1、地基处理耿永常1392第二讲复合地基基本理论3一、复合地基的定义图 2.1 复合地基的形式(a) 竖向增强体复合地基 (b) 水平向增强体复合地基定义： 复合地基复合地基 是指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材料。 加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基。 根据地基中增强体方向又可分为水平向增强复合体复合地基和竖向增强体复合地基。4二、复合地基的分类 复合地基可以根据其增强体的不同特点进行分类如下：按增强材料土工合成材料混凝土水泥土石灰土散体材料1高等粘结强度中等粘结强度低等粘结强度按增强体粘结性粘 结 性无粘结性2如：砂石、砂渣、渣土等如：砂石、灰
2、土等如：水泥土如：混凝土、CFG桩等（散体材料）5二、复合地基的分类345如图2.2(a)如图2.2(b)单一型复合型长短桩结合型按增强体形式多桩型按增强体方向水平向斜 向竖 向柔 性半刚性刚 性按增强体相对刚度如图2.2(a)如图2.2(c)(a) 混凝土水泥土组合桩复合地基(b) 多桩型复合地基(c) 同一桩体材料、不同桩长组成的复合地基图 2.2 复合地基的不同类型6二、复合地基的分类表 2.1 按照复合地基增强体工程特性进行的分类7二、复合地基的分类表 2.1 按照复合地基增强体工程特性进行的分类 续表8三、褥垫层 桩和桩间土协调变形，桩间土始终处于受力状态，桩和桩间土共同承担荷载是形
3、成复合地基的必要条件。1. 刚性基础下复合地基褥垫层的作用(1) 具有应力扩散作用；(2) 调整桩、土垂直荷载和水平荷载的分担；(3) 排水固结作用；(4) 保证桩间土受力；(5) 整平增密。2. 设置要求根据工程经验，常用褥垫层厚度为200300mm ，垫层材料以砂石料为主，应夯压密实。9Cfg桩复合地基施工10cfg桩复合地基11CM三维高强复合地基“CM三维高强复合地基”国家发明专利技术在江苏省39余万平方米建筑工程中得到应用12多桩复合地基载荷试验13 项目名称：深圳福田保税区 工程简介：福田保税区第三、第六两个标段，处理面积40 万m2 ，地基处理采用 塑料排水板堆载予压方案， 予压
4、周期6个月，处理后，地基承载力标准值从4070kpa提高到140kpa 14 项目名称： 北京宣威 广场 A座 工程简介：北京宣威广场为大型综合性建筑，建筑面积210000m2,主楼 A座29层，基础平面59m*35m，基底压力550kpa。地基处理方案采用 高压旋喷桩复合地基，旋喷桩桩径约 1.4m，桩长26m15 项目名称： 北京万科 城市花园 工程简介：北京万科城市花园，总建筑面积50 万m2，地质条件复杂，地基处理方案分别采用了分层碾压回填、夯实水泥土桩、CFG桩复合地基及桩基不同的处理方案。16 项目名称：北京望京 A4区 工程简介：望京 A4区组团、组团为18-24层的高层住宅楼群
5、，结构形式为剪力墙结构，筏板基础，地基处理采用CFG桩复合地基技术，地基处理深度16m19m。17 项目名称： 北京百强大厦工程简介：百强大厦由A-G七个楼座组成，建筑物地上22-32 层，地下2 层，基础为筏基。地基处理采用CFG桩复合地基方案，地基处理设计按变形控制，最终沉降量控制在50mm 。18 项目名称：北京清华科技园科技大厦 工程简介：清华科技园科技大厦为四栋坐落在同一大底盘上的高层群体建筑，地上25层，地下3 层，基础为筏板基础。地基处理采用 CFG桩复合地基方案，地基处理设计按变形控制设计，最终沉降量控制在40mm。19 项目名称：河南新密电信局综合楼 工程简介：密电信局综合楼
6、地上 16层，建筑面积约15000m2。地下为近期（第四纪）溶洞地貌，溶洞洞体最大高度达22.9m,最大宽度为26m。采用灌注桩加桩侧、部分桩底后压浆方案对溶洞地基进行处理。20 项目名称： 北京小黄庄危改 1#、2 楼工程简介：小黄庄危改1#、2#楼地上 21层，地下2层，剪力墙结构。基底下3m左右为回填土，地质条件差，须进行处理。地基处理方案采用夯实水泥土桩技术，桩长3.23.5m,桩径400mm, 处理后复合地基承载力标准值达240kpa 。21旋挖钻机旋挖钻机净载实验2223四、复合地基的加固机理（效用）1.置换作用（桩体效应） 复合地基中桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶
7、应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高、变形减小，工程中称之为置换作用或桩体效应。 工程实践表明，复合地基置换作用的大小，主要取决于桩体材料的组成。散体桩置换作用最小，高粘结强度桩置换作用最大。散体桩，增加桩的长度，对复合地基置换作用影响不大；一般粘结强度桩，加大桩长可使复合地基置换作用明显提高。242. 垫层作用 桩与桩间土复合形成的复合地基，在加固深度范围内形成复合层，它可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用，在桩体没有贯穿整个软弱土层的地基中，垫层的作用尤其明显。四、复合地基的加固机
8、理（效用）3. 挤密、振密作用 对松散填土、松散粉细砂、粉土，采用非排土和振动成桩工艺，可使桩间土孔隙比减小、密实度增加，提高桩间土的强度和模量。25四、复合地基的加固机理（效用）4. 排水作用 复合地基中的桩体，很多具有良好的透水性。例如碎石桩、砂桩是良好的排水通道；由生石灰和粉煤灰组成的石灰桩，也具有良好的透水性，其渗透系数相当于粉细砂的量级；振动沉管 CFG桩在桩体初凝以前也具有相当大的渗透性。可使振动产生的超孔隙水压力通过桩体得以迅速消散。 桩体的排水作用，有利于孔隙水压力消散、有效应力增长、桩间土强度和复合地基承载力提高。5. 减载作用 对排土成桩工艺，用轻质材料取代原土成桩，在加固
9、土层的有效重度将比原土有明显的降低，这就是复合地基的减载作用。26四、复合地基的加固机理（效用）6. 桩对土的约束作用 在群桩复合地基中，桩对桩间土具有阻止土体侧向变形的作用。相同荷载水平条件下，侧向约束时土的侧向变形大，从而使垂直变形加大；由于桩对土体侧向变形的限制，减少了侧向变形，也就减小了垂直变形，使复合地基在抵抗垂直变形的能力有所加强。7. 物理化学反应 石灰桩，水泥土桩和灰土桩中的生石灰、水泥粉具有吸水、发热、膨胀作用，除对桩间土产生挤密效果外，还可以减小桩间土的含水量，渗入土孔隙中的水泥、石灰还与土发生化学反应，从而改善桩间土性状，提高桩间土的强度。27四、复合地基的加固机理（效用
10、）表2.2 列出了建筑地基处理技术规范JGJ792002 中不同桩型复合地基的加固机理。表 2.2 不同桩型复合地基加固机理28五、复合地基的破坏模式 复合地基破坏模式与桩体材料、刚度、桩间土性质及基础形式、加载方式等因素有关，应进行综合分析判断。 竖向增强体复合地基中桩体破坏的模式可以分成下述四种形式：刺入破坏、鼓胀破坏、桩体剪切破坏和滑动剪切破坏，如图 2.3所示。图 2.3 竖向增强体复合地基破坏模式(a) 刺入破坏；(b) 鼓胀破坏；(c) 桩体剪切破坏；(d) 滑动剪切破坏29五、复合地基的破坏模式1.刺入破坏 桩体发生刺入破坏如图 2-3(a)所示。桩体刚度较大，地基土承载力较低的情况下较易发生桩体刺入破坏，桩体发生刺入破坏，承担荷载大幅降低，进而引起复合地基桩间土破坏，造成复合地基全面破坏。刚性桩复合地基较易发生刺入破坏模式。特别是柔性基础下（填土路堤下）刚性桩复合地基更容易发生刺入破坏模式。若处在刚性基础下，则可能产生较大沉降，造成复合地基失效。30五、复合地基的破坏模式 桩体鼓胀破坏模式如图 2-3(b)所示。在荷载作用下，桩周土不能提供桩体足够的围压，使桩体发生过大的侧向变形，产生桩体鼓胀破坏。桩体发生鼓胀破坏造成复合地基全面破坏，散体材料桩复合地基较易发生鼓胀破坏模式。在刚性基础下和柔性基础下散体材料桩复合地基均可能发生桩体鼓胀破坏。2. 鼓胀破坏
