复合地基处理方法

第三篇复复合地地基处理理方法均质地基基处理方方法复合地基基处理方方法软土按人工地地基类型型均质加固固部分第六章复复合地地基基本本理论一、复合合地基的的定义与与分类1.定义天然地基基在地基基处理过过程中部部分土体体得到增增强，或或被置换换，或在在天然地地基中设设置加筋筋材料，，加固区区是由基基体（天天然地基基土体））和增强强体两部部分组成成的人工工地基。。2.复合地基基的分类类复合地基水平向增增强体复复合地基基竖向增强强体复合合地基加筋土地地基桩体复合合地基桩体复合合地基散体材料料桩复合合地基粘结材料料桩复合合地基碎石桩砂桩矿渣桩特点：桩桩身材料料无粘聚聚力，单单独不能能成桩，，需依靠靠周围土土体的围围箍作用用才能形形成桩体体。（1）按增强体方方向和材料性性质分类粘结材料桩柔性桩（半）刚性桩桩土桩灰土桩石灰桩水泥土搅拌桩桩粉体喷射搅拌拌桩旋喷桩CFG桩树根桩特点：桩体有有较强粘聚力力，但模量和和刚度远比混混凝土小，在在大荷载作用用下会变形过过量甚至断桩桩。刚度较一般柔柔性桩大，但但明显小于一一般混凝土桩桩复合地基常用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）按基础刚度度和垫层分类类刚性基础下复复合地基柔性基础下复复合地基无垫层有垫层（柔性性）有垫层（刚性性）无垫层刚性基础与柔柔性基础下复复合地基承载载性状不同：：柔性基础下下复合地基的的桩土荷载分分担比要比刚刚性基础下的的复合地基小小，而其沉降降要比刚性基基础大。二、复合地基基特点及形成成条件1.复合地基特点点（1）加固区是由由基体和增强强体两部分组组成，是非均均质、各向异异性的。——区别于均质地地基。（2）在荷载作用用下，基体和和增强体共同同直接承担荷荷载的作用。。——区别于桩基础础。2.复合地基的形形成条件形成条件：在荷载作用下下，增强体与与天然地基土土体通过变形形协调共同承承担荷载作用用。刚性基础EpEs1可压缩层Es2Ep>Es1Ep>Es2结论：复合地地基刚性基础EpEs1不可压缩层Ep>Es1分析结果：难难以形成复合合地基。垫层Es2EpEs1不可压缩层刚性基础Ep>Es1Ep>Es2结论：复合地地基刚性基础EpEs1相对好土层Es2最软弱土层Ep>Es1Es2>Es1根据Ep、Es1、Es2之间的大小关系分分析判断复合地基的组组成：天然地基土桩体砂石垫层垫层是保证形形成复合地基基的措施，但但不是必要条条件。（一）作用机机理1.挤密作用砂桩、土桩、、石灰桩、碎碎石桩等在施施工过程中，，由于振动、、挤压、排土土等原因，可可对桩间土起起到一定的密密实作用。石石灰桩具有吸吸水、发热和和膨胀特性，，对桩间土同同样起到挤密密作用。2.加速固结作用用碎石桩、砂桩桩具有良好的的透水性，可可以加速地基基的固结，水水泥土类和混混凝土类桩在在一定程度上上也可以加速速地基固结。。3.置换作用三、复合地基基作用机理与与破坏模式4.垫层和加筋作作用垫层作用主要要是指在较厚厚的软弱土层层中，桩体没没有打穿该软软弱土层，这这样，整个复复合地基对于于没有加固的的下卧层起到到垫层的作用用，经垫层的的扩散作用将将建筑物传到到地基上的附附加应力减小小，作用于下下卧层的附加加应力趋于均均匀，从而使使下卧层的附附加应力在允允许范围之内内，这样就提提高了地基的的整体抵抗力力，减少了沉沉降。加筋作用主要要是指厚度不不大的软弱土土层，桩体可可穿过整个软软弱土层达到到其下的硬层层上面．此时时，桩体在外外荷载的作用用下就会产生生一定的应力力集中现象，，从而使桩间间土承担的压压力相应减小小，其结果与与天然地基相相比，复合地地基的承载力力会提高，压压缩量会减小小，稳定性会会得到加强，，沉降速率会会加快，还可用来改善善土体的抗剪剪强度，加固固后的复合桩桩土层将可以以改善土坡的的稳定性，这这种加固作用用即通常所说说的加筋作用用。（二）复合地地基破坏模式式破坏过程：（1）桩间土首先先破坏引起复复合地基全面面破坏；（2）桩体首先破破坏引起复合合地基全面破破坏；（3）桩体与桩间间土同时发生生破坏。1.复合地基置换换率（m）：桩体横截面积积（Ap）与该桩体所所承担的加固固面积（A）的比值，m=Ap/A。2.布桩形式与面面积置换率的的关系正方形布置：等边三角形布置：网格状布置：四、复合地基基的常用概念念（一）面积置置换率（二）桩土应应力比1．桩土应力比（（n）：在某一荷载作作用下，单位位面积上桩体体和土体所受受竖向平均应应力之比。2．影响桩土应应力比的因素素（1）荷载水平；（2）复合地基面积积置换率：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：：桩土模量比增增大，桩土应应力比近于线线性增长。（4）原地基土强强度：原地基土强度度越高，n越小；原地基基土强度低，，n越大；（5）桩长：桩土应力比n，随桩长增大大而增大，但但达到临界值值Lc后，n值几乎不再增增大；（6）时间：n随时间的延续续逐渐增大，，这是由于桩桩间土的固结结和蠕变使荷荷载向桩体集集中。桩土荷载分担担比：桩、土分担荷荷载的比例。。式中Pp——桩承担的荷载载；Ps——桩间土承担的的荷载；P——总荷载。（三）桩土荷荷载分担比桩土荷载分担担比和桩土应应力比的关系系：（1）已知桩土荷荷载分担比（2）已知桩土应应力比（四）复合模模量定义：复合模量表征征复合土体抵抵抗变形的能能力，数值上上等于某一应应力水平时复复合地基应力力与复合地基基相对变形之之比。式中Ep——桩体压缩模量量；Es——桩间土压缩模模量；Esp——复合模量；n——桩土应力比；；m——置换率。或实际工程中，，桩的模量直直接测定比较较困难。实用用中可通过假假定桩土模量量比等于桩土土应力比，或或者采用复合合地基承载力力的提高系数数计算复合模模量。（1）桩土应力比比等于桩土模模量比式中Es′——加固后桩间土土模量。（α——桩间土承载力力提高系数））则（2）按承载力提提高系数计算算式中ζ——承载力提高系系数由：得从而五、竖向增强强体复合地基基承载力（一）复合地地基承载力由由静载荷试验验确定荷载试验的操操作与天然地地基时相同。。当实际基础础埋深与和压压板差别大时时，应作宽、、深度修正。。（二）经验公公式估算法竖向增强体复复合地基承载载力计算通常常有两种思路路：（1）先分别确定定桩体的承载载力和桩间土土承载力，根根据一定的原原则叠加这两两部分承载力力得到复合地地基的承载力力；（2）把桩体和桩桩间土组成的的复合地基作作为整体来考考虑，通过地地基滑弧稳定定分析法确定定复合地基极极限承载力。。式中ppf——单桩极限承载载力；psf——天然地基承载载力；K1——反映复合地基基中桩体实际际极限承载力力与单桩极限限承载力不同同的修正系数，一般大大于1.0；K2——反映复合地基基中桩间土实实际承载力与与天然地基极极限承载力不不同的修正系数，根根据具体工工程情况确确定，可能能大于1.0，也可能小小于1.0；λ1——复合地基破破坏时，桩桩体发挥其其极限强度度的比例。。若桩体先先达到极限限强度继而引引起复合地地基破坏，，则为1.0，若桩间土土比桩体先先达到极限强度，则则小于1.0；λ2——复合地基破破坏时，桩桩间土发挥挥其极限强强度的比例例。一般情情况下，复复合地基中往往往桩体先先达到极限限强度，其其值通常在在0.4～1.0之间；m——复合地基面面积置换率率。1．采用单桩桩及桩间土土承载力计计算桩间土桩体式中fspk——复合地基的的承载力特特征值；fpk——桩体的竖向向承载力特特征值；fsk——桩间土加固固后承载力力特征值；；β——桩间土承载载力折减系系数。若能有效确确定复合地地基中桩体体和桩间土土的实际承承载力，而而且破坏模模式是桩体体先破坏继继而引起复复合地基全全面破坏，，则可采用用下式计算算：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桩间土承载载力折减系系数（1）桩体承载载力特征值值的确定a．对粘结材材料桩复合合地基，桩桩体承载力力特征值可可采用类似似摩擦桩承承载力特征征值以及根根据桩身材材料强度分分别计算，，取小值。。式中α——桩端天然地地基土的承承载力折减减系数，不不同的桩取取值不同；li——按土层划分分的各段桩桩长，对柔柔性桩，桩桩长大于临临界桩长时，计计算桩长取取临界桩长长值；η——桩身强度折折减系数，，0.2～0.33。（2）对散体材材料桩复合合地基，桩桩体极限承承载力主要要取决于桩桩侧土体所所能提供的的最大侧限限力。式中Kp——桩体材料的的被动土压压力系数；；σru——桩间土能提提供的侧向向极限应力力。计算桩侧土土体所能提提供的最大大侧限力常常用如下方方法：Brauns（1978年）计算式式、圆筒形形孔扩张理理论、Hughes和Withers（1974）计算式、、WongH.Y.（1975）计算式、、被动土土压力法等等。复合地基承承载力汇总总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)fsk