地基处理技术郑俊杰地基处理技术课程设计

《地基处理技术》课程设计

（复合地基设计）

当软土地基不能满足建筑物对地基强度和变形的要求时，可采用置换或挤密的方法，在软弱地基中设置散体材料（砂、碎石等）或胶结材料（石灰土、水泥土等）构成加固桩柱体，与桩间土一起共同承受建筑物荷载，这类由两种不同强度介质组成的人工地基，称为复合地基。复合地基中桩柱体的作用与桩基础中桩的作用是不同的，复合地基中的桩柱体是地基整体的一个组成部分，起加固地基的作用，且不与基础作刚性连接；而桩基础中的桩是一种基础形式，起传递上部结构荷载的作用，且与承台或上部结构作刚性连接。

一、复合地基的作用和适用范围

复合地基是由桩和桩间土所组成的，其中桩的作用是主要的，因此，复合地基的类型可按桩的类型进行划分。

按成桩材料分类主要有以下两类：

（1）散体材料桩，如砂（砂石）桩、碎石桩等；

（2）水泥土类桩，如水泥土搅拌桩、旋喷桩等。

按成桩后桩体的强度分类主要有以下两类：

（1）柔性桩，如散体材料类桩；

（2）刚性桩，如水泥土类桩。

（一）复合地基的作用

不论何种复合地基，都具有以下一种或多种作用。

1. 桩体作用

由于复合地基中桩体的刚度较周围土体为大，因此桩体上会产生应力集中现象，大部分荷载由桩体承担，桩间土上的应力则相应较少，这样就使得复合地基承载力较原地基有所提高，沉降量有所减少。

2. 垫层作用

桩和桩间土组成的复合地基，在加固深度范围内形成复合层，可起到类似换土垫层均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。

3. 挤密作用

对于砂桩、碎石桩、灰土桩等复合地基，由于施工过程中的振动、挤密等原因，可使桩间土起到一定的挤密作用。

4. 加固固结作用

砂桩、砂石桩、碎石桩等具有良好的透水性能，可起到缩短土体排水距离的作用，从而加速地基的固结。

5. 加筋作用

复合地基中的桩体在地基中可提高土体的抗剪强度和土的抗滑能力，从而起到加筋的作用。

（二）复合地基的适用范围

复合地基的适用范围见表1

二、设计计算

复合地基设计计算的主要内容有：桩体的直径、桩间距、桩长和排列方式的选择；桩体承载力的确定；复合地基承载力的计算；复合地基变形的计算。

（一）桩长的选择

对于复合地基中加固桩体长度（加固深度）的选择，应该根据土层分布、工程要求等因素确定，当相对硬层的埋藏深度不大时，应按相对硬层的埋藏深度确定；当相对硬层的埋藏深度较大时，应按建筑物地基的变形确定；在可液化地基中，桩长应按要求的抗震处理深度确定。桩长的具体选择可参考表2进行，桩长一般不宜短于4m。

表1 复合地基的适用范围

表2 桩长的选择

软弱土层很厚，且

无夹层按建筑物地基的变形允许的变形和桩低下卧土层的

强度确定，二者大值

可液化砂层或粉土

层

应穿越液化土层

（二）布桩方式的选择

布桩方式主要取决于基础的形式和地面尺寸。桩在基础平面内可以布置成方形、等边三角形等形式，不同的布桩方式，对桩的置换作用是无影响的，但对桩间土的挤密作用有差异。不同基础形式的布桩方式，可参考表3选用。

表3 不同基础下的布桩方式

基础

形式

常用的布桩方式注意事项

整片基础等边三角形、正方形对于挤密桩，以等边三角形优于正方

形布桩

单独基础等边三角形、正方形或等腰

三角形

桩位布置应对称于基础中心和纵横

轴线

条形基础单排、三角形双排、正方形

双排、等边三角形或正方形

三排

桩位应重合于基础轴线，或与基础轴

线对称，且在转角处及构造柱部位均

宜布桩

（三）置换率及桩距和桩径的选择

复合地基的面积置换率不仅影响地基处理的加固效果，还对工程造价有很大影响，置换率主要与桩距和桩径有关，因此，计算时可先确定桩的间距和直径，然后再计算置换率；亦可先根据天然土的指标和加固后要求达到的复合地基承载力，计算出所需的置换率，然后再换算出相应的桩距和桩径。面积置换率及桩距和桩径可按表4进行选择。

表4 置换率及桩径和桩距的选择

复合地基处理方法

桩孔直径

桩的间距置换率振冲置换法0.8～1.2m 1.5～2.5m

振冲挤

密法

0.6～

0.9m

1.8～

2.5m

土或灰

土挤密

桩法

0.3～

0.6m

等边三角形布置

砂石桩

法

0.3～

0.8m

松散砂土地基：等边三角形布置

正方形布置

粘性土地基：等边三角形布置

正方形布置

深层搅

拌法

0.5～

0.8m

根据天然土的指标和加固后要求达到的复合地

基承载力，计算出所需的置换率，然后再换算

出相应的桩距

旋喷注

浆法

见表5

注为地基挤密后，桩间土的平均压实系数，可取0.93；为桩间土的最大干密度；为地基挤密前土的平均干密度；为地基处理前砂土的孔隙比，可按原状土样试验确定，也可根据动力或静力触探试验确定；为地基挤密后要求达到的孔隙比，；分别为砂土的最大和最小孔隙比，可按国家标准GBJ123－88《土工试验方法标准》确定；为地基挤密后要求砂土达到的相对密度，可取0.70～0.85；为等效影响圆直径，等边三角形布置，，正方形布置，矩形布置，；分别为桩的纵向间距和横向间距为桩的平均截面积；为一根桩承担的处理面积。

表5 旋喷加固体直径设计参考值