第二章 复合地基资料

▪ 3.基础刚度和垫层设置 ▪ （1）刚性基础，设垫层； ▪ （2）刚性基础，不设垫层； ▪ （3）柔性基础，设垫层； ▪ （4）柔性基础，不设垫层。 ▪ 4.增强体长度 ▪ （1）等长度； ▪ （2）不等长度（长短桩复合地基）
2.3 复合地基的常用概念
▪ 2.3.1 复合地基面积置换率
▪ Ap——为桩体的横截面积（m2）； Ae——为桩体所承担的加固面积（m2） 平均面积置换率：对于只在基础下布设桩体的复合地基，
（1）散体材料桩复合地基包括碎石桩复合地基和砂桩复合地 基，桩只有靠周围土体围箍作用才能成桩。
（2）根据桩体刚度不同，将粘结材料分为柔性桩和刚性桩。 柔性桩复合地基如水泥土桩复合地基、灰土桩和石灰桩复合地 基等。
（3）刚性桩复合地基如钢筋混凝土复合地基、CFG桩复合地 基和低强度混凝土复合地基。
2.1.2 复合地基的分类
1.根据复合地基的工作机理分：
▪
散体材料桩
▪
竖向增强体复合地基
柔性桩
▪
粘结材料桩
复合地基
刚性桩
▪
水平向增强体复合地基
2.竖向增强体复合地基两个基本的特点：
▪ （1）加固区由基体和增强体两部分组成，桩体复合地基是非 均质的、各向异性的；
▪ （2）在外荷载作用下，桩体复合地基中基体和增强体共同承 担荷载的作用。
（3）复合地基
天然地基在地基处理过程中，部分土体的强度得到提高或 者被置换，或天然地基中设置加筋材料，加固区由基体和增强 体两部分组成的人工地基，荷载由两部分共同承担。
复合体根据增强体设置的不同方向，可分为：水平向增强 体复合地基和竖向增强体复合地基。
水平向增强体复合地基
竖向增强体复合地基
（1）水平向增强体复合地基： 主要指加筋土地基，是一种新 型的复合地基。加筋材料主要 有土工织物、土工膜、土工格 栅和土工格室等土工合成材料。
复合地基的破坏分两种情况：（1）桩体先破坏，要估计 桩间土的承载力发挥度；（2）桩间土先破坏，要估计桩体的 承载力发挥度。两者不可能同时达到极限状态。
桩体复合地基中，散体材料桩、柔性桩和刚性桩的荷载传 递机理各不相同。基础刚度的大小、是否设置垫层、垫层厚度 等对复合地基的受力性状有较大影响，在计算中需要考虑这些 因素。
在实际工程中，直接测量桩的模量比较困难。一般通过假 定桩土模量比等于桩土应力比，采用复合地基承载力的提高系 数来计算复合模量。
复合地基承载力提高系数ξ， fspk
fak
ξ也是模量提高系数，复合土层的复合模量为
Esp=ξEs
2.4 竖向增强体复合地基承载力计算
桩体复合地基承载力是由桩体的承载力和地基承载力两部 分组成，合理估计两者对复合地基承载力的贡献是计算的关键。
2.3.3复合地基桩土荷载分担比 复合地基桩土荷载分担比即桩与土分担荷载的比例
Pp——桩承担的荷载； Ps——桩间土承担的荷载； P——总荷载。
当平均面积置换率m已知后，桩土荷载分担比和桩土应力比 可以相互表示。
已知 ，桩土应力
已知 n,土荷载分担比
s
Ps P
1 m 1 m(n 1)
2.3.4复合地基的复合模量
桩体的横截面面积之和与基础总面积相等的复合土体面积之 比。
桩体在平面上常见的布置形式：等边三角形布置、正方形布置 和矩形布置。 ▪ 若桩体为圆柱形，直径为d，复合地基面积置换率分别为：
▪ 等边三角形布置
正方形布置
矩形布置
l——等边三角形布桩和正方形布桩时的桩间距； l1、l2——矩形布桩时的行间距和列间距。
2.2 复合地基的常用形式
▪ 1.增强体设置方向 ▪ （1）竖向； ▪ （2）水平向； ▪ （3）斜向—树根桩复合地基。 ▪ 2.增强体材料 ▪ （1）土工合成材料，如土工格栅、土工织物等； ▪ （2）砂石桩； ▪ （3）水泥土桩、土桩、灰土桩、渣土桩、石灰桩等； ▪ （4）CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）和低强度混凝土桩等； ▪ （5）两种以上竖向增强体（多元复合地基）； ▪ （6）水平向和竖向增强体（桩网复合地桩体承担的竖向应力与桩间土 承担的竖向应力之比称为桩土应力比
▪
——为桩顶竖向应力；
▪
——为桩间土表面竖向应力。
▪ 平均桩土应力比：基础下桩的平均桩顶应力与桩间应力之 比。是反映桩土荷载分担的一个参数 。
▪ 在其他条件相同时，桩体材料的刚度越大，桩土应力比就 越大；桩越长，桩土应力比就越大；面积置换率越小，桩 土应力比就越大。
（2）竖向增强体复合地基： 工程上习惯把竖向增强体成 为桩，常称为桩体复合地基。 工程上应用较多，有碎石桩、 砂桩、水泥土桩、石灰桩等。
桩体复合地基中，桩体由散体材料组成还是粘结材料组成， 以及粘结材料的刚度大小，都会影响复合地基荷载传递的性状。
桩体复合地基可分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地 基、刚性桩复合地基。
均质人工地基承载力和变形基本上与天然均质地基的计算 方法相同。
（2）双层地基
天然地基经地基处理形成的均质加固区的厚度与荷载作用 面积或者与其相应的持力层和压缩层厚度相比较小时，在荷载 作用影响区内，地基由两层性质相差较大的土体组成。
采用换填法和表层压实法处理形成的人工地基，可属于双层 地基。
双层人工地基承载力和变形计算方法基本上与天然双层地基 的计算方法相同。
第二章
复合地基
2.1 概述
▪ 2.1.1 人工地基的类型 经过加固处理后形成的人工地基分为三类：
（1）均质地基 （2）双层地基 （3）复合地基
（1）均质地基
加固区土体性质得到全面改良，加固区土体物理力学性质 基本上相同，加固区土体（平面位置和深度范围）已经满足 一定的要求。
均质的饱和粘性土地基采用排水固结法加固后形成的地基， 由于在加固范围内粘性土性质变的比较均匀，可认为均质地基。
复合模量是表示复合土体抵抗变形的能力，在数值上等于 某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。
Es p mE p (1 m)Es
▪ E p ——桩体压缩模量；
▪ Es——桩间土压缩模量； ▪ E s p——复合地基的复合模量。
上式在某些理想条件下导出的，（1）复合地基的上的基础 为绝对刚性；（2）桩端落在坚硬的土层上，即桩没有向下 的刺入变形。 上式缺陷在于不能反映桩长的作用和桩的端阻效应。