關(guān)于復(fù)合地基中若干問題的討論

杜 佳 黃 林

(機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司成都分公司,四川 成都 610018)

關(guān)于復(fù)合地基中若干問題的討論

杜 佳 黃 林

(機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司成都分公司,四川 成都 610018)

復(fù)合地基是指由兩種剛度不同的材料組成，共同承受上部荷載并協(xié)調(diào)變形的人工地基。復(fù)合地基的本質(zhì)是通過協(xié)調(diào)變形使樁土共同發(fā)揮作用，較之荷載僅由樁體來承擔的樁基更為經(jīng)濟與合理，這種優(yōu)勢促使了復(fù)合地基在房屋建筑、公路、鐵路、堆場、機場、堤壩等工程建設(shè)中的廣泛運用。

復(fù)合地基、置換率、破壞模式、作用機理

0 引言

復(fù)合地基是指由兩種剛度不同的材料組成，共同承受上部荷載并協(xié)調(diào)變形的人工地基。

自20 實際60年代,國際上首次使用“復(fù)合地基”一詞以來,復(fù)合地基理論已成為許多地基處理方法的理論分析及公式建立的基礎(chǔ)和根據(jù)。且被大量運用到如碎石樁、水泥土攪拌樁、旋噴樁、石灰樁和灰土樁等加固地基的理論分析中。近年來,水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁) 、樹根樁及疏樁基礎(chǔ)也被引入復(fù)合地基理論范疇。復(fù)合地基理論的研究已得到國內(nèi)外巖土工程界和學(xué)術(shù)界的重視。

復(fù)合地基的本質(zhì)是通過協(xié)調(diào)變形使樁土共同發(fā)揮作用，較之荷載僅由樁體來承擔的樁基更為經(jīng)濟與合理，這種優(yōu)勢促使了復(fù)合地基在房屋建筑、公路、鐵路、堆場、機場、堤壩等工程建設(shè)中的廣泛運用。

1 復(fù)合地基的分類

我國目前復(fù)合地基的形式有幾十種之多，如水泥土攪拌樁、CFG樁、砂樁、旋噴樁、碎石樁、振沖樁等等，通常將復(fù)合地基的處理樁分為散體材料樁、柔性樁、剛性樁。散體材料樁主要是指碎石樁，這類樁的承載力主要取決于樁側(cè)土的側(cè)限力而樁側(cè)土所能提供的最大側(cè)限力主要取決于抗剪強度。因此散體材料的承載力主要取決于天然地基土體的抗剪強度——樁周圍土的抗剪強度。散體材料樁的承載力并不是隨著樁長的增加而增大的。柔性樁主要是指樁體剛度較小的這類樁，如砂樁、振沖樁等等。這種樁體由于沒有粘結(jié)材料，故剛度較小。剛性樁主要是指有狀體材料中有水泥等粘結(jié)材料的剛度較大的樁體，常見的剛性樁有CFG樁、樹根樁等等，由于剛性樁體材料中有粘結(jié)材料，故成樁后樁體剛度較大，變形小的特點，所以在復(fù)合地基中設(shè)計中剛性樁得到大量的使用。

2 復(fù)合地基若干問題的討論

2.1 復(fù)合地基的作用機理

復(fù)合地基處理方法多種多樣，不同的地基處理方法，復(fù)合地基的作用機理不同，大致可分為下面幾種：（1）樁體作用:復(fù)合地基是樁體和樁間土共同作用。在剛性基礎(chǔ)下等量變形時，地基中的應(yīng)力將重新分配，樁體由于剛度大于樁間土，樁頂將產(chǎn)生應(yīng)力集中，這樣復(fù)合地基的承載力和剛度將高于天然地基，同時沉降量也教天然地基小。（2）加速固結(jié)：碎石樁、砂樁由于具有較好的透水性，成為地基土良好的排水邊界，可加速地基土的固結(jié)。（3）振密、擠密作用：砂、石、碎石樁因振動、擠密、排水可起到密實作用，生石灰樁遇水會發(fā)生吸水發(fā)熱并且產(chǎn)生膨脹，也可起到擠密的作用。（4）加筋作用：地基中添加各種材料，如土工布、鋼筋、塑料板等，可增強土體的抗剪強度，從而增加土體的抗滑能力。（5）墊層作用：樁和樁間土復(fù)合形成的復(fù)合地基，在加固深度范圍內(nèi)形成復(fù)合土層，它可起到類似墊層的換土效果，減小淺層地基中的附加應(yīng)力的密度，或者說增大了擴散角。在樁體沒有貫穿整個軟弱土層的地基中，墊層作用的效果尤其明顯。

2.2 復(fù)合地基的破壞模式

復(fù)合地基的破壞一般分為三種情況，第一種是樁間土首先破壞，第二種是樁體首先破壞，第三種是樁和樁間土同時破壞，大多數(shù)為第二種情況。

復(fù)合地基的破壞模式有以下四種形式：（1）刺入破壞：樁體剛度較大，土體弱而發(fā)生刺入破壞，從而引起樁間土的破壞。剛性樁復(fù)合地基容易發(fā)生這類破壞。（2）鼓脹破壞：樁間土不能提供較大的圍壓，樁體發(fā)生鼓脹破壞，從而地基全面破壞，散體材料樁容易發(fā)生這類破壞，柔性樁復(fù)合地基也可能發(fā)生這類破壞。（3）整體剪切破壞：在塑性區(qū)滑動面上樁體和土體均發(fā)生剪切破壞，散體材料樁容易發(fā)生這類破壞，柔性樁復(fù)合地基也可能發(fā)生這類破壞。（4）滑動剪切破壞：復(fù)合地基沿某一滑動面產(chǎn)生滑動破壞，滑動面上樁體和土體均發(fā)生剪切破壞，各類復(fù)合地基都有可能發(fā)生這類破壞形式。

影響復(fù)合地基破壞模式的主要因素有樁型、樁身強度土層條件以及荷載水平等等

2.3 置換率

復(fù)合地基的置換率是指處理樁的面積與處理面的比值，反映了樁體面積的相對大小，置換率對復(fù)合地基而言不僅是重要的設(shè)計參數(shù)，同時直接關(guān)系到工程的造價。由于很多復(fù)合地基的設(shè)計是受沉降控制的，所以盲目加大置換率，雖然有時候持力層承載力足夠，但下臥層沉降依舊很大，仍然無法滿足設(shè)計要求，而置換率過小著起不到加固土體的目的，因此合理設(shè)計置換率對復(fù)合地基設(shè)計而言至關(guān)重要。

2.4 復(fù)合地基的處理面積

復(fù)合地基的處理面積和樁體剛度密切相關(guān)，通常來說，對于柔性樁，由于剛度較小，除了在基底以下設(shè)置樁體，地基以外也要設(shè)置一定數(shù)量樁，而對于剛形樁，則通常只需要設(shè)置在基礎(chǔ)底面范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

復(fù)合地基的推廣和應(yīng)用產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益,在此過程中也產(chǎn)生了一些問題。如未能合理控制施工后沉降量,沉降過大造成工程事故。復(fù)合地基工程實踐發(fā)展較快,但其理論遠遠落后于工程實踐的發(fā)展,應(yīng)加強其設(shè)計理論的研究?？梢詮南率鰩追矫嬗枰灾匾暎海?）復(fù)合地基承載力和沉降計算方法及計算參數(shù)的確定研究（2）按沉降控制復(fù)合地基設(shè)計理論（3）復(fù)合地基優(yōu)化設(shè)計理論（4）動力荷載和周期荷載作用下復(fù)合地基工作性狀（5）復(fù)合地基測試技術(shù)等。

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