復合地基的構成形式

通過變形協調，增強體與天然地基土體共同承受上部結構傳來的荷載，這是形成復合地基的基本條件。在建筑工程中，通常在復合地基上設置剛度較大的擴展基礎或筏形基礎，也稱為剛性基礎(僅意味著基礎剛度較大之意)下的復合地基。而在道路工程中，荷載則通過剛度較小的道路面層傳遞，亦稱為柔性基礎下的復合地基。理論研究和現場實測結果表明，剛性基礎和柔性基礎下的復合地基的性狀有較大差異。因此，增強體與天然地基土體在荷載作用下的變形協調關系是復合地基性狀的主要特性。設計時為了較充分地發揮天然地基土的承載作用，要求樁土間的荷載分擔比在一個比較合理的范圍內，這是復合地基設計中的關鍵所在。

【例題1】某軟弱土層厚7.5m，下部為卵礫石層，視為不可壓縮層，采用水泥土攪拌樁對地基進行處理，處理深度至卵礫石層頂面，該地基是否為復合地基( )?

A、 是; B、 不是; 答案：B

在基礎下設置厚度為200—300mm的墊層可以改善地基中淺層土的受力狀態，減小樁土荷載分擔比。墊層是復合地基的重要組成部分。復合地基設計時，一般要求有一定的置換率，恰當的分擔比。置換率過低，復合地基承載力特征值低，樁土分擔比高，樁土壓力相差過大，使復合地基的均勻性變差，即使通過墊層調整若仍得不到明顯改善時，將使樁身受力過于集中，并對基礎底板受力不利。

【例題2】 對某軟弱地基進行水泥土攪拌樁地基處理后，基礎以下鋪設200mm的粗砂墊層，其目的是為了( )

A、增大樁土荷載分擔比; B、 減小樁土荷載分擔比;

C、增大復合地基強度; D、 減小復合地基強度; 答案：B

【例題3】 某軟弱地基進行地基處理后，基礎以下鋪設石屑墊層，有兩種方案：A、墊層厚度為150mm;B、墊層厚度為500mm;試問：分別采用A、B兩種方案，從理論上分析，樁土荷載分擔比ra、rb相比較為( )

A、 ra>rb; B、 ra

【例題4】 A、B兩個工程地質條件相同，均采用夯實水泥土樁進行地基處理，樁徑相同，置換率分別為ma=10%，mb=13%;要求處理后復合地基承載力特征值均為160kpa，基礎以下鋪設200mm的粗砂墊層;試問： A、B兩工程的樁土荷載分擔比ra、rb相比較為( )

A、 ra>rb; B、 ra

復合地基承載力與載荷試驗要點

復合地基承載力特征值：由載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內規定的變形所對應的壓力值，其最大值為比例界限值。基于復合地基是由豎向增強體和地基土通過變形協調承載的機理，復合地基的承載力目前只能通過現場載荷試驗確定。

復合地基載荷試驗要點如下：

(1)復合地基載荷試驗承壓板應具有足夠剛度。單樁復合地基載荷試驗的承壓板可用圓形或方形，面積為一根樁承擔的處理面積;多樁復合地基載荷試驗的承壓板可用方形或矩形，其尺寸按實際樁數所承擔的處理面積確定。樁的中心(或形心)應與承壓板中心保持一致，并與荷載作用點相重合。

(2)承壓板底面標高應與樁頂設計標高相適應。承壓板底面下宜鋪設粗砂或中砂墊層，墊層厚度取50～150mm，樁身強度高時取大值。試驗標高處的試坑長度和寬度，應不小于承壓板尺寸的3倍。基準梁的支點應設在試坑之外。

(3)試驗前應采取措施，防止因氣候變化、施工及降低地下水位等原因，造成試驗場地地基土含水量的變化及土體擾動，以免影響試驗結果。

(4)加載等級可分為8～12級。最大加載壓力不應小于設計要求壓力值的2倍。

(5)每加一級荷載前后均應各讀記錄壓板沉降量一次，以后每半個小時讀記一次。當一小時內沉降量小于0.1 mm時，即可加下一級荷載。

(6)當出現下列現象之一時可終止試驗：①沉降急劇增大，土被擠出或承壓板周圍出現明顯的隆起;②承壓板的累計沉降量已大于其寬度或直徑的6%;③當達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設計要求壓力值的2倍。

(7)卸載級數可為加載級數的一半，等量進行，每卸一級，間隔半小時，讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔三小時讀記總回彈量。

(8)復合地基承載力特征值的確定：

第一，當壓力—沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于直線段比例界限的2倍時，可取比例界限;當其值小于比例界限的2倍時，可取極限荷載的一半;

第二，當壓力—沉降曲線是平緩的光滑曲線時，按相對變形值確定：①對砂石樁或振沖樁復合地基或強夯置換墩：當以黏性土為主的地基，可取s/b或s/d=0.015所對應的壓力(b和d分別為承壓板寬度和直徑，當其值大于2m時，按2m計算);當以粉土或砂土為主的地基，可取s/b或s/d=0.01所對應的壓力。②對擠密樁、石灰樁或柱錘沖擴樁復合地基，可取s/b或s/d=0.012所對應的壓力。對灰土擠密樁復合地基，可取s/b或s/d=0.008所對應的壓力。③對水泥粉煤灰碎石樁或夯實水泥土樁復合地基，當以卵石、圓礫、密實粗中砂為主的地基，可取s/b或s/d=0.008所對應的壓力;當以黏性土、粉土為主的地基，可取s/b或s/d=0.01所對應的壓力。④對水泥土攪拌樁或旋噴樁復合地基，可取s/b或s/d=0.006所對應的壓力。⑤對有經驗的地區，也可按當地經驗確定相對變形值。

按相對變形值確定的承載力特征值不應大于最大加載壓力的一半。

試驗點的數量不應少于3點，當滿足其極差不超過平均值的30%時，可取其平均值為復合地基承載力特征值。

【例題5】某工程采用灰土擠密樁進行地基處理，在用載荷試驗確定復合地基承載力特征值時，可采用s/b=( )所對應的壓力。

A、0.006; B、 0.008; C、 0.01; D、 0.012 答案：B

【例題6】在對某復合地基進行載荷試驗時，測得三組試驗值分別為：

=140kpa; =150kpa; =175kpa;則該復合地基承載力特征值為：( )。

A、140 kpa; B、 145 kpa; C、 152 kpa; D、 155 kpa; 答案：D

【例題7】某CFG樁工程，樁徑 =400mm，置換率為12.6%，試問：作單樁復合地基載荷試驗時，載荷板面積約為：( )。

A、1m2; B、 1.13m2; C、 0.87m2; D、0.2m2; 答案：A

《建筑地基基礎規范》指出，復合地基承載力特征值應通過現場復合地基載荷試驗確定，或采用增強體的載荷試驗結果和其周邊土的承載力特征值結合經驗確定。應當指出，單樁的樁土相互作用條件與承臺下的單樁相比是有較大區別的，嚴格講，有了單樁載荷試驗結果和天然地基土的載荷試驗結果仍難以導得樁、土變形協調的復合地基的載荷試驗結果。因此，規范強調指出應結合經驗確定。

根據《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2002)中第3.0.4條之規定，經載荷試驗確定的復合地基承載力特征值修正時，應符合下列規定：

①地基寬度的地基承載力修正系數應取零;

②基礎埋深的地基承載力修正系數應取1.0;

經地基處理后的地基，當在受力層范圍內仍存在軟弱下臥層時，尚應驗算下臥層的地基承載力;對水泥土類樁復合地基尚應根據修正的復合地基承載力特征值，進行樁身強度驗算。

【例題8】經處理后的地基，當按地基承載力確定基礎底面積時及埋深時，對于用載荷試驗確定的復合地基承載力特征值，應按( )進行修正。

A、 按《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)中規定的方法;

B、 寬度修正系數取0.0;深度修正系數取1.0;

C、 寬度修正系數取1.0;深度修正系數取0.0;

D、 可以不進行修正; 答案：B

(a)平面布置圖; (b)樁、土分擔的荷載

圖2.2-1中所示各符號的含義是：P、Pp、Ps。分別為作用于復合地基上的平均壓力、 樁體及樁間土上的應力，kPa;Esp 、Ep、Es 分別為復合地基、樁體及樁間土的變形模量， kPa;L為樁體長度，m;s為樁體按矩形布孔時的樁距，m;A為一根樁所承擔的加固面積，m2，A=S2;Ap為一根樁的截面積，m2;As為一根樁所承擔的加固范圍內土的面積，m2，Ap=A-As。

當均布荷載P作用于復合地基上時，假設基礎是剛性的，在地表平面內，樁與樁間土的沉降值是相同的，由于Ep>Es，則荷載 P將向樁體上集中，而作用于樁間土上的荷載便降低，這就是復合地基能提高地基承載力的基本原理。

復合地基的承載力特征值可按下式估算：

fspk=m + (1-m) fsk 2.2-1

式中：fspk為復合地基的承載力特征值;m為面積置換率;Ap為樁的截面積;fsk為樁間地基土承載力特征值，無經驗時可取天然地基承載力特征值fak; 為樁間土承載力折減系數;Ra為單樁豎向承載力特征值。

單樁豎向承載力特征值也可按下列二式計算，取其中較小值：

Ra=ηfcuAp 2.2-2

Ra=UpΣqsili+ qpAp 2.2-3

式中：fcu為與樁身加固體相同的室內加固體試塊在標準養護條件下，在規定齡期的無側限抗壓強度值;η為強度折減系數;qsi為樁周第i層土的側阻力特征值;Up為樁周長;li為樁周范圍內第i層土的厚度; 為樁端天然地基土的承載力折減系數;qp。為樁端土的承載力特征值。

在深厚的軟土層中，采用復合地基理論進行地基加固處理時，若樁體下仍有軟弱下臥層存在時，尚應對樁體下的軟弱土層，進行軟弱下層強度驗算。

【例題9】某軟弱土地基承載力特征值為100kpa,采用水泥土攪拌樁處理方案，設計樁徑為 =500mm，采用正方形布置，樁間距為1.2m;按照巖土的物理、力學性質指標確定的單樁承載力為 ;已知： =0.8， =0.3， =3Mpa，試確定：

1、 攪拌樁單樁豎向承載力特征值與下面哪一個最相近( );

A、210KN; B、176KN; C、588KN; D、193KN; 答案：B

2、 復合地基承載力特征值與下面哪一個最相近( );

A、215kpa; B、191kpa; C、477 kpa; D、203kpa; 答案：B

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