復(fù)合地基淺釋

■王紅新，劉文田，張占鋒

■1.河南同晟置業(yè)有限公司，河南 鄭州 450008;2.河南鐵路投資有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450008

復(fù)合地基一詞自上個(gè)世紀(jì)80 年代被我國(guó)工程界采用至今，已30多年時(shí)間，因這種地基形式具有適用面廣、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，深受工程界和建設(shè)單位的歡迎，因而得到了很大發(fā)展。新的形式不斷出現(xiàn)，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，從多層到高層，從軟弱土到中硬土;在一些土質(zhì)較好的地區(qū)，在很多地方，復(fù)合地基已開(kāi)始向傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)領(lǐng)域進(jìn)軍。

相比之下，理論的發(fā)展卻大大落后于實(shí)踐。自復(fù)合地基進(jìn)入我國(guó)，理論界即很重視，對(duì)復(fù)合地基的理論研究投入了大量的人力、物力，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐取得了不少成果。先后有不少學(xué)者發(fā)表了論文和專(zhuān)著，還召開(kāi)了全國(guó)性的復(fù)合地基學(xué)術(shù)研討會(huì)，使人們對(duì)復(fù)合地基這一新事物有了進(jìn)一步了解，對(duì)復(fù)合地基的實(shí)踐起著非常重要的指導(dǎo)作用。但是，理論研究無(wú)論在深度和廣度方面都不能完全滿足實(shí)踐的需要。深度方面，理論界至今還不能對(duì)復(fù)合地基的荷載承受和傳遞機(jī)理進(jìn)行定量分析。廣度方面，如何理解復(fù)合地基，復(fù)合地基如何分類(lèi)等理論界尚未達(dá)成共識(shí)。理論界的這種狀況不僅不利于復(fù)合地基的應(yīng)用和推廣，也不利于復(fù)合地理論的發(fā)展。為此，筆者在研究總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡述了復(fù)合地基內(nèi)涵和外延，并在分析復(fù)合地基與地基處理、復(fù)合地基與復(fù)合樁基的區(qū)別和聯(lián)系后，對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行了分類(lèi)、淺釋。

1 從復(fù)合地基字面上釋復(fù)合地基

復(fù)合——合在一起，結(jié)合起來(lái)。

地基一一承受建(構(gòu))筑物重量的土層或巖層。詳細(xì)解釋為:承受建(構(gòu))筑物重量產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變所不能忽略的土層或巖層。

因此，從字面上可以從下列三方面理解復(fù)合地基:首先.復(fù)合地基是一種地基，屬地基范籌，不能與基礎(chǔ)如復(fù)合樁基礎(chǔ)混為一談;其次，復(fù)合即必須有一種或一種以上的區(qū)別于原土層或巖層材料與之結(jié)合在一起，區(qū)別于均質(zhì)地如天然地基;最后，復(fù)合地基共同承受建(構(gòu))筑物重量，區(qū)別于單一地基如樁地基。

2 從不同復(fù)合地基形式共性認(rèn)識(shí)復(fù)合地基

目前，在工程建設(shè)實(shí)踐中，被稱(chēng)為“復(fù)合地基”的形式非常多，但能夠被工程界和理論界公認(rèn)的只有下列幾種:(1)砂樁復(fù)合地基。在地基中通過(guò)振沖(干振、水沖)法和填夯法植入砂樁;(2)碎石樁復(fù)合地基。在地基中植入碎石樁。植入碎石樁的方法主要有:干振法、振沖法、強(qiáng)夯法;(3)灰土樁復(fù)合地基。在地基中植入灰土樁。植入方法通常為填夯法;(4)石灰樁復(fù)合地基。在地基中植入生石灰樁。通常采用填夯法植入;(5)水泥土樁復(fù)合地基。在地基中植入水泥土樁。常見(jiàn)的植入方法:深層攪拌法和高壓噴射注漿法;(6)低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基。在地墊中植入強(qiáng)度不大于C10 的混凝土(包括由水泥、粉煤灰、碎石和石屑拌合而成CFG 樁混合料)樁。植入方法通常有:振動(dòng)成樁法、填夯成樁法和靜力壓入成樁法;(7)橫向增強(qiáng)體復(fù)合地基。在地基中橫向植入鋼筋(帶)或土工織物等材料。常見(jiàn)的植入方法為分層埋入和插入。

上述復(fù)合地基形式中不論植入體的材料、植入工藝還是植入體材料和植入工藝，對(duì)原地基土的影響，差別都很大。但它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn):植入體(砂樁、水泥土樁、土工織物等)與地基構(gòu)成一個(gè)地基整體，共同承受上部荷載，改善了地基承受和傳遞荷載及變形性能。

3 復(fù)合地基的定義及其內(nèi)涵與外延

通過(guò)上述分析，筆者認(rèn)為，所謂復(fù)合地基就是由兩種或兩種以上力學(xué)性能不同的介質(zhì)共同承受建(構(gòu))筑物荷載的地基。定義中的介質(zhì)泛指豎、橫向植入體、天然或人工壓(夯)實(shí)地層，它們的作用之一是傳遞荷載，因而統(tǒng)稱(chēng)之為介質(zhì)。

復(fù)合地基的內(nèi)涵即定義的內(nèi)容，指由兩種或兩兩以上力學(xué)性能不同的介質(zhì)共同承受建(構(gòu))筑物荷載的地基。外延即定義的范圍，這里指各種形式的復(fù)合地基，如碎石樁復(fù)合地基、CFG 樁復(fù)合地基、深層攪拌樁復(fù)合地基、高壓噴射樁復(fù)合地基等等。

4 兩個(gè)與復(fù)合地基相關(guān)且易混淆的術(shù)語(yǔ)

4.1 地基處理與復(fù)合地基

地基處理與復(fù)合地基關(guān)系密切，但有著本質(zhì)的區(qū)別。首先，從定義看，地基處理是指提高地基土的強(qiáng)度、改善地基土的變形性質(zhì)或滲透性的各種人工處理方法，是對(duì)地基處理過(guò)程中各種工法的總稱(chēng)。而復(fù)合地基是由兩種或兩種以上力學(xué)性能不同的介質(zhì)共同承受建(構(gòu))筑物荷載的地基，是地基中的一種，是建(構(gòu))筑物的組成部分(其它兩部分是基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu))。其次，從設(shè)計(jì)角度看，復(fù)合地基的任務(wù)是設(shè)法使地基整體強(qiáng)度和壓縮模量滿足基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的要求，側(cè)重點(diǎn)在于考慮植入體與基體的協(xié)調(diào)變形，充分發(fā)揮基體的潛力。地基處理的任務(wù)是選擇一種或多種地基處理工法，使得經(jīng)處理后的地基達(dá)到設(shè)計(jì)所需要承載力和壓縮模量。側(cè)重點(diǎn)在于該工法本身的處理效果，如堆載預(yù)壓法關(guān)注處理后的承載力和壓縮摸量，高壓噴旋則關(guān)注“樁”本身的承載力和壓縮模量。最后，從它們的聯(lián)系看，復(fù)合地基通常要經(jīng)過(guò)地基處理，但經(jīng)過(guò)地基處理的地基不一定是復(fù)合地基。例如，深層攪拌樁復(fù)合地基就要采用深層攪拌工法進(jìn)行地基處理，而經(jīng)過(guò)堆載預(yù)壓處理的地基就不是復(fù)合地基。

4.2 復(fù)合樁基礎(chǔ)與復(fù)合地基

傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)由于不考慮樁間土分擔(dān)荷載的作用，因而不會(huì)與復(fù)合地基搞混。但自從《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》實(shí)施以后，情況就不同了。該規(guī)范中提出了復(fù)合樁基礎(chǔ)的概念，復(fù)合樁基礎(chǔ)與傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)不同之處在于考慮樁間土分擔(dān)荷載的作用。因此復(fù)合樁基礎(chǔ)與樁土共同承受荷載的復(fù)合地基表面上變得非常相似，實(shí)踐中不少人經(jīng)常將二者混為一談，尤其是當(dāng)樁的強(qiáng)度很髙(如鋼筋混凝土樁)時(shí)，工程界和理論界關(guān)于是復(fù)合樁基礎(chǔ)還是復(fù)合地基的爭(zhēng)論更趨激烈。有的認(rèn)為樁的強(qiáng)度過(guò)高導(dǎo)致樁土應(yīng)力比過(guò)大，不能算做復(fù)合地基，應(yīng)歸類(lèi)于復(fù)合樁基礎(chǔ);有的則認(rèn)只要考慮樁土共同承受荷載就該叫做復(fù)合地基。其實(shí)這兩種說(shuō)法都有其片面性。筆者認(rèn)為是復(fù)合樁基礎(chǔ)還是復(fù)合地基應(yīng)該分兩個(gè)層次進(jìn)行判斷:第一層次區(qū)別樁基礎(chǔ)與地基，第二層次分析“樁基礎(chǔ)”和“地基”之前是否具備加上“復(fù)合”二字的條件。

區(qū)別樁基礎(chǔ)與地基應(yīng)該是不困難的?！督ㄖr土工程勘察基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑柱基技術(shù)規(guī)范》都對(duì)樁基礎(chǔ)有明確的定義。前者定義樁基礎(chǔ)為:達(dá)到地基深部用以支承上部結(jié)構(gòu)物荷載的具有一定強(qiáng)度的長(zhǎng)柱形構(gòu)件或構(gòu)件群。后者定義為:由基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成。二者在表述上雖有不同，前者更強(qiáng)調(diào)樁的部分及其作用，但表達(dá)的內(nèi)容是一樣的，即樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)構(gòu)成樁基礎(chǔ)。地基的定義在前面已闡述，不再贅述。按照樁基礎(chǔ)和地基的定義，再去研究上面提到的情況，就不難判斷是樁基礎(chǔ)還是地基。判斷的標(biāo)準(zhǔn)就是樁與承臺(tái)是否連接，連接則稱(chēng)之為樁基礎(chǔ)，不連接則應(yīng)叫作地基。

能否在“樁基礎(chǔ)”之前加上“復(fù)合”二字，要看在設(shè)計(jì)時(shí)是否考慮承臺(tái)底地基土分擔(dān)荷載的作用，如果回答是肯定的，則稱(chēng)之為復(fù)合樁基礎(chǔ);否則只能稱(chēng)之為樁基礎(chǔ)。同理，是否稱(chēng)之為復(fù)合地基，則要根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)是否考慮樁間土分擔(dān)荷載作用。若回答是肯定的，則稱(chēng)之為復(fù)合地基，否則則應(yīng)稱(chēng)之為樁地基。

除了根據(jù)樁是否與承臺(tái)連接區(qū)別樁基礎(chǔ)與地基之外，二者的設(shè)計(jì)思路也是不同的。樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)思路是如何使上部荷載更快更直接地傳遞到地基深部或好土層，避免地基土因附加應(yīng)力過(guò)大而破壞或產(chǎn)生過(guò)大的壓縮變形。地基的設(shè)計(jì)思路則是設(shè)法改善(增加或減少)地基土的強(qiáng)度和壓縮模量，以滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力和變形的要求。另外，復(fù)合樁基礎(chǔ)與復(fù)合地基中的樁受力是不一樣的。前者受力較復(fù)雜，除受垂直(壓或拉)和水平力外，通常還要承受彎矩和扭矩。而后者受力簡(jiǎn)單，只受壓和很少一部分水平力。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了復(fù)合地基、地基處理、復(fù)合樁基礎(chǔ)以及它們的關(guān)系，希望能為促進(jìn)復(fù)合地基的進(jìn)一步發(fā)展貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量。但限于筆者的水平，不當(dāng)或錯(cuò)誤之處歡迎專(zhuān)家同仁批評(píng)指正。

［1］龔曉南著.復(fù)合地基理論及工程應(yīng)用.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］建筑巖土工程勘察基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ84 -92).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993.

［3］建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(GB/T50783 -2012).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.