4复合地基理论与设计

§14复合地基理论复合地基（CompositeFoundation）一词,国外最早见于1962年。复合地基的概念已成为很多地基处理方法的理论分析及公式建立的基础和根据。它已广泛地运用于如碎石桩、砂桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩和石灰桩等加固地基的理论分析中。初期后来主要指天然地基中设置碎石桩而形成的碎石桩复合地基深层搅拌法和高压喷射注浆法的应用，人们开始重视水泥土桩复合地基的研究?复合地基定义的争论复合地基是指两种刚度（或模量）不同的材料（桩体和桩间土）所组成，在相对刚性基础上两者共同分担上部荷载并协调变形（包括剪切变形）的地基。砂石桩复合地基或水泥土桩复合地基根据桩体的刚度桩体与基础不相连与桩体刚度无关桩和桩间土共同承担荷载根据其工作状态复合地基计算简图1复合地基的分类（1）根据地基中增强体的方向可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。均质人工地基双层地基水平向增强复合地基竖直向增强复合地基（2）根据复合地基工作机理可作下述分类；刚性桩复合地基半刚性桩复合地基柔性桩复合地基粘结材料桩复合地基散体材料桩复合地基复合地基常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地基——复合地基——桩基的区别天然地基复合地基桩基础复合地基中不存在类似桩基中的群桩效应。复合地基犹似钢筋混凝土，其中地基中的桩体有如混凝土中的钢筋。它的实质就是考虑桩、土的共同作用，这无疑较之仅仅认为荷载由桩体来承担要经济和合理。形成条件2复合地基性状2.1作用机理桩体作用垫层作用加速固结作用挤密作用加筋作用垫层的作用：理论研究和试验研究表明，基础和复合地基加固区之间设置垫层不仅可保证各类增强体与桩间土形成复合地基共同承担上部荷载，而且可以有效改善复合地基中浅层的受力状态，如减小桩土荷载分担比、提高桩间土的抗剪强度、提高增强体承受竖向荷载的能力等。2.2破坏模式1．对于不同的桩型，有不同的破坏模式。2．对于同一桩型，当其桩身强度不同时，也会有不同的破坏模式。3．对于同一桩型，当土层条件不同时，也将发生不同的破坏模式。非均质粘性土中碎石桩破坏机理水泥土桩体与桩间土应力应变关系复合地基的二次屈服现象（1）面积置换率地基处理西南科技大学2.3设计参数22peeAdmAd桩体的横截面积(Ap)与该桩体所承担的复合地基面积(Ae)之比称为复合地基面积置换率(m)，地基处理西南科技大学等边三角形布桩：1.05eds正方形布桩：矩形布桩：1.13eds121.13edss（2）桩土应力比地基处理西南科技大学桩土应力比是指复合地基中桩体的竖向平均应力与桩间土的竖向平均应力之比。ppssEnE（3）复合压缩模量地基处理西南科技大学在复合地基计算中，为了简化计算，将其视为一均质的复合土层，那么与原非均质复合土层沉降量等价的均质复合土层的压缩模量称为复合压缩模量(1)sppsEmEmE[1(1)]spsEmnE地基处理西南科技大学3.1复合地基承载力确定复合地基承载力一般应通过现场复合地基荷载试验确定，应按《地基处理规范》的附录进行。3复合地基承载力的确定初步设计时也可按复合求和法估算。复合求和法应力复合法变形复合法应力复合法地基处理西南科技大学应力复合法认为复合地基在达到其承载力的时候，复合地基中的桩与桩间土也同时达到各自的承载力(1)spkpkskfmfmf[1(1)]spkskfmnf变形复合法地基处理西南科技大学变形复合法认为复合地基在达到其承载力的时候，复合地基中的桩与桩间土并不同时达到各自的承载力，桩的承载力全部发挥而土的承载力并未全部发挥skpaspkfmARmf1式中：sspss/nippppisipaAqlquR1地基处理西南科技大学应力复合法砂石桩复合地基石灰桩复合地基其它柔性桩复合地基变形复合法水泥土搅拌桩复合地基CFG桩复合地基旋喷桩复合地基其它半刚性、刚性桩复合地基地基处理西南科技大学砂石桩复合地基桩土应力比n一般取2~4，原土强度低取大值，原土强度高取小值。CFG桩复合地基桩间土折减系数β取0.75~0.95。天然地基承载力较高时取大值。地基处理西南科技大学水泥土搅拌桩复合地基桩间土折减系数β取值：当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.1~0.4，差值大时取低值；当桩端土未经修正的承载力小于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.5~0.9，差值大或设褥垫层时均取高值地基处理西南科技大学旋喷桩复合地基桩间土折减系数β取值取0~0.5，承载力较低时取低值。地基处理西南科技大学3.2复合地基承载力的修正经处理后的地基，仅根据基础埋深对地基承载力特征值进行修正。5.0dffmdspkspa地基处理西南科技大学变形计算深度复合地基变形计算深度的确定方法与天然地基相同4复合地基变形计算niinss1025.0若zn小于加固深度H1，则zn=H1若zn大于加固深度H11ss21sss地基（包括加固区和下卧层）压缩变形量计算通常采用分层总和法或《建筑地基规范》提供的方法，表达式为s=ψss’=ψsnimjjjjjsjiiiispizzEpzzEp11110110加固区土层的复合压缩模量EspsispiEζEakspkff地基处理西南科技大学1.资料分析5复合地基一般设计过程2.复合地基处理方案的确定3.选择桩截面尺寸4.加固深度选择5.加固范围的确定6.桩体承载力的确定7.复合地基承载力特征值的确定8.确定面积置换率9.确定复合地基桩的平面布置和桩间距10.复合地基承载力验算11.其它验算12.绘制施工图复合地基承载力检测（载荷试验