剛性樁復(fù)合地基處理

1、剛性樁復(fù)合地基幾點(diǎn)思考天然地基在地基處理過(guò)程中，部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加 筋體，由天然地基土體和增強(qiáng)體兩部分組成共同承擔(dān)荷載的人工地基，稱(chēng)為復(fù)合地基。以樁作為地基中的豎向增強(qiáng)體并與地基土共同承擔(dān)荷載的人工地基，又稱(chēng)豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基。根據(jù)樁體材料特性不同，可分為散體材料樁復(fù)合地基、柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基。1. 剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)剛性樁復(fù)合地基適用于處理黏性士、粉土、砂土、素填土和黃土等土層。對(duì)淤泥、淤泥質(zhì)土地基應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。剛性樁復(fù)合地基中的剛性樁應(yīng)采用摩擦型樁。在使用過(guò)程中，通過(guò)樁與土變形協(xié)調(diào)使樁與土共同承擔(dān)荷載是復(fù)合地基的本質(zhì)和形成條

2、件。由于端承型樁幾乎沒(méi)有沉降變形，只能通過(guò)墊層協(xié)調(diào)樁土相對(duì)變形，不可知因素較多， 如地下水位下降引起地基沉降，由于各種原因，當(dāng)基礎(chǔ)與樁間土上墊層脫開(kāi)后，樁間土將不再承擔(dān)荷載。復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范（GB/T50783-2012 ）指出剛性樁復(fù)合地基中剛度樁應(yīng)為摩擦型樁，對(duì)端承型樁進(jìn)行限制。剛性樁復(fù)合地基應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：1.1樁體材料剛性樁復(fù)合地基中1的樁體可采用鋼筋混凝土樁、素混凝土樁、預(yù)應(yīng)力管樁、大直徑薄 壁筒樁、水泥粉煤灰碎石樁（CCF樁）、二灰混凝土樁和鋼管樁等剛性樁。鋼筋混凝土樁和 素混凝土樁應(yīng)包括現(xiàn)澆、預(yù)制，實(shí)體、空心，以及異形樁等。1.2樁徑根據(jù)沉管樁機(jī)的不同,剛性樁樁徑一般設(shè)

3、計(jì)成 350mm 400mr和450mm不同地區(qū)可根據(jù)當(dāng) 地施工經(jīng)驗(yàn)及成孔機(jī)械規(guī)格進(jìn)行選用，以達(dá)到最佳擠密效果為宜1.3樁長(zhǎng)選擇樁長(zhǎng)時(shí)應(yīng)使樁端穿過(guò)壓縮性較高的土層，進(jìn)入壓縮性較低的土層。1.4樁距當(dāng)剛性樁復(fù)合地基中的樁體穿越深厚軟土?xí)r， 如采用擠土成樁工藝（如沉管灌注成樁）， 樁距過(guò)小易產(chǎn)生明顯的擠土效應(yīng)， 一方面容易引起周?chē)h(huán)境變化， 另一方面，擠土作用易產(chǎn) 生樁擠斷、偏位等情況，影響復(fù)合地基的承載性能。樁的中心距應(yīng)符合規(guī)范中下表的要求。表1樁的最小中心距一戕情況樣數(shù)凰過(guò)園過(guò) s wiswftrffiw3.4.誠(chéng)1其地土屆住特中d詢駅It外薦：睦闇非擠土丁藝就械"frt中心捲不宜小

4、于2d.1.5布樁范圍通常情況下剛性樁都布在基礎(chǔ)范圍內(nèi) ,黃土地基為增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性 ,處理寬度要求超 出基礎(chǔ)邊緣一定范圍 ,防止基底下被處理的土層在附加應(yīng)力作用下受水浸濕時(shí)產(chǎn)生側(cè)向變形 并使處理與未處理交界面的天然土體保持穩(wěn)定。因此 , 剛性樁布樁范圍應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (GBJ25 -90)中擠密樁處理地基的寬度要求。1.6 褥墊層褥墊層是保證樁土共同作用的重要措施，厚度一般取1030cm，褥墊層材料可采用中粗砂、碎石、級(jí)配砂石等 2 。1.7 復(fù)合地基承載力復(fù)合地基承載力的確定 ，比較可靠的方法是采用單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)實(shí)測(cè) ，設(shè)計(jì) 估算常采用承載力疊加計(jì)算法 ，即荷載大部分由土承擔(dān)

5、，單樁承載力取標(biāo)準(zhǔn)值 ，考慮到安全因 素，應(yīng)按飽和狀態(tài)下的土性指標(biāo)進(jìn)行樁的側(cè)阻與端阻力的取值。2. 復(fù)合地基承載力計(jì)算復(fù)合地基承載力由樁的豎向抗壓承載力和樁間土地基承載力兩部分組成。由于樁土剛度不同，兩者對(duì)承載力的貢獻(xiàn)不可能完全同步。 一般情況下樁間土地基承載力發(fā)揮度要小一些。復(fù)合地基承載力目前有以下幾種計(jì)算方法：1)樁和土固定比例分擔(dān)2)先土后樁3)先樁后土4)按沉降量控制計(jì)算5)變形分擔(dān)6)按照復(fù)合地基承載力計(jì)算公式計(jì)算在實(shí)際工程中，一般采用按照復(fù)合地基承載力計(jì)算公式來(lái)計(jì)算。這就涉及到復(fù)合地基 承載力的修正問(wèn)題 2。剛性樁復(fù)合地基用于高層和超高層建筑時(shí)，一般有較大的基礎(chǔ)埋深，即有更大的邊荷

6、載 ，邊荷載對(duì)復(fù)合地基承載力及變形有多大影響 ，如何合理地對(duì)其承載力進(jìn)行修 正， 對(duì)復(fù)合地基的設(shè)計(jì)有重要意義。2.1 復(fù)合地基中樁的承載性狀復(fù)合地基中,樁間土表面作用著樁間土應(yīng)力?樁間土應(yīng)力 在不同深度產(chǎn)生的附加應(yīng)力使樁周正應(yīng)力有較大的增量，在樁側(cè)土中產(chǎn)生附加應(yīng)力，樁身受到一個(gè)正向壓力增量 ，樁側(cè)阻力也相應(yīng)增大 ，導(dǎo)致樁的側(cè)阻增加。樁間土應(yīng)力產(chǎn)生的附加應(yīng)力增量，也使樁端處垂直應(yīng)力加大，形成樁端邊載效應(yīng) ，減少主應(yīng)力差 ，增加樁的端阻力。2.2 復(fù)合地基中土的承載性狀試驗(yàn)表明 ，邊荷載對(duì)剛性樁復(fù)合地基樁間土承載力的提高十分明顯，主要原因是邊荷載的作用抑制了基礎(chǔ)外側(cè)土體向上隆起的趨勢(shì)，樁間土的側(cè)向

7、變形受到限制，從而使土的垂直變形減少。另一方面由于復(fù)合地基中樁的存在，使樁間土的變形受到樁的約束 ，側(cè)向變形受到制約，從而也使土的垂直變形減少。 這樣 ，在邊荷載與復(fù)合地基中樁的共同作用下，其承載力及模量較天然地基土有十分明顯的提高。2.3 樁土荷載分擔(dān)比在有邊荷載條件下，由于樁間土承載力及變形模量的提高，使樁土應(yīng)力比降低，樁的荷載 分擔(dān)比也有所降低 ,而樁間土的荷載分擔(dān)比增高 ,樁需要在更高的總荷載下才能發(fā)揮其承載力 其樁體作用的安全系數(shù)較無(wú)邊荷載時(shí)有所提高。經(jīng)過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn) ,復(fù)合地基中樁承載力較自由單樁有大幅度提高 ,但邊荷載對(duì)復(fù) 合地基中樁承載力的影響不大 ,主要是通過(guò)提高樁間土的

8、承載力來(lái)提高復(fù)合地基的承載力。鑒于邊荷載對(duì)復(fù)合地基承載力的影響 ,對(duì)復(fù)合地基承載力應(yīng)進(jìn)行修正 ,現(xiàn)階段工程技術(shù) 人員采用多種方法進(jìn)行承載力修正 ,總結(jié)起來(lái)有三種方法 :（1）建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 （JGJ79 91）法 這是目前應(yīng)用最廣的方法 ,即沿用復(fù)合地基承載力修正的通常作法,不作寬度修正 ,深度修正系數(shù)取 110。 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GBJ7 89 ）法有專(zhuān)家認(rèn)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JGJ79 91）規(guī)定的復(fù)合地基承載力修正系數(shù)過(guò)于保守，建議按加固前天然地基土的性狀選取6,依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GBJ7 89）表取值。 先修正再?gòu)?fù)合計(jì)算法也有人先對(duì)樁間土承載力進(jìn)行深寬修正,求得設(shè)計(jì)值后 ,用樁間土設(shè)

9、計(jì)值計(jì)算復(fù)合地基承載力。3. 復(fù)合地基沉降計(jì)算復(fù)合地基的沉降包括三部分：加固區(qū)變形，下臥層變形和柔性墊層變形。其沉降計(jì)算式為 ：S=S1+S2+S3式中：S1加固區(qū)的變形；S2下臥層的變形；S3柔性墊層的變形，通?？梢院雎圆挥?jì)；對(duì)加固區(qū)變形的計(jì)算方法，目前有復(fù)合模量法（EC法）、應(yīng)力修正法（ES法）和樁身壓縮量清退（ EP 法）。復(fù)合模量法（ EC 法）是將加固區(qū)看做一個(gè)整體，采用面積置換率加 權(quán)模量作為復(fù)合模量， 或根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的復(fù)合模量， 利用分層總和法求解。 應(yīng)力修正法 （ES 法）忽略增強(qiáng)體的存在，根據(jù)樁間土分載PS和樁間土壓縮模量 ES,利用分層總和法計(jì)劃算 虛擬天然地基沉降量。樁身

10、壓縮法（ EP 法）假定樁體不會(huì)產(chǎn)和刺入變形，通過(guò)模量比求出 樁承擔(dān)的荷載， 再假定樁側(cè)摩阻力的分布形式， 則可通過(guò)材料力學(xué)中求壓桿變形的積分方法 求出樁體的壓縮量。4. 發(fā)展現(xiàn)狀剛性樁復(fù)合地基雖在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛，但目前仍存在以下問(wèn)題需要解決：（ 1）理論落后于實(shí)踐。在工程中可以采取多種多樣的剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)施工方法， 但理論方面卻未能對(duì)其機(jī)理作出相應(yīng)解釋?zhuān)碚摬荒芤龑?dǎo)實(shí)踐。（ 2）設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)。設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)水平主觀上決定了剛性樁復(fù)合地基的設(shè) 計(jì)施工水平，設(shè)計(jì)人員素質(zhì)良莠不齊，也是目前存在的問(wèn)題之一。（ 3）施工質(zhì)量的控制。在施工中，偷工減料、蒙混過(guò)關(guān)的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，若施工單位

11、 與監(jiān)理單位沆瀣一氣，施工質(zhì)量的控制更是難上加難。施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)往往不可靠， 竣工后使用期間的數(shù)據(jù)更是幾乎沒(méi)有，對(duì)施工質(zhì)量的控制不能形成有力的證據(jù)。（ 4）施工機(jī)械的自動(dòng)化程度與施工工藝。 這決定了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)方案能否順利完成， 目前存在一種現(xiàn)象： 不是施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)施工， 而是設(shè)計(jì)單位根據(jù)施工單位的 施工能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，本末倒置。（5）檢測(cè)手段與方法。準(zhǔn)確高效的檢測(cè)方法可以檢測(cè)到施工中的缺陷與不足，并使施 工單位及時(shí)改正。（6）經(jīng)濟(jì)杠桿的作用。施工質(zhì)量的好壞一定程度上取決于施工單位能夠獲得利潤(rùn)的多 少，應(yīng)抵制惡意投標(biāo)、低價(jià)投標(biāo)。5. 結(jié) 論（ 1）剛性樁復(fù)合地基在軟弱土層中

12、的應(yīng)用既能大幅度提高承載力,尤其適用于高層建筑值得研究和推廣。（2）剛性樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)、施工條件、上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)形式、相關(guān) 人員經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)條件、環(huán)境保護(hù)等多方面因素綜合考慮。（ 3）建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 （JGJ79 91）規(guī)定的復(fù)合地基承載力修正系數(shù) ,對(duì)強(qiáng)度較 高的土來(lái)說(shuō)比較保守 ,剛性樁復(fù)合地基承載力深度修正系數(shù)的取值,建議按地基加固前天然地基土的性狀選取 ,這樣對(duì)強(qiáng)度較高的土 ,可安全、合理、適當(dāng)?shù)靥岣邚?fù)合地基承載力。（4）復(fù)合地基的復(fù)合模量是計(jì)算復(fù)合地基沉降的關(guān)鍵指標(biāo)。目前，主要采用面積加權(quán) 法計(jì)算地基復(fù)合模量。實(shí)踐證明，由此得出的沉降計(jì)算值與實(shí)測(cè)值有較大誤差。因此， 作者 考慮到樁長(zhǎng)、 樁端土性質(zhì)對(duì)復(fù)合模量的影響， 利用復(fù)合地基樁體的承載機(jī)理對(duì)復(fù)合模量面積 比公式進(jìn)行了修正。 通過(guò)與實(shí)際工程進(jìn)行對(duì)比， 利用修正后的公式計(jì)算的沉降值比利用面積 比公式計(jì)算更接近實(shí)測(cè)值，傳統(tǒng)的面積加權(quán)法計(jì)算公式只是修正公式的特例。（5）相關(guān)人員應(yīng)正視目前剛性樁復(fù)合地基存在的問(wèn)題并提出