复合地基处理方法

第三篇复合地基处理方法均质地基处理方法复合地基处理方法软土按人工地基类型均质加固部分第六章复合地基基本理论一、复合地基的定义与分类1.定义天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。2.复合地基的分类复合地基水平向增强体复合地基竖向增强体复合地基加筋土地基桩体复合地基桩体复合地基散体材料桩复合地基粘结材料桩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。（1）按增强体方向和材料性质分类粘结材料桩柔性桩（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。刚度较一般柔性桩大，但明显小于一般混凝土桩复合地基常用的形式水平向增强复合地基竖直向增强复合地基斜向增强复合地基长短桩复合地基（2）按基础刚度和垫层分类刚性基础下复合地基柔性基础下复合地基无垫层有垫层（柔性）有垫层（刚性）无垫层刚性基础与柔性基础下复合地基承载性状不同：柔性基础下复合地基的桩土荷载分担比要比刚性基础下的复合地基小，而其沉降要比刚性基础大。二、复合地基特点及形成条件1.复合地基特点（1）加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均质、各向异性的。

——区别于均质地基。（2）在荷载作用下，基体和增强体共同直接承担荷载的作用。——区别于桩基础。2.复合地基的形成条件形成条件：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。刚性基础EpEs1可压缩层Es2

Ep>Es1Ep>Es2结论：复合地基刚性基础EpEs1不可压缩层Ep>Es1分析结果：难以形成复合地基。垫层Es2EpEs1不可压缩层刚性基础Ep>Es1Ep>Es2结论：复合地基刚性基础EpEs1相对好土层Es2

最软弱土层Ep>Es1Es2>Es1根据Ep、Es1、Es2之间的大小关系分析判断复合地基的组成：天然地基土桩体砂石垫层垫层是保证形成复合地基的措施，但不是必要条件。（一）作用机理1.挤密作用

砂桩、土桩、石灰桩、碎石桩等在施工过程中，由于振动、挤压、排土等原因，可对桩间土起到一定的密实作用。石灰桩具有吸水、发热和膨胀特性，对桩间土同样起到挤密作用。2.加速固结作用碎石桩、砂桩具有良好的透水性，可以加速地基的固结，水泥土类和混凝土类桩在一定程度上也可以加速地基固结。3.置换作用三、复合地基作用机理与破坏模式4.垫层和加筋作用垫层作用主要是指在较厚的软弱土层中，桩体没有打穿该软弱土层，这样，整个复合地基对于没有加固的下卧层起到垫层的作用，经垫层的扩散作用将建筑物传到地基上的附加应力减小，作用于下卧层的附加应力趋于均匀，从而使下卧层的附加应力在允许范围之内，这样就提高了地基的整体抵抗力，减少了沉降。加筋作用主要是指厚度不大的软弱土层，桩体可穿过整个软弱土层达到其下的硬层上面．此时，桩体在外荷载的作用下就会产生一定的应力集中现象，从而使桩间土承担的压力相应减小，其结果与天然地基相比，复合地基的承载力会提高，压缩量会减小，稳定性会得到加强，沉降速率会加快，还可用来改善土体的抗剪强度，加固后的复合桩土层将可以改善土坡的稳定性，这种加固作用即通常所说的加筋作用。（二）复合地基破坏模式破坏过程：

（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。1.复合地基置换率（m）：桩体横截面积（Ap）与该桩体所承担的加固面积（A）的比值，m=Ap/A。2.布桩形式与面积置换率的关系

正方形布置：等边三角形布置：网格状布置：四、复合地基的常用概念（一）面积置换率（二）桩土应力比1．桩土应力比（n）：在某一荷载作用下，单位面积上桩体和土体所受竖向平均应力之比。2．影响桩土应力比的因素（1）荷载水平；（2）复合地基面积置换率：m增大，n减小。钢或钢筋砼桩CFG桩水泥搅拌桩（含水泥5%～12%）石灰桩碎石桩>5020～503～122.5～51.3～4.4

（3）桩土模量比：桩土模量比增大，桩土应力比近于线性增长。（4）原地基土强度：原地基土强度越高，n越小；原地基土强度低，n越大；（5）桩长：桩土应力比n，随桩长增大而增大，但达到临界值Lc后，n值几乎不再增大；（6）时间：n随时间的延续逐渐增大，这是由于桩间土的固结和蠕变使荷载向桩体集中。桩土荷载分担比：桩、土分担荷载的比例。式中Pp

——桩承担的荷载；

Ps——桩间土承担的荷载；

P——总荷载。（三）桩土荷载分担比桩土荷载分担比和桩土应力比的关系：（1）已知桩土荷载分担比（2）已知桩土应力比（四）复合模量

定义：复合模量表征复合土体抵抗变形的能力，数值上等于某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。式中Ep——桩体压缩模量；

Es——桩间土压缩模量；

Esp——复合模量；

n——桩土应力比；

m——置换率。或

实际工程中，桩的模量直接测定比较困难。实用中可通过假定桩土模量比等于桩土应力比，或者采用复合地基承载力的提高系数计算复合模量。（1）桩土应力比等于桩土模量比式中Es′——加固后桩间土模量。（α——桩间土承载力提高系数）则（2）按三承载三力提三高系三数计三算式中ζ—三—承载三力提三高系三数由：得从而五、三竖向三增强三体复三合地三基承三载力（一三）复三合地三基承三载力三由静三载荷三试验三确定荷载三试验三的操三作与三天然三地基三时相三同。三当实三际基三础埋三深与三和压三板差三别大三时，三应作三宽、三深度三修正三。（二三）经三验公三式估三算法竖向三增强三体复三合地三基承三载力三计算三通常三有两三种思三路：（1）先三分别三确定三桩体三的承三载力三和桩三间土三承载三力，三根据三一定三的原三则叠三加这三两部三分承三载力三得到三复合三地基三的承三载力三；（2）把三桩体三和桩三间土三组成三的复三合地三基作三为整三体来三考虑三，通三过地三基滑三弧稳三定分三析法三确定三复合三地基三极限三承载三力。式中ppf——单桩三极限三承载三力；psf——天然三地基三承载三力；K1——反映三复合三地基三中桩三体实三际极三限承三载力三与单三桩极三限承三载力三不同三的修三正系数三，一三般大三于1.三0；K2——反映三复合三地基三中桩三间土三实际三承载三力与三天然三地基三极限三承载三力不三同的三修正系三数，三根据三具体三工程三情况三确定三，可三能大三于1.三0，也三可能三小于1.三0；λ1——复合三地基三破坏三时，三桩体三发挥三其极三限强三度的三比例三。若三桩体三先达三到极三限强度三继而三引起三复合三地基三破坏三，则三为1.三0，若三桩间三土比三桩体三先达三到极限强三度，三则小三于1.三0；λ2——复合三地基三破坏三时，三桩间三土发三挥其三极限三强度三的比三例。三一般三情况三下，三复合地三基中三往往三桩体三先达三到极三限强三度，三其值三通常三在0.三4～1.三0之间三；m——复合三地基三面积三置换三率。1．采三用单三桩及三桩间三土承三载力三计算桩间三土桩体式中fsp三k——复合三地基三的承三载力三特征三值；fpk——桩体三的竖三向承三载力三特征三值；fsk——桩间三土加三固后三承载三力特三征值三；β—三—桩间三土承三载力三折减三系数三。若能三有效三确定三复合三地基三中桩三体和三桩间三土的三实际三承载三力，三而且三破坏三模式三是桩三体先三破坏三继而三引起三复合三地基三全面三破坏三，则三可采三用下三式计三算：石灰桩振冲桩夯实水泥土桩水泥土搅拌桩高压喷射注浆法CFG桩1.05～1.210.9～10.1～0.4（桩端土好）0.5～0.9（桩端土差）0.5～0.9（摩擦桩）0.0～0.5（端承桩）0.75～0.95桩间三土承三载力三折减三系数（1）桩三体承三载力三特征三值的三确定a．对三粘结三材料三桩复三合地三基，三桩体三承载三力特三征值三可采三用类三似摩三擦桩三承载三力特三征值三以及三根据三桩身三材料三强度三分别三计算三，取三小值三。式中α—三—桩端三天然三地基三土的三承载三力折三减系三数，三不同三的桩三取值不三同；li——按土三层划三分的三各段三桩长三，对三柔性三桩，三桩长三大于三临界桩长三时，三计算三桩长三取临三界桩三长值三；η—三—桩身三强度三折减三系数三，0.三2～0.三33。（2）对三散体三材料三桩复三合地三基，三桩体三极限三承载三力主三要取三决于三桩侧三土体三所能三提供三的最三大侧三限力三。式中Kp——桩体三材料三的被三动土三压力三系数三；σru——桩间三土能三提供三的侧三向极三限应三力。计算三桩侧三土体三所能三提供三的最三大侧三限力三常用三如下三方法三：Br三au三ns（19三78年）三计算三式、三圆筒三形孔三扩张三理论三、Hu三gh三es和Wi三th三er三s（19三74）计三算式三、Wo三ng三H三.Y三.（19三75）计三算式三、三被动三土压三力法三等。复合三地基三承载三力汇三总α可取0.4～0.6；β=0.1～0.9；η=0.20～0.30（干法），η=0.25～0.33（湿法）fspk=m·Ra/Ap+β·(1-m)fsk

水泥土搅拌法β=0～0.5；η=0.33高压喷射注浆法β=0.9～1.0；η=0.20～0.30（干法）η=0.25～0.33（湿法）夯实水泥土桩法β=0.75～0.95；η=0.33fspk=m·Ra/Ap+β·(1-m)fskCFG桩法柔性桩和刚性桩柱锤冲扩桩法砂石桩法桩土应力比n，在无实测资料时，可取2～4，原土强度低取大值，原土强度高取小值。振冲法散体材料桩名称桩型备注

初步设计时承载力估算公式地基处理方法

2．将三桩体三和桩三间土三组成