犹件”下饰复合地裙基工作对性状。③具有固夫结沉降快之、工后沉束降变形小博、稳定时须间短的特宜点。●无砂砼小扶桩后处理当技术复合地基嗽平面及剖慨面设计布牢置图100200300400500600700(d)

8006004002000-200-400-600-800-1000（-）位移（mm）（+）荷载（cm）X05Sb17(W)Sb15(E)Sb16(中)P(cm)某工程酸软弱路支基位移舞—沉降偶变形过仆程曲线●注浆碎勤石桩后星处理技齐术▪原理基脚本同无抢砂砼小莫桩品▪桩盖径大于屑350同～40巧0mm贤▪有时少需设计渣垫层和撕桩帽●加劲水僵泥土桩隆复合地板基后处除理技术在已施工租的水泥土编桩中设置缸劲性材料留形成刚度笋较大的刚陕性桩体，肥充分发挥牌水泥土桩磁与土间较伤大的摩阻将潜力和桩忽端承载力势。桩侧阻聋力与桩村身的变臣形模量塑桩体刚缴度、桩慎土界面质状态和伏接触面挺积及围姓压有关歪。加筋水凶泥土组牢合桩●静压小桩步(管桩)民复合地基鹿后处理技躺术静压预制讯砼小桩、龄预应力管驶桩复合地红基引入了窃桩土相互晶作用理论述，充分发飘挥桩间土址承载力和夸提高单桩户承载力，吧有较好的昨控制复合勾地基变形读的能力，洞具有较好忍的经济性款。具有较杰好的承抄载力保旷证和质拌量稳定溪性，作暑为环保业型（无您振动、滩噪音及喂粉尘污中染）复楚合地基层，具有伴发展前良景。CFG桩、后励插钢筋越笼CFG桩复合地基修后处理技璃术PHC桩后处理资技术第二次压孔桩面第三次行压桩面原路堤第一次压桩面CFG桩后处理疼技术第一次压四桩面第二次打令桩面第三次打逼桩面原路堤3、桩龟基技术桶理论的引发展与盐创新变节技术变节技术知与扩底技桑术的联合绳运用组合桩笨技术桩侧、桩剩底注浆技蓄术变节技裹术、扩聚底技术疾与后注员浆技术由的联合夺运用预制、现闸浇预应力件砼管桩技晓术后处理孤技术后处理桩菊（逆筑法籍）技术●桩端条助件、埋松深、土司性对桩墓侧阻力若的影响◆桩侧阻力眯的强化效碧应和退化肿效应强化效喜应极限侧阻砌力在桩端玩附近得到船加强的形哑象◆桩侧阻力惕与桩入土虾深度有关“94—套94”鞋规范有喊预制桩挨的修正脾系数对长钻孔属灌注桩具鼠有同样的单概念◆与土无的剪缩漏、剪胀逮有关◆与胶结曾体损伤程茄度有关郑州黄钱河公路霞大桥试熔桩桩周拣摩阻力卧－桩深肢关系曲圣线1801601401201008060402000.51.01.52.0h=4速mh=5站9mh=5橡3mh=4滔3mh=2控4mh=19继mh=1鼓2m郑州黄河猴公路大桥佣试桩桩周腔摩阻力－害荷载关系常曲线荷载(低MN)桩周摩阻岁力(kP羞a)开封黄河昏公路大桥蛛试桩桩周局摩阻力－碑桩深关系域曲线1801601401201008060402005101520h=4伍2mh=3秀mh=21艘mh=26均mh=60撒mh=1献0mh=54弊m开封黄长河公路错大桥试沾桩桩周致摩阻力这－荷载得关系曲刃线荷载（疼ＭＮ）桩周摩阻门力(kP简a)东明黄答河公路累大桥桩幸周摩阻驳力－桩转深关系怜曲线18016014012010080604020021020h=4筛0.8用mh=5仁2.4伴mh=30蛋.4mh=20议.4m东明黄音河公路炸大桥桩婚周摩阻监力－荷猪载关系绢曲线荷载（俱ＭＮ）桩周摩钱阻力(昂kPa屠)46812141618h=9.依4m桩侧阻力API规程Toolan等（1990）理想曲线典型现场曲线最小值深度10m国外几种摇桩侧阻力舱的取值方蚀法◆挤密作用湖与径向应叠力共同作秧用理论IIIIIIIVPMey茎erh降of芬桩基础筹破坏模肾式◆成拱作光用理论成拱作用窃模式0～5劫倍桩径桩与土滑相动距离P上覆土指约束区由于成拱于作用应力判集中成拱作用曾影响区成拱区塑变区压缩区虚底、实罢底桩侧阻涉力分布的语比较Paf1F1F2f2f2F2F1f1Pa桩端土层试验条件极限承载力(kN)平均极限侧阻力(kPa)极限端阻力(kPa)桩长11.75m（直径0.8m）微风化岩石空底38401300实底84201557650桩长25.0m（直径0.8m）密实细砂空底4520720实底542080781不同端弊阻条件唱下桩载城荷试验夜结果比栽较退化效应同标高呜处桩侧杏阻力随槽桩入土束深度增升加而减叛小的现映象qs1qs2qs1qs2桩侧阻强力退化言效应示梦意图●变刚度蝴调平设适计理论均匀布桩穴导致碟形前沉降均匀布案桩导致弱筏板整裂体弯矩笋和冲切锅力增大箱筏承迹台变形揭性桩因奋变刚度骡调平而慨改善变刚度调户平设计原倒理三、复合怜地基、沉率降控制复柴合桩基理停论与技术抽前沿1、理尝论的发旱展与创柜新●（1）奔复合地翠基中的耕桩土相竹互作用血理论●（2）复笋合地基“饰桩”的上候刺入与变垂形预测理象论●（3）朽桩土共抢同作用那理论与患复合桩摊基技术●（4）上激部结构、锦地下结构闲与地基基负础相互作培用理论●（5）熄数值模伤拟与可系视化技寨术●（6）动辟态设计与说信息化施换工技术●（7）变归刚度调平谨设计、塑捏性支承桩似理论与技刘术●（8）全高层建堪筑沉降印变形预冲测与控给制理论复合地基秩中的桩土概相互作用桩的环向蚂应力图kafs最大应称力点位亡置变化z●由于垫层锤的存在，脏桩土发生设了相互作洲用，土的帖压缩和侧即向压力的谨增加(夹持作皆用)提高了烤桩的侧摩浮阻力。●桩的存散在提高驾了桩间怕土在桩缺的“有湾侧限”汗作用下吹的承载邀力。●可对复合跪地基承载辞力应力复摘合式计算件公式进行齐修正。单用桩承载力叛R值应乘先以1个大腰于1的系伙数。式中，ξ=1.毯2~1革.6；ψ=1~1.2桩的上刺顾入与负摩岸阻力问题理论研则究和现师场实测知结果表刃明，“牛柔性基糕础”与智刚性基奥础下桩林体复合职地基的腰工作性挠状有很渠大差别那。在上浩部荷载浊作用下斯，桩周葵土体下给凹，桩潜顶刺入辱褥垫层狸较多，反桩侧产存生负摩典阻断且逐负摩阻毯力深度票较大，快在某一要深度存扣在正负尼摩阻力铃转换的泳“中性亿点”。●上刺入膊量和中居性点位救置的确羽定自由单桩象与‘桩’冒的比较Q自由单桩贴侧阻力分奶布l0l-l0Q΄ps复合地营基中桩始侧阻力复合地基与中，单桩断在集中荷阶载Q作用下，陕考虑桩的誓负摩阻力扎（假定为郑三角形分妇布），其艇最大轴力对于桩张周基土云，中性讲点以上验土的压驳缩变形膜为中性点斑以下桩起压缩变旱形为复合地基况桩下刺入堂变形为柔性基敏础复合地基蹦变形计算比模型θl0l-l0∆S3θ∆S1∆S2PzP0中性点踪蝶位置的喘确定令食其中字为桩承玻载力发积挥系数拣，根据哭复合地泥基桩中董性点处闹上下轴秋力相等慕关系芬，确定讨中性点绳的位置嫁。即令蹈，解上灶式得中性优点位置为：n0不仿定义解为桩土应利力比特征垒值，或特堆征桩土应肿力比●“柔性基础”羞条件下复衰合地基变鞠形计算柔性基础矿大间距桩梨复合地基贫桩土分算迅传统模式Pzθ¦θl复合地列基变形情示意图下卧土层变形计算深度

S1

S2

S3

复合地基复合土仅层变形示意山图S1S2S3下卧土层计算深度△S2△S1△S3垫层的温压缩变纹形S1一般很粮小，可辜忽略复合土讲层的变学形S2桩顶刺入替垫层的刺逗入变形△恭S1桩身压缩羊变形△缸S2桩刺入紫下卧土甚层的刺店入变形皇△S3复合土层遥下卧层变谨形S3S3由Pz按分层遮总和法趋按规范饰方法计蕉算∆S3θ∆S1∆S2P0柔性基负础“复铅合地基漫法”计恐算新建赛模型忽略桩校身压缩氏量，上怕刺入量●考虑桩身承压缩量，取上刺入量但计算△S1也可采枪用倒置羡式方法寻，由“仓柔性基抹础”与老碎石土野（垫层继）组成冬的“人笑工地基窜”作为顷桩顶部挡的地基覆，采用咬弹性力航学方法侨求解中性点尿以下桩捧压缩变扩形为复合地设基桩下挑刺入变遥形为●下卧土舒层附加里应力计岩算采用“晨中性点闻”平面突以下扩许散方法∆S3θ∆S1∆S2P0设复合地粗基中性点牺位置处压热力P，复合勾地基基物底附加殖应力为来：桩土共浙同作用亭理论与叫复合桩始基技术当地基土丑承载力满宏足荷载要文求时，用词桩控制地色基变形，灰此时可按败单桩极限柔承载力设武计复合桩暂基当地基苗土承载退力不满缝足荷载世要求，替多余荷鞠载由桩胸基承担明，此时狱应按疏胃桩理论命设计复您合桩基桩与土共抹同承担上壁部结构荷助载桩承台下篮土极限承红载力的提瞧高有利考吐虑复合桩朝基欠固结姥土、静扣压桩引制起超孔佳隙水压础力的粘当性土地旧基不适倾合使用艘复合桩置基上部结构轰、地下结窝构与地基蛇基础共同作用理尽论竖向荷耽载下的志共同作痰用水平荷载告下的共同旧作用地震荷顺载作用秧下的共垃同作用上部结点构、地业下结构亿与地基掉基础相互作用理贝论θ◆支护结构喇影响基底据以下土附绿加应力及虎变形提高上部横结构稳定化性、增强困抗倾覆和率抗滑移能醋力以差异验沉降控奴制为目题的的变刚度场设计理沸论、塑哥性支承肿桩技术桩基的变恳刚度设计霉1桩基的变马刚度设计符2桩基的贸变刚度丙设计3变刚度垫逆层与塑性蓄支承砂砼垫层砂砼垫层数值模厚拟与可锅视化技照术数值模雀拟、科息学计算丹可视化●科学计算偷可视化指兽的是应用陶计算机图匹形学和图或象处理技职术，将计依算过程中狡产生的数贱据及计算拔结果转换限为图形或彼图像在屏庆幕上显示菊出来，并担进行交互烛处理的理炼论、方法壁和技术。●科学计算茧数据的可咏视化●工程计仔算数据婶的可视呜化，如挺有限元踢分析的焰结果等缎。●测量数浇据的可存视化，岔如用于锅基坑工驱程监测幕的墙体硬位移分序析。动态设污计与信蛮息化施司工●沉降后暑浇带的司动态设老计与信互息化施验工●桩的动村态设计余与信息钥化施工◆根据地位基变形混监测、瓜预测结竿果决定牙沉降后辅浇带浇睁注时间院；◆同一场地晶后建工程怖要汲取先硬建工程的膛经验、数球据；◆预制桩计的动态妨设计与辩信息化缝施工分层沉降炭与测斜仪同轴电缆讨电磁波反甘射技术监餐测土体位商移光纤传感丙网络技术寄进行位移圾监测水平向连厕续沉降测炎试技术GPS暑全球定级位系统◆常用变形起监测仪器分层沉锤降仪沉降标安厅装测斜仪聋读数仪测斜仪咽读探头测斜仪劝测量原咱理图同轴电辅缆电磁台波反射专技术监全测土体慢位移砂浆同轴电缆钻孔TDR测试仪同轴电缆三种光析纤传感页器原理埋图BOT遇DR的逢应变测策量原理顿图SOFO过光纤变合形监测系晕统组成光纤传感早器健康监白测原理图剖面沉揉降仪高层建姥筑复合竟地基变削形预测鹊与控制堂理论复合地酿基变形稀的影响葡因素①复合土午层土性及鲁变形模量口（不变）遍；②下卧土服层的埋深扶（可变）供土性及各叔土层变形搂模量（不增变）；③周围屠建筑与耗地面荷讯载（不托变）④支护位结构对照其产生牺的约束侨（不变丹可利用露）；⑤地下拿水渗流姜及水位孟变化（狼不变可疲利用）布；⑥桩的吸类型与模桩土相靠互作用般程度（稀可变可闪利用）掌；⑦桩体模赢量桩端土虎层的压缩抢性及桩底节虚土状态徐（可变）⑧基础坐的尺寸贝及刚柔晒特性（症可变）友；⑨桩与桩伞间土的荷橡载分担及积桩间土附杂加应力（卖可变）；⑩桩底守土附加姓应力（疼可变）⑾土的环动荷反喝应即土海的动力想特性（每可变）转；⑿复合洁地基的鱼应力历壶史与岩冠土工程满的施工访方法（圾可变可责利用）通。变形预测朵理论模型θPzθls知s桩土分算烟模式Pz整体模滑式桩土分算为模式整体模式按桩长厉径比和表间距确牧定采用第：应力扩非散法、蒜假想实接体法计秧算模型θ复合土层引应力扩散蒙法q=qs→qsik假想实体暗法变形预测委数学新方习法运用◆灰色系矿统理论鼠；◆损伤力学劈燕方法；◆神经网络讽技术。复合地基吓变形控制趟技术与措辟施◆采用刚眉性桩◆提高桩派间土变饲形模量◆增加应力孟扩散角◆控制桩蛾底刺入倘量◆减少下伍卧土层斯变形◆人工智捎能控制麦变形打桩施工粱与基坑工皆程施工对括沉降变形螺的影响◆基坑降响水时间陆和方法映，降水且挖土顺交序，地东下水渗率流也将奔通过对赤孔隙水姜压力和俗固结应稠力的影抓响，影堆响着土敌的压缩抹模量或茧变形模谣量和沉厘降量计盾算结果不。◆先开挖后贷处理与先样处理后开府挖，基坑亭的回弹不尺同。◆对抗拔桩车、承压桩暴的承载力波与变形影朽响有时较草大。四、施没工力学狸、环境羞岩土工盐程问题渠与对策环境岩土中工程●人类工举程活动杀与环境续的关系男和作用插日益密净切。●与环境相揭关联的岩小土工程：松地质灾害兔、垃圾填晒埋等。●岩土工程浑中的环境株问题CFG桩咳施工过程气中的环境返岩土工程份问题静压桩施京工中的环壳境岩土工感程问题基坑开烛挖与支杂护、降火水、地袄下工程答施工黄土地羡基条件境下的建元、构筑房诚物损害可液化土觉地基条件饮下的建、停构筑物损往害膨胀土地垦基条件下咽的建、构拿筑物损害振动施眨工对周熔围土工阅环境的题扰动CFG桩欠施工引起重的环境问墓题及对策现象：周沙围地面、密建筑物下般沉或开裂雀原因短：动水压委力引起散流土郑州粉