地基处理之复合地基处理方法

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）按承忆载力提渡高系数带计算式中ζ——承载力还提高系搜数由：得从而五、尊竖向蚕增强丈体复奏合地携基承相载力（一虚）复莲合地弄基承伟载力丛由静狸载荷店试验求确定荷载黄试验锈的操散作与太天然葡地基掀时相舒同。片当实捞际基睛础埋丙深与旬和压览板差莫别大斗时，全应作抵宽、居深度商修正禁。（二惯）经畏验公善式估晚算法竖向卖增强续体复浴合地障基承紧载力岸计算挨通常罪有两烛种思烧路：（1）先分贡别确定概桩体的工承载力枕和桩间直土承载塘力，根疫据一定盏的原则撤叠加这个两部分盲承载力渐得到复筹合地基形的承载撤力；（2）把宜桩体界和桩洲间土董组成鸡的复克合地巡寿基作戏为整混体来成考虑妨，通庆过地口基滑忙弧稳霞定分逐析法需确定运复合礼地基漠极限偿承载多力。式中ppf——单桩粉极限米承载祸力；psf——天然该地基棚承载杀力；K1——反映复阶合地基惕中桩体蔬实际极百限承载瓣力与单瞎桩极限株承载力温不同的库修正系数，落一般大六于1.受0；K2——反映复伤合地基盖中桩间道土实际刺承载力薄与天然挺地基极限限承载阶力不同天的修正系弦数，勾根据烤具体挥工程扔情况酿确定划，可顽能大农于1.0，也柄可能灾小于1.0；λ1——复合丝式地基停破坏匀时，娇桩体掀发挥版其极扒限强蛮度的被比例梅。若资桩体机先达劈燕到极沈限强度继棍而引起该复合地哑基破坏嚼，则为1.山0，若没桩间限土比厉桩体小先达帝到极限强宪度，概则小谋于1.匀0；λ2——复合以地基相破坏偏时，纤桩间豪土发端挥其糟极限例强度庆的比炊例。血一般特情况怎下，臂复合地欢基中滔往往例桩体率先达尤到极稍限强恋度，犯其值群通常轨在0.漫4～1.0之间；m——复合刚地基浇面积渡置换荡率。1．采用逃单桩及乒桩间土箱承载力钩计算桩间土桩体式中fspk——复合龟地基留的承乡丰载力浓特征制值；fpk——桩体的斧竖向承遣载力特硬征值；fsk——桩间土束加固后泰承载力厚特征值还；β—爸—桩间土亿承载力吩折减系筑数。若能体有效评确定检复合互地基羞中桩鹿体和柄桩间碍土的腔实际今承载女力，慈而且恨破坏农模式估是桩辨体先币破坏关继而除引起宗复合桌地基刚全面刷破坏法，则多可采绿用下讽式计丙算：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桩间奋土承件载力雄折减拒系数（1）桩体戏承载力兰特征值鼓的确定a．对粘狸结材料灶桩复合颈地基，规桩体承逃载力特指征值可里采用类林似摩擦侧桩承载葬力特征原值以及族根据桩递身材料区强度分信别计算惹，取小威值。式中α——桩端摘天然额地基济土的撤承载奶力折愁减系士数，赠不同玻的桩区取值不穗同；li——按土摊层划照分的灰各段志桩长槐，对练柔性或桩，否桩长腹大于贼临界桩长停时，电计算丛桩长垃取临毕界桩蚕长值瓣；η—嘉—桩身变强度浑折减狮系数迷，0.2～0.袄33。（2）对禁散体减材料厚桩复挡合地表基，肤桩体色极限茅承载傲力主叙要取食决于摆桩侧陕土体学所能漆提供抚的最芒大侧励限力县。式中Kp——桩体材零料的被虎动土压昨力系数蔽；σru——桩间畜土能辫提供嫂的侧办向极灵限应份力。计算养桩侧墙土体法所能速提供身的最状大侧兽限力磁常用醒如下宣方法红：Bra许uns（19崭78年）批计算界式、壳圆筒岛形孔卡扩张慌理论最、Hug互hes和Wi叼th硬er扯s（19层74）计算赢式、Won肠gH勿.Y.（197主5）计算肠式、分被动土捕压力法劝等。复合貌地基雷承载再力汇店总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．将桩妙体和桩械间土组抬成的复婶合地基积作为整枪体考虑律，常用泄稳定分基析法计浓算。圆弧框分析加法中截，假灰设的搏滑弧哥常经臂过加鞋固区军和未禾加固津区。阻地基贝的强返度应熄分区奸计算递。未加固阳区采用青天然土投体强度吓指标，殊加固区桥采用复协合土体材综合强庙度指标达，也可缓分别采趣用桩体酿和桩间昂土的强国度指标漂计算。六、复澡合地成基沉燃降