多元复合地基处理

第15章多元复合地基法

Chapter15Multi-elementCompositeFoundation回顾与复习（Review）复合地基的定义：是指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（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。复合地基较天然地基的承载力提高，沉降减小。复合地基分类

复合地基根据地基中增强体的方向可分为竖向增强体复合地基和水平向增强体复合地基两类。竖向增强体复合地基又称为桩体复合地基。

竖向增强体复合地基根据增强体性质又可分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。本章要学习的内容

MainContentsinThisChapter一、概述二、多元复合地基的定义及分类三、多桩型复合地基法四、双向增强体复合地基法15.1概述

鉴于水平向增强体、竖向增强体复合地基中的三种类型桩（即散体材料桩、柔性桩和刚性桩）的承载能力和变形特性不同，且由于每种地基处理方法都不是万能的，每种地基处理方法都有其适用范围和优缺点，可将水平向增强体、或竖向增强体中的三种类型桩中的两种甚至三种桩综合应用于加固软土地基，形成多元复合地基，以充分发挥水平向增强体以及各桩型的优势，大幅度地提高地基承载力，减小地基沉降，从而取得良好的技术效果和经济效益。

15.2多元复合地基的定义及分类

15.2DefinitionandClassificationofMulti-elementCompositeFoundation

一、定义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

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。

三、多桩型复合地基

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）。四、双向增强体复合地基多桩型复合地基（Multi-PileCompositeFoundation)双向单桩型复合地基双向多桩型复合地基15.3.1多桩型复合地基承载力的计算1.第一类多桩型复合地基承载力计算

15.3多桩型复合地基法

15.3BearingCapacityofMulti-pileCompositeFoundation

复合地基承载力由三部分组成（1）当次桩为强度较高的柔性桩（例如深层搅拌水泥土桩）时，采用下式计算复合地基承载力（2）当次桩为强度较低的柔性桩（例如石灰桩、灰土挤密桩等）或散体材料桩（例如碎石桩）时，采用下式计算复合地基承载力

2.

第二类多桩型复合地基承载力计算对于第二类多桩型复合地基，主桩的数量较少，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。在实际工程中，可按两种情形考虑：

第一种情形考虑主桩分担一定的荷载，根据桩的类型及地质条件采用经验参数法计算单桩承载力，扣除主桩承受的荷载后，剩余荷载由次桩形成的复合地基承担。第二种情形将主桩的承载作用作为安全储备，仅考虑次桩形成的复合地基承担上部结构荷载，此种情形即由两桩型复合地基退化为普通的单一桩型复合地基。复合地基承载力按通常单一桩型复合地基的承载力计算公式计算。15.3.2多桩型复合地基沉降计算1.第一类多桩型复合地基沉降计算方法

(1)第一种情形（主桩与次桩桩长相等）

s=s1+s2

加固区土层压缩量s1可采用复合模量法计算。复合压缩模量E

cs通过面积加权法计算，也可通过试验确定。

Ecs=m1Ep1+m2Ep2+(1-m1-m2)Es加固区下卧土层压缩量s2可采用分层总和法计算。

其次讨论复合地基加固区下卧土层压缩量s2的计算方法。由于在第一类多桩型复合地基中，主桩的置换率较大，主桩起主要的置换作用，而且由于主桩较长，建议宜采用实体基础法计算作用在下卧土层上的附加应力，采用分层总和法计算下卧土层压缩量s2。2.第二三类多三桩型三复合三地基三沉降三计算三方法在第三二类三多桩三型复三合地三基中三，由三于主三桩的三置换三率很三小，三主桩三的置三换作三用较三小，三绝大三部分三荷载三由次三桩及三桩间三土承三担，三而主三桩仅三布置三在节三点或三荷载三较大三处，三因此三第二三类多三桩型三复合三地基三的沉三降计三算方三法与三第一三类多三桩型三复合三地基三的沉三降计三算方三法有三较大三区别三，下三面建三议两三种计三算方三法。第一三种计三算方三法：三采用三复合三模量三法计三算加三固区三土层三的压三缩量s1，采三用改三进的Ge三dd三es法计三算下三卧土三层的三压缩三量s2。第二三种计三算方三法为三工程三中的三实用三简化三计算三方法三，即三将总三荷载三扣除三桩体三承受三的荷三载后三的剩三余荷三载作三用在三复合三地基三加固三区上三，其三加固三区土三层和三下卧三层土三层上三的附三加应三力计三算方三法与三天然三地基三中应三力计三算方三法相三同三。1多桩三型复三合地三基中三的单三桩检三测对于三多桩三型复三合地三基中三的单三桩桩三身质三量，三可依三照各三类桩三的检三测办三法分三别进三行检三测，三例如三，刚三性桩三可采三用低三应变三动力三检测三法检三测桩三身完三整性三，深三层搅三拌水三泥土三桩可三采用三轻便三动力三触探三或抽三芯检三测，三石灰三桩可三采用三静力三触探三或轻三便动三力触三探检三测桩三身强三度和三成桩三质量三，碎三石桩三可采三用重三型动三力触三探检三测成三桩质三量。15三.3三.3多桩三型复三合地三基检三测方三法15三.3三.3三Ve三ri三fi三ca三ti三on三T三es三t三of三M三ul三ti三-p三il三e三Co三mp三os三it三e三Fo三un三da三ti三on2多桩三型复三合地三基承三载力三检测三方法三（直三接法三）(1三)规范三方法对于三一般三的复三合地三基加三固效三果检三测，《建筑三地基三处理三技术三规范》J三GJ三7三9-三20三02规定三采用三复合三地基三静载三荷试三验，三若为三单桩三复合三地基三静载三荷试三验，三压板三可采三用圆三形或三方形三，面三积为三单根三桩承三担的三处理三面积三。多三桩复三合地三基载三荷试三验的三压板三可采三用方三形或三矩形三，其三尺寸三按实三际桩三数所三承担三的处三理面三积确三定。采用三矩形三压板三，是三否合三适？采用三异性三压板三，是三否合三适？(2三)平行三四边三形压三板法建议三对于三工程三中有三时采三用矩三形或三方形三压板三难以三准确三合理三地检三测多三桩型三复合三地基三承载三力时三，在三多桩三型复三合地三基静三载荷三试验三中可三采用三平行三四边三形压三板。平行三四边三形压三板采用三平行三四边三形压三板时三，应三注意三以下三事项三：（1）当三按相三对变三形s/三b取值三时，b应取三平行三四边三形较三短的三一个三高；三或取三与平三行四三边形三面积三相等三的正三边形三的边三长；（2）平三行四三边形三相邻三边边三长及三平行三四边三形相三邻内三角之三差不三宜过三大，三否则三平行三四边三形的三两锐三角处三容易三产生三应力三集中三而使三土体三过早三产生三挤出三破坏三；（3）由三于板三的平三面尺三寸比三相同三面积三的方三形板三大，三因此三压板三应具三有较三高的三刚度三。3多桩三型复三合地三基承三载力三检测三（间三接法三）所谓三间接三法就三是分三别对三主桩三或次三桩进三行单三桩或三复合三地基三静载三荷试三验，三然后三利用三多桩三型复三合地三基的三承载三力计三算公三式计三算出三多桩三型复三合地三基的三承载三力。工程三实例三一:深层三搅拌三桩与三石灰三桩联三合加三固杂三填土三（该三项目三完成三于19三94年）工程三实例三二:钻孔三压灌三混凝三土桩三与水三泥粉三喷桩三联合三加固三深厚三软土三（该三项目三完成三于20三00年）15三.3三.4多桩三型复三合地三基法三的工三程实三践15三.3三.4三C三as三e三Hi三st三or三ie三s三of三M三ul三ti三-p三il三e三Co三mp三os三it三e三Fo三un三da三ti三on15三.4双向三增强三体复三合地三基双向三增强三体复三合地三基法三近些三年来三在工三程中三开始三逐渐三得到三应用三。但三是，三由于三目前三这种三新型三的复三合地三基的三作用三机理三尚不三十分三清楚三，既三没有三现成三的设三计理三论和三设计三方法三，也三没有三成熟三的施三工工三艺和三控制三措施三，更三缺乏三施工三质量三的检三验验三收标三准，三没有三形成三技术三规范三和设三计指三南。三也就三是说三，目三前双三向增三强体三复合三地基三的理三论研三究远三远落三后于三其工三程实三践。三虽然三目前三的工三程应三用停三留在三边摸三索边三总结三的经三验状三态，三但是三，其三有限三的应三用却三显示三出非三常好三的技三术效三果和三经济三效益三，具三有开三展进三一步三深入三研究三和扩三大应三用范三围的三重要三价值三。15三.4三.1双向三增强三体复三合地三基所谓三双向三增强三体复三合地三基就三是对三天然三地基三的下三部采三用竖三向增三强体三（包三括刚三性桩三、柔三性桩三和散三体材三料桩三等）三加固三，而三上部三采用三水平三向增三强体三加固三，竖三向增三强体三、水三平向三增强三体与三天然三地基三共同三作用三所形三成的三人工三地基三。该三类复三合地三基可三发挥三水平三向增三强体三和竖三向增三强体三的各三自的三优势三，共三同有三效地三承担三上部三荷载三，大三大减三小地三基变三形。双向三增强三体复三合地三基法三也称三为桩三网复三合地三基法三和桩三承式三加筋三复合三垫层三法。15三.4三.2双向三增强三体复三合地三基形三成的三背景双向三增强三体复三合地三基法三是在三单一三增强三体复三合地三基存三在一三些不三足的三背景三下产三生的三。（1）水三平向三增强三体(土工三合成三材料三、金三属材三料格三栅等)不足三之处三：①三不方三便在三较深三的土三层下三施工三，难三以用三于基三坑特三别是三深基三坑支三护；三②不三能充三分调三动下三部土三的承三载潜三力；三③应三用于三软土三地基三处理三时，三所需三沉降三变形三时间三往往三较长三，不三利于三加快三工程三进度三。（2）单三一的三竖直三向增三强体(通常三称为三桩体)不足三之处三：①三没有三加筋三、过三滤、三防渗三功能三；②三在高三边坡三情况三下往三往要三设专三用抗三滑斜三桩，三难以三施工三；③三有时三因特三殊情三况需三要，三仍嫌三其沉三降变三形达三到稳三定的三时间三过长三；④三受到三柔性三荷载三或者三基础三刚度三不大三时，三竖向三增强三体的三承载三力难三以充三分发三挥，三导致三承载三力难三以得三到大三幅度三提高三，沉三降也三较大三。15三.4三.3双向三增强三体复三合地三基的三优点双向三增强三体复三合地三基综三合了三水平三向增三强体三和竖三向增三强体三的优三势，三可以三克服三上述三单一三增强三体复三合地三基的三不足三之处三，通三过不三同增三强体三的合三理组三合，三获得三较高三的承三载力三，并三大大三减少三沉降三。双向三增强三体复三合地三基具三有以三下优三点。(1三)双向三增强三体复三合地三基具三有桩三体、三垫层三、排三水、三挤密三、加三筋、三防护三等综三合效三能。(2三)竖向三增强三体复三合地三基法三比较三容易三实现三在天三然软三土地三基上三快速三填筑三稳定三的高三路堤三或堤三坝。(3三)当竖三向增三强体三按照三稀疏三间距三布置三时，三采用三减沉三桩理三论进三行设三计和三施工三，可三大幅三度降三低工三程建三设成三本。(4三)沉降三较小三且完三成时三间较三短，三工后三沉降三较易三控制三，可三缩短三工期三，相三对加三快工三程进三度。(5三)不需三采用三预压三来先三期完三成沉三降，三施工三方便三。15三.4三.4双向三增强三体复三合地三基法三的应三用范三围由于三双向三增强三体复三合地三基法三这一三新技三术在三控制三沉降三和不三均匀三沉降三有着三具大三的技三术优三势，三且经三济效三益显三著，三目前三，逐三步开三始在三国内三得到三应用三，主三要应三用范三围集三中在三以下三这些三方面三：(l三)大面三积堆三载场三地的三地基三处理三；(2三)路堤三软土三地基三处理三，比三如高三速公三路和三高速三铁路三路基三处理三；(3三)软土三地基三上新三老路三堤接三合部三的处三理，三以防三止不三均匀三沉降三；(4三)高层三建筑三物地三基软三弱下三卧层三处理三；(5三)桥台三过渡三段地三基处三理，三比如三处理三“桥三头跳三车”三现象三；(6三)其他三工程三应用三，例三如持三力层三为斜三坡的三桩基三础，三以防三止地三基侧三向失三稳。15三.4三.5双向三增强三体复三合地三基的三发展19三93年，三南(宁)一昆(明)铁路三线永三丰营三车站三的软三土地三基处三理采三用了三粉喷三桩结三合土三工格三栅这三一桩三承加三筋土三复合三地基三；19三98年，三江苏三省泰三州市三首次三利用三“土三工编三织布(g三eo三te三xt三il三e)加筋三垫层+水泥三粉喷三搅拌三桩”三的复三合地三基方三案，三修复三处理三泰州三市引三江河三嘶马三码头三下的三软土三地基三；国内三发展三：20三01年，三铁道三部科三学研三究院三深圳三分院三采用三了桩三网复三合地三基处三理不三同处三理技三术路三段的三接合三段来三控制三沉降三和差三异沉三降；20三07年，三在宁三波钢三铁厂三轧钢三车间三采用三了素三混凝三土桩+