復(fù)合地基加固法

1、復(fù)合地基加固法第一節(jié)復(fù)合地基基本理論一、復(fù)合地基的定義和分類（一）定義 復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到加強(qiáng)或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料。加固區(qū)是由基體（天然地基土體或被改良的天然地基土體）和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。在荷載作用下，基體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載。根據(jù)地基中增強(qiáng)體方向又可分為水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基和豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基（樁體復(fù)合地基）。 復(fù)合地基通常由樁（增強(qiáng)體）、樁問土（基體）和褥墊層組成（如圖5 -1所示）。（二）樁體復(fù)合地基分類 樁體復(fù)合地基可以根據(jù)其增強(qiáng)體的不同特性進(jìn)行分類如下： 1、按增強(qiáng)體材料：分為散體材料（砂石、礦渣、渣土等）、石灰、灰土、水泥土、

2、混凝土及土工合成材料等。 2、按增強(qiáng)體黏結(jié)性：分為無黏結(jié)性（散體材料）和黏結(jié)性兩大類，其中黏結(jié)性的又可根據(jù)黏結(jié)性的大小分為：低黏結(jié)強(qiáng)度（石灰、灰土等）、中等黏結(jié)強(qiáng)度（水泥土）、高黏結(jié)強(qiáng)度（混凝土、CFG樁等）。 3、按增強(qiáng)體相對剛度：分為柔性（如石灰、灰土）、半剛性（水泥土）、剛性（混凝土、CFG樁等）。 4、按增強(qiáng)體方向：分為豎向、斜向和水平向（如加筋土復(fù)合地基）三種。5、按增強(qiáng)體形式：分為單一型（樁身材料、斷面尺寸、長度相同）（如圖5-1a所示）、復(fù)合型（如混凝土芯水泥土組合樁復(fù)合地基）（如圖5-2a所示）、多樁型（如碎石CFG樁復(fù)合地基等）（如圖52b所示）、長短樁結(jié)合型（如圖5-2 c

3、所示）。 上述分類療法匯總見表5-l。 對于增強(qiáng)體剛度及黏結(jié)性大小的劃分，目前工程上尚無統(tǒng)一的定量標(biāo)準(zhǔn)，上述定性劃分原則僅供參考。如水泥土樁，樁身剛度及黏結(jié)性會因樁身水泥土強(qiáng)度不同而有較大變化，當(dāng)水泥摻入量較低時，可能屬于低黏結(jié)強(qiáng)度的柔性樁，而對于高強(qiáng)度的水泥土，力學(xué)特性又會接近于低標(biāo)號混凝土，亦有文獻(xiàn)將散體材料樁并入柔性樁進(jìn)行分析，或?qū)⒒彝翗?、生石灰樁等低黏結(jié)強(qiáng)度樁視為散體材料樁。 按照復(fù)合地基增強(qiáng)體工程特性進(jìn)行的分類 表5-1黏結(jié)性剛度材料類型分類名稱樁體材料無黏結(jié)性散體材料類碎石樁振沖碎石樁碎石干振碎石樁沉管碎石樁強(qiáng)夯置換碎石樁袋裝碎石樁砂樁中、粗砂礦渣樁鋼渣柱錘沖擴(kuò)樁碎磚三合土、渣土、

4、礦渣、砂石等土樁黏性土黏結(jié)性低黏結(jié)性柔性石灰、灰土類灰土樁（灰土井柱）消石灰土（2：8或3：7）雙灰樁粉煤灰、消石灰、土生石灰粉噴樁生石灰粉、原土石灰漿攪拌樁石慶漿、原土石灰樁生石灰、摻和料（粉煤灰、礦渣等）中等黏結(jié)性半剛性水泥土類水泥土攪拌樁干法（粉噴樁）水泥粉、原土濕法（深層攪拌樁）水泥漿、原土混凝土芯水泥土組合樁水泥土，預(yù)制或現(xiàn)澆鋼筋混凝土芯夯實水泥土樁干硬水泥土旋噴樁（高壓噴射注漿）水泥漿、原土干振復(fù)合樁粉煤灰、石灰、磷石行加少量水泥及粗、細(xì)骨料 續(xù)表黏結(jié)性剛度材料類型分類名稱樁體材料黏結(jié)性高黏結(jié)性剛性混凝土類水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂） 素混凝土樁 水泥

5、、砂、碎石二灰（石灰、粉煤灰）混凝土樁石灰、粉煤灰、水泥、砂 柱錘沖擴(kuò)水泥砂石樁干硬性水泥砂石料鋼筋混凝土樁預(yù)制鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力管樁 碎石壓力灌漿樁水泥、砂、石 現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁現(xiàn)澆混凝土管樁，樁徑d=10001250mm樹根樁細(xì)石混凝土、水泥砂漿、樁徑d=150300mm注漿鋼管樁鋼管、水泥漿 注：樁的剛?cè)崾窍鄬Φ模荒苤挥蓸扼w模量確定。樁的剛?cè)嶂饕c樁土模量比和樁的長細(xì)比有關(guān)，可按樁土相對 剛度來進(jìn)行分類。樁土相對剛度可按下式計算： 式中Ep樁體壓縮模量（MPa）； Gs樁間土剪切模量（MPa）； lp樁長（m）；r樁體半徑（m）。 有人建議當(dāng)K大1時可視為剛性樁，小于1時可視為柔

6、性樁。在工程上剛性樁和柔性樁沒有嚴(yán)格的界限。（三）褥墊層 樁和樁間土出調(diào)變形，樁間土始終處于受力狀態(tài)，樁和樁間土共同承擔(dān)荷載是形成復(fù)合地基的必要條件。 散體材料樁由于受荷后產(chǎn)生鼓脹變形，可保證樁和樁間土共同受力；對于剛性樁及半剛性樁，應(yīng)設(shè)置褥墊層，以保證樁、土共同作用。 1剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基褥墊層的作用 （1）具有應(yīng)力擴(kuò)散作用，減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中。（2）調(diào)整樁、土垂直荷載和水平荷載的分擔(dān)，如CFG樁，褥墊層越厚，樁所承擔(dān)的垂直和水平荷載占總荷載的百分比越小。 （3）排水固結(jié)作用：砂石墊層具有較好的透水性，可以起到水平排水的作用，有利于施工后土層加快固結(jié)，土的抗剪強(qiáng)度增長。 （4）保證樁間土

7、受力：對于剛性樁和半剛性樁，樁體變形模量遠(yuǎn)大于土的變形模量，設(shè)置褥墊層可以通過流動補(bǔ)償和樁的上刺入來調(diào)整基底壓力分布，使荷載通過墊層傳到樁和樁間土上，保證樁間土承載力的發(fā)揮并可改善樁體上端受力狀態(tài)。 （5）整平增密：對于散體材料樁，樁頂往往密實度較差，設(shè)置褥墊層可整平增密、改善樁頂受力狀況及施工條件。 2設(shè)置要求 為了充分發(fā)揮褥墊層的上述作用，工程巾要保證合理的褥墊層厚度，厚度太小，樁間土承載力不能充分發(fā)揮，樁對基礎(chǔ)將產(chǎn)生顯著的應(yīng)力集中，導(dǎo)致基礎(chǔ)加厚，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)；厚度太大，會導(dǎo)致樁土應(yīng)力比減小，樁承擔(dān)荷載減小，增強(qiáng)體的作用不明顯，復(fù)合曲基承載力提高不明顯，建筑物變形也大，所以要確定合理的

8、、最佳的褥墊層厚度，根據(jù)工程經(jīng)驗，常用褥墊層厚度為200300mm，墊層材料以砂石料為主，應(yīng)夯壓密實。其夯填度（夯實厚度與虛鋪厚度比值）不應(yīng)大于0.90。柔性基礎(chǔ)（如路堤）復(fù)合地基，應(yīng)設(shè)置剛度大的墊層，如土工格柵加筋墊層。為防止褥墊層側(cè)向擠出，基礎(chǔ)底面兩側(cè)褥墊尺寸應(yīng)適當(dāng)加寬，每邊超出基礎(chǔ)外邊緣的寬度宜為200300mm。當(dāng)混凝土基礎(chǔ)下復(fù)合地基樁土相對剛度較小，或樁體強(qiáng)度足夠時，也可不沒褥墊層，如石灰樁復(fù)合地基。二、復(fù)合地基加固機(jī)理和破壞模式（一）加固機(jī)理（效用）復(fù)合地基中樁間土的性狀不同，樁體材料不同，成樁工藝不同，復(fù)合地基的加固機(jī)理也不相同，了解復(fù)合地基的加固機(jī)理，對認(rèn)識復(fù)合地基，選擇合理的

9、處理方法和施工工藝都是很重要的。綜合各種樁型的復(fù)合地基的加固機(jī)理，主要有以下8個方面： 1置換作用（樁體效應(yīng)）復(fù)合地基中樁體的強(qiáng)度和模量比樁問土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層巾傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高、變形減小，工程中稱之為置換作用或樁體效應(yīng)。 工程實踐表明，復(fù)合地基置換作用的大小，主要取決于樁體材料的組成。散體樁置換作用最小高黏結(jié)強(qiáng)度樁置換作用最大。散體樁，增加樁的長度，對復(fù)合地基置換作用影響不大；黏結(jié)強(qiáng)度樁，特別是高黏結(jié)強(qiáng)度樁，加大樁長可使復(fù)合地基置換作用明顯提高。 2墊層作用樁與樁間土復(fù)合形成的復(fù)

10、合地基，在加固深度范圍內(nèi)形成復(fù)合層，它可起到類似墊層的換土、均勻地基應(yīng)力和增大應(yīng)力擴(kuò)散角等作用，在樁體沒有貫穿整個軟弱土層的地基中，墊層的作用尤其明顯。 3擠密、振密作用 對松散填土、松散粉細(xì)砂、粉土，采用非排土和振動成樁工藝，可使樁間土孔隙比減小、密實度增加，提高樁間土的強(qiáng)度和模量。如振動沉管擠密砂石樁、振沖碎石樁、振動沉管CFG樁、柱錘沖擴(kuò)樁等，對上述類型的士具有擠密、振密效果。處在地下水位以上的濕陷性黃土、素填土等地基采用灰土或土擠密樁法加固時，其成孔過程中對樁間土的橫向擠密作用是非常顯著的。 此外，如石灰樁，即使采用了排土成樁工藝，由于生石灰吸水膨脹，電會使樁間土局部產(chǎn)生擠密作用。樁間

11、土擠密、振密是使復(fù)合地基承載力提高的一個組成部分。 需要指出的是，對飽和軟黏土、堅硬的黏性土；密實砂土、粉土等密實堅硬土層，振動成樁工藝不僅不能使樁間土擠密、振密，反而使土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度喪失，孔隙比增大、密實度減小、承載力降低。 4排水作用 復(fù)合地基中的樁體，很多具有良好的透水性。例如碎石樁、砂樁是良好的排水通道；由生石灰和粉煤灰組成的石灰樁，電具有良好的透水性，其滲透系數(shù)相當(dāng)于粉細(xì)砂的量級；振動沉管CFG樁在樁體初凝以前也具有相當(dāng)大的滲透性。可使振動產(chǎn)生的超孔隙水壓力通過樁體得以迅速消散。樁體的排水作用，有利于孔隙水壓力消散、有效應(yīng)力增長、使樁間土強(qiáng)度和復(fù)合地基承載力提高，并可減少地基沉降穩(wěn)定的

12、時間。 5減載作用 對排土成樁工藝，用輕質(zhì)材料取代原土成樁，在加固土層范圍內(nèi)，復(fù)合土層的有效重度將比原土有明顯的降低，這就是復(fù)合地基的減載作用。 例如，石灰樁復(fù)合地基，生石灰干密度為0.8g/cm3左右、粉煤灰于密度為0 60.8g/cm3，飽和重度一般為14kN/m3左右，比天然土體重度小30左右。當(dāng)置換率為25時，lm厚的復(fù)合土體自重壓力將減少1.5kPa。若樁長按5m計，樁端部自重壓力將減小7.5kPa。顯然這種減載作用對減小建筑物的沉降是有益的。 6樁對土的約束作用 在群樁復(fù)合地基中，樁對樁問土具有阻止土體側(cè)向變形的作用。相同荷載水平條件下，無側(cè)向約束時土的側(cè)向變形大，從而使垂直變形加

13、大；由于樁對土體側(cè)向變形的限制，減少了側(cè)向變形，也就減小了垂直變形，使復(fù)合地基抵抗垂直變形的能力有所加強(qiáng)。 7物理化學(xué)反應(yīng) 石灰樁，水泥：土樁和灰土樁中的石灰、水泥等具有吸水、發(fā)熱、膨脹作用，除對樁間土產(chǎn)生擠密效果外，還可以減小樁問土的含水量，滲入土孔隙中的水泥、石灰還與土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而改善樁間土性狀提高樁問土的強(qiáng)度。8加筋作用 在復(fù)合地基的整體穩(wěn)定分析中，地基具有加筋作用，使復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度比天然地基有較大提高。深基坑邊坡滑塌的修復(fù)技術(shù)深基坑邊坡滑塌時有發(fā)生，在所難免。在很多情況下，可能由于紅線限 ；限坡上道路和管線限制；地下室外墻位置限制或景觀要求等原因，滑塌邊坡必須進(jìn)行原位修復(fù)。面對松散的滑體，如何安全、經(jīng)濟(jì)、方便地進(jìn)行修復(fù)，我們處理完成的某基坑（深約13m）和某邊坡工程（高約4m），其做法大致如下：1、稱定坡腳，必要時可反壓。2、對滑塌體頂部原邊坡進(jìn)行穩(wěn)固，防止滑