基础工程学复合地基理论培训课件

华东交通大学土木建筑学院课程团队：徐长节、胡文韬、耿大新、可文海、陈丹华基础工程学国家精品在线开放课程申报6复合地基理论主讲人——可文海本节脉络复合地基概述复合地基关键设计参数复合地基的设计复合地基承载力计算复合地基沉降计算复合地基稳定性分析学术前沿简介复合地基的定义天然地基在地基处理过程中，部分土体得到加强，或被置换，或在天然地基中设置加筋体，由天然地基土体和增强体两部分组成共同承担荷载的人工地基。复合地基的作用1.增加地基土的剪切强度2.降低地基土的压缩性3.改善地基的透水特性4.改善动力特性5.改善特殊土的不良地基的特性复合地基的分类1）根据地基中增强体的方向分类水平向增强体复合地基:土工聚合物、金属材料格栅等形成的复合地基。竖向增强体复合地基:桩体复合地基。均质人工地基双层地基水平向增强体复合地基竖直向增强体复合地基人工地基分类换土垫层法（水平向增强复合地基）

砂垫层换土垫层法是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗料径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。换填的材料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，应具有强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程特性。

换填垫层法设计的主要指标是垫层厚度和宽度，一般可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进行设计。竖向向增强复合地基竖向复合地基桩体基体当天然地基松散土厚度过大，如果采用换垫层处理则需要设置过深的厚度，这样造成施工困难，也不经济。这时可采用竖向增强复合地基。竖向增强复合地基往往通过不同的施工方法在天然地基中打入桩，挤密周围土体，提高周围土体承载力，而桩本身也会进行承载，这类方法也被称为挤密法。竖向增强复合地基中，竖向增强体被称为桩体，桩间土体被称为基体。为何选用复合地基复合地基的独有优势造价工期充分利用浅层土强度a.桩基础b.复合地基由桩体承担荷载基体和增强体共同承担荷载垫层承台复合地基适用范围深层搅拌桩复合地基可用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、素填土、软塑～可塑黏性土、松散～中密粉细砂、稍密～中密粉土、松散～稍密中粗砂及黄土等地基。当地基土的天然含水量小于30％或黄土含水量小于25％时，不宜采用喷粉搅拌法。高压旋喷桩复合地基适用于处理软塑～可塑的黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。当土中含有较多大直径块石、大量植物根茎或有机质含量较高时，不宜采用。复合地基适用范围灰土挤密桩复合地基

适用于填土、粉土、粉质黏土、湿陷性黄土和非湿陷性黄土、黏土以及其他可进行挤密处理的地基。夯实水泥土桩复合地基

适用于处理深度不超过10m，在地下水位以上为黏性土、粉土、粉细砂、素填土、杂填土等适合成桩并能挤密的地基。石灰桩复合地基

适用于处理饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等土层；用于地下水位以上的土层时，应根据土层天然含水量增加掺和料的含水量并减少生石灰用量，也可采取土层浸水等措施。复合地基适用范围挤密砂石桩复合地基适用于处理松散的砂土、粉土、粉质黏土等土层，以及人工填土、粉煤灰等可挤密土层。置换砂石桩复合地基适用于处理饱和黏性土地基和饱和黄土地基，可按施工方法分为振动水冲（振冲）置换碎石桩复合地基和沉管置换砂石桩复合地基。强夯置换墩复合地基适用于加固高饱和度粉土、软塑～流塑的黏性土、有软弱下卧层的填土等地基。复合地基适用范围刚性桩复合地基适用于处理黏性土、粉土、砂土、素填土和黄土等土层。对淤泥、淤泥质土地基应按地区经验或现场试验确定其适用性。长-短桩复合地基适用于深厚淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、湿陷性黄土、可液化土等土层。桩网复合地基适用于处理黏性土、粉土、砂土、淤泥、淤泥质土地基，也可用于处理新近填土、湿陷性土和欠固结淤泥等地基。CFG桩复合地基CFG桩复合地基是水泥粉煤灰碎石桩的简称，也是复合地基的代表。它由水泥、粉煤灰、碎石加水拌和形成高粘结强度桩，其中碎石为骨料，石屑为细骨料，水泥做粘结剂。CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。CFG桩复合地基示意图CFG桩复合地基现场图关键设计参数复合地基面积置换率

竖向增强体复合地基中，竖向增强体习惯上称为桩体，基体即为桩间土体。若桩体的横截面面积为Ap，该桩体所承担的加固面积为Ae，则复合地基面积置换率的定义为：

实际工程中，由于地基土性质的变化、上部结构荷载的不均匀性以及基础平面尺寸等因素的影响，不可能在整个基础下都是等间距布桩。对只在基础下布桩的复合地基，桩的截面面积之和与基础总面积相等的复合土体面积之比，称为平均面积置换率。关键设计参数复合地基面积置换率

桩体在平面上的布置形式最常用的有三种：等边三角形布置、正方形布置和矩形布置。当采用直径为d的圆柱形桩体时，复合地基面积置换率为：关键设计参数复合地基桩土应力比

对某一复合土体单元，在荷载作用下，假设桩顶应力为σp

，桩间土表面应力为σs

，桩土应力比为：关键设计参数

实际工程中，即使是单一桩型的复合地基，由于桩处在基础下的部位不同或桩距不同，桩土应力比也不同。将基础下桩的平均桩顶应力与桩间土平均应力之比定义为平均桩土应力比。一般情况下，桩土应力比与桩体材料、桩长、面积置换率有关。其他条件相同时，桩体材料刚度越大，桩土应力比就越大；桩越长，桩土应力比就越大；面积置换率越小，桩土应力比就越大。关键碎设计投参数复合模纪量复合压踏缩模量脱表示复环合土体李抵抗变离形的能领力，数功值上等弟于某一铜应力水剑平时复闷合地基班应力与冬复合地糊基相对扭变形之产比。通常复悠合压缩姨模量可两用桩抵音抗变形奖能力与论桩间土悉抵抗变弊形能力乓的某种裤叠加来备表示。关键设砌计参数在复唯合地俩基计尝算中笼，为凤了简尤化计星算，轿将加祥固区洪视作羽一均感质的氧复合具土体告，则侍复合垃地基雾的复捧合模伴量E稼sp方：Esp坛=mEp阁+(鸟1-右m)Es或Esp=〔萝1+熄m(豆n-滤1)昏Es式中:Esp—复合货地基柏压缩堂模量,MP歪a；m—复合地寻基面积退置换率慨；n—桩土千应力疫比；Ep—桩体钱压缩颗模量,M添Pa；Es—土体压烂缩模量,觉MP的a。复合地嗽基承载遵力计算在工班程应冤用中携，复盈合地伐基承葱载力印特征写值应躬通过繁现场久复合炉地基迷载荷比试验假确定咽。由理鼓论公尾式确辨定复监合地台基承躺载力点，目罪前主臭要有登两种叹计算误模式软：第标一种嘱是将经复合端地基洽作为鹅整体争来考膨虑，祥这方萍面的嗓研究选成果宣不多赛；第沙二种迟是分张别确荡定桩龙体和其土的愁承载谢力，劲然后秀按一拥定的群原则念将这夹两部医分承筋载力申叠加专得到薄复合将地基再的承惠载力。复合呆地基哥承载昼力计技算承载力专计算《复合灾地基技图术规程追》中即组采用了蓬第二种碍计算方腹法，公普式如下拆：fsp御k=kpλpmRa/Ap+ksλs(1柴-m摩)纸fsk式中采：Ap—单桩截毁面积Ra汽—单桩集竖向肃抗压曲承载蔑力特靠征值fsk—地基孕承载良力特每征值m—置换煌率λp—桩体锻抗压瓣承载党力发栗挥系间数λs—桩间土奋承载力积发挥系嘴数沉降计连算方法复合地油基的沉劲降由垫物层压缩挽变形（茅量值较菜小一般止可忽略盖）加固毒区复合泳土层压街缩变形谷量与加翻固区下部卧土层旱压缩变尸形量构成。复合地授基承载闲力沉降厨值可按屠照下式副估算：S=S符1+S文2式中：S1—复合地固基加固潜区复合敌土层压相缩变形足量。S2—加固俊区下臂卧土米层压赛缩变形量。复合地基沉降加固区浪沉降量赤S1的桂计算—怀复合模血量法Esp—复合趟土层陆的压乔缩模螺量（MP谨a）；a—系数投，可游取1.宵1～1.3，成孔净对桩周忠土挤密露效应好慰或置换乞率大时赶取高值窜：n柴—桩土应技力比，疫可取3～4，长宁桩取皱大值缴。Es拘—天然上挎的压缩庄模量（MP文a）。Espi—第i层土的讽复合模抛量△pi—第i层土的吧平均附低加应力△Hi—第i层土的傲厚度桩端脏以下暴压缩赖区沉愈降量翼S2怀的计涉算m—桩端平崭面以下溪压缩层例范围内古土层总度数。Esj装,i—桩端昼平面何下第你j层潮土第洒i个染分层糟在自坝重应脑力至斤自重摄应力躲加附员加应胖力作武用段液的压炕缩模咏量。n—第j辅层土袄的计他算分辆层数杏。hj,i—第j部层土闭第i肤个分最层厚峰度σj,i—第j层亲土第i河个分层筹土的竖尼向附加榨应力复合种地基冬理论载的不嫩足复合模傅量法公湾式的前从提是桩土拍压缩顿量相南等，这潮对桩咬土相旷对刚而度较李大的仙复合西地基粗不实垒用。崇简而烫言之志，该郑计算血方法填不适肚用于刚性桩益复合地庙基部分，但可火进行柔歉性桩段趋的计算包。稳定性举分析稳定淡性分宫析复合罢地基快应采泄用圆休弧滑划动总特应力退法进果行稳仔定性录分析具：K=粱Ts/Tt式中狱：Ts—最危险红滑动面宵上的总敬抗剪切力。Tt—荷载标有准