復(fù)合地基作用機理及沉降計算

第三篇復(fù)合地基處理方法均質(zhì)地基處理方法復(fù)合地基處理方法軟土按人工地基類型均質(zhì)加固部分第六章復(fù)合地基基本理論一、復(fù)合地基的定義與分類1.定義天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強，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）和增強體兩部分組成的人工地基。2.復(fù)合地基的分類復(fù)合地基水平向增強體復(fù)合地基豎向增強體復(fù)合地基加筋土地基樁體復(fù)合地基樁體復(fù)合地基散體材料樁復(fù)合地基粘結(jié)材料樁復(fù)合地基碎石樁砂樁礦渣樁特點：樁身材料無粘聚力，單獨不能成樁，需依靠周圍土體的圍箍作用才能形成樁體。（1）按增強體方向和材料性質(zhì)分類粘結(jié)材料樁柔性樁（半）剛性樁土樁灰土樁石灰樁水泥土攪拌樁粉體噴射攪拌樁旋噴樁CFG樁樹根樁特點：樁體有較強粘聚力，但模量和剛度遠比混凝土小，在大荷載作用下會變形過量甚至斷樁。剛度較一般柔性樁大，但明顯小于一般混凝土樁復(fù)合地基常用的形式水平向增強復(fù)合地基豎直向增強復(fù)合地基斜向增強復(fù)合地基長短樁復(fù)合地基（2）按基礎(chǔ)剛度和墊層分類剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基無墊層有墊層（柔性）有墊層（剛性）無墊層剛性基礎(chǔ)與柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基承載性狀不同：柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基的樁土荷載分擔(dān)比要比剛性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基小，而其沉降要比剛性基礎(chǔ)大。二、復(fù)合地基特點及形成條件1.復(fù)合地基特點（1）加固區(qū)是由基體和增強體兩部分組成，是非均質(zhì)、各向異性的。

——區(qū)別于均質(zhì)地基。（2）在荷載作用下，基體和增強體共同直接承擔(dān)荷載的作用?！獏^(qū)別于樁基礎(chǔ)。2.復(fù)合地基的形成條件形成條件：在荷載作用下，增強體與天然地基土體通過變形協(xié)調(diào)共同承擔(dān)荷載作用。剛性基礎(chǔ)EpEs1可壓縮層Es2

Ep>Es1Ep>Es2結(jié)論：復(fù)合地基剛性基礎(chǔ)EpEs1不可壓縮層Ep>Es1分析結(jié)果：難以形成復(fù)合地基。墊層Es2EpEs1不可壓縮層剛性基礎(chǔ)Ep>Es1Ep>Es2結(jié)論：復(fù)合地基剛性基礎(chǔ)EpEs1相對好土層Es2

最軟弱土層Ep>Es1Es2>Es1根據(jù)Ep、Es1、Es2之間的大小關(guān)系分析判斷復(fù)合地基的組成：天然地基土樁體砂石墊層墊層是保證形成復(fù)合地基的措施，但不是必要條件。（一）作用機理1.擠密作用

砂樁、土樁、石灰樁、碎石樁等在施工過程中，由于振動、擠壓、排土等原因，可對樁間土起到一定的密實作用。石灰樁具有吸水、發(fā)熱和膨脹特性，對樁間土同樣起到擠密作用。2.加速固結(jié)作用碎石樁、砂樁具有良好的透水性，可以加速地基的固結(jié)，水泥土類和混凝土類樁在一定程度上也可以加速地基固結(jié)。3.置換作用三、復(fù)合地基作用機理與破壞模式4.墊層和加筋作用墊層作用主要是指在較厚的軟弱土層中，樁體沒有打穿該軟弱土層，這樣，整個復(fù)合地基對于沒有加固的下臥層起到墊層的作用，經(jīng)墊層的擴散作用將建筑物傳到地基上的附加應(yīng)力減小，作用于下臥層的附加應(yīng)力趨于均勻，從而使下臥層的附加應(yīng)力在允許范圍之內(nèi)，這樣就提高了地基的整體抵抗力，減少了沉降。加筋作用主要是指厚度不大的軟弱土層，樁體可穿過整個軟弱土層達到其下的硬層上面．此時，樁體在外荷載的作用下就會產(chǎn)生一定的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而使樁間土承擔(dān)的壓力相應(yīng)減小，其結(jié)果與天然地基相比，復(fù)合地基的承載力會提高，壓縮量會減小，穩(wěn)定性會得到加強，沉降速率會加快，還可用來改善土體的抗剪強度，加固后的復(fù)合樁土層將可以改善土坡的穩(wěn)定性，這種加固作用即通常所說的加筋作用。（二）復(fù)合地基破壞模式破壞過程：

（1）樁間土首先破壞引起復(fù)合地基全面破壞；（2）樁體首先破壞引起復(fù)合地基全面破壞；（3）樁體與樁間土同時發(fā)生破壞。1.復(fù)合地基置換率（m）：樁體橫截面積（Ap）與該樁體所承擔(dān)的加固面積（A）的比值，m=Ap/A。2.布樁形式與面積置換率的關(guān)系

正方形布置：等邊三角形布置：網(wǎng)格狀布置：四、復(fù)合地基的常用概念（一）面積置換率（二）樁土應(yīng)力比1．樁土應(yīng)力比（n）：在某一荷載作用下，單位面積上樁體和土體所受豎向平均應(yīng)力之比。2．影響樁土應(yīng)力比的因素（1）荷載水平；（2）復(fù)合地基面積置換率：m增大，n減小。鋼或鋼筋砼樁CFG樁水泥攪拌樁（含水泥5%～12%）石灰樁碎石樁>5020～503～122.5～51.3～4.4

（3）樁土模量比：樁土模量比增大，樁土應(yīng)力比近于線性增長。（4）原地基土強度：原地基土強度越高，n越小；原地基土強度低，n越大；（5）樁長：樁土應(yīng)力比n，隨樁長增大而增大，但達到臨界值Lc后，n值幾乎不再增大；（6）時間：n隨時間的延續(xù)逐漸增大，這是由于樁間土的固結(jié)和蠕變使荷載向樁體集中。樁土荷載分擔(dān)比：樁、土分擔(dān)荷載的比例。式中Pp

——樁承擔(dān)的荷載；

Ps——樁間土承擔(dān)的荷載；

P——總荷載。（三）樁土荷載分擔(dān)比樁土荷抹載分擔(dān)耐比和樁溝土應(yīng)力拘比的關(guān)青系：（1）已命知樁凳土荷飯載分炸擔(dān)比（2）已知屠樁土應(yīng)辛力比（四）似復(fù)合模暴量定義：復(fù)合模肢量表征膠復(fù)合土右體抵抗結(jié)變形的搶能力，勁數(shù)值上餡等于某食一應(yīng)力康水平時承復(fù)合地媽基應(yīng)力攏與復(fù)合遵地基相擦對變形侄之比。式中Ep——樁體壓睜縮模量可；Es——樁間下土壓綁縮模鴨量；Esp——復(fù)合模侵量；n——樁土狐應(yīng)力返比；m——置換率鼓?；?qū)嶋H工正程中，友樁的模傘量直接芬測定比查較困難寧。實用覺中可通推過假定羊樁土模那量比等蓮于樁土溜應(yīng)力比瞞，或者罷采用復(fù)章合地基拾承載力瞞的提高簽系數(shù)計典算復(fù)合劣模量。（1）樁賽土應(yīng)逃力比放等于門樁土執(zhí)模量亂比式中Es′—寶—加固掃后樁賣間土治模量腥。（α——樁間域土承襪載力度提高上系數(shù)戚）則（2）按紅承載肅力提熔高系擠數(shù)計辦算式中ζ——承載騰力提藝高系侍數(shù)由：得從而五、豎乖向增強豬體復(fù)合崇地基承剝載力（一令）復(fù)滲合地迷基承順載力母由靜李載荷筆試驗設(shè)確定荷載試炕驗的操療作與天舍然地基鉛時相同嘩。當(dāng)實系際基礎(chǔ)渠埋深與型和壓板形差別大迎時，應(yīng)糕作寬、污深度修多正。（二霉）經(jīng)兩驗公桐式估己算法豎向劉增強蹄體復(fù)珠合地銀基承材載力紡計算啞通常柿有兩窩種思滲路：（1）先蜻分別尼確定勇樁體脆的承爺載力施和樁兵間土揪承載核力，謀根據(jù)略一定鑄的原麗則疊隙加這谷兩部艷分承怨載力紀(jì)得到渾復(fù)合威地基嶼的承依載力怪；（2）把機樁體喉和樁儉間土伍組成竊的復(fù)譽合地趴基作唉為整車體來面考慮溉，通廳過地司基滑貓弧穩(wěn)刻定分肺析法鋤確定顧復(fù)合偉地基襖極限漁承載喚力。式中ppf——單樁極股限承載陜力；psf——天然誓地基雷承載飄力；K1——反映復(fù)伶合地基首中樁體殘實際極充限承載劉力與單遞樁極限笨承載力脂不同的嗓修正系數(shù)勵，一府般大窩于1.0；K2——反映虎復(fù)合機地基惰中樁膽間土諷實際反承載任力與離天然持地基臟極限尚承載佛力不駛同的聯(lián)修正系數(shù)陪，根據(jù)廊具體工繳程情況孫確定，慌可能大暑于1.餃0，也吩可能梁小于1.0；λ1——復(fù)合地咸基破壞貴時，樁倦體發(fā)揮危其極限告強度的盯比例。綠若樁體排先達到花極限強度繼害而引起罩復(fù)合地桶基破壞視，則為1.0，若折樁間炒土比展樁體趙先達價到極限強度氏，則小炮于1.竭0；λ2——復(fù)合秤地基貧破壞遺時，籮樁間塌土發(fā)黃揮其折極限艘強度籌的比號例。犧一般酸情況臘下，驚復(fù)合地刃基中聯(lián)往往券樁體瓦先達若到極羊限強厘度，昨其值電通常歉在0.都4～1.0之間被；m——復(fù)合地挺基面積快置換率講。1．采跳用單耍樁及架樁間疤土承軌載力匯計算樁間淋土樁體式中fspk——復(fù)合的地基尖的承越載力爹特征估值；fpk——樁體忙的豎舉向承邊載力鵝特征榆值；fsk——樁間土寫加固后舍承載力深特征值誦；β—鍛—樁間土焰承載力雹折減系劣數(shù)。若能有順效確定新復(fù)合地瀉基中樁案體和樁多間土的伐實際承順載力，啊而且破軟壞模式?jīng)]是樁體耐先破壞蹄繼而引產(chǎn)起復(fù)合俊地基全蠶面破壞絹，則可市采用下輝式計算需：石灰樁振沖樁夯實水泥土樁水泥土攪拌樁高壓噴射注漿法CFG樁1.05～1.210.9～10.1～0.4（樁端土好）0.5～0.9（樁端土差）0.5～0.9（摩擦樁）0.0～0.5（端承樁）0.75～0.95樁間她土承脹載力笛折減堤系數(shù)（1）樁喊體承航載力檔特征踩值的橫確定a．對粘旦結(jié)材料寫樁復(fù)合俘地基，老樁體承辛載力特攤征值可醋采用類砌似摩擦渾樁承載夫力特征熄值以及塞根據(jù)樁他身材料騙強度分黎別計算供，取小妙值。式中α—或—樁端天孝然地基而土的承鼓載力折約減系數(shù)努，不同鎮(zhèn)的樁取值不死同；li——按土層號劃分的挖各段樁裙長，對加柔性樁濤，樁長鄉(xiāng)豐大于臨譯界樁長時色，計算尿樁長取結(jié)臨界樁忠長值；η—默—樁身強巾度折減雷系數(shù)，0.2～0.3歲3。（2）對散懶體材料暈樁復(fù)合到地基，并樁體極年限承載鉆力主要度取決于居樁側(cè)土量體所能皇提供的倍最大側(cè)負(fù)限力。式中Kp——樁體材置料的被繁動土壓蜻力系數(shù)勾；σru——樁間土韻能提供遲的側(cè)向蹲極限應(yīng)洗力。計算諷樁側(cè)吃土體布所能井提供的的最含大側(cè)考限力寒常用爽如下徹方法訂：Bra倍uns（197陪8年）異計算吧式、序圓筒細形孔明擴張歉理論承、Hug澤hes和Wit彼her炕s（19貝74）計就算式鴿、Wo由ng加H盛.Y陰.（197貴5）計算涂式、竹被動土敬壓力法炊等。復(fù)合篩地基弊承載雨力匯撫總α可取0.4～0.6；β=0.1～0.9；η=0.20～0.30（干法），η=0.25～0.33（濕法）fspk=m·Ra/Ap+β·(1-m)fsk

水泥土攪拌法β=0～0.5；η=0.33高壓噴射注漿法β=0.9～1.0；η=0.20～0.30（干法）η=0.25～0.33（濕法）夯實水泥土樁法β=0.75～0.95；η=0.33fspk=m·Ra/Ap+β·(1-m)fskCFG樁法柔性樁和剛性樁柱錘沖擴樁法砂石樁法樁土應(yīng)力比n，在無實測資料時，可取2～4，原土強度低取大值，原土強度高取小值。振沖法散體材料樁名稱樁型備注

初步設(shè)計時承載力估算公式地基