基礎剛度和墊層對樁體復合地基性狀影響

張振國

（北京鐵路局石家莊建筑段，河北 石家莊）

基礎剛度和墊層對樁體復合地基性狀影響

張振國

（北京鐵路局石家莊建筑段，河北 石家莊）

本文通過對地基處理技術發展概況的分析，概括說明了復合地基理論，從而闡述了基礎剛度和墊層對樁體復合地基性狀影響。

地基處理 基礎剛度 墊層 樁體

一、地基處理技術發展概況

自改革開放以來，我國地基處理技術發展很快，主要反映在下述幾個方面：

1、地基處理技術得到普及和提高

地基處理技術的普及和提高在我國發展都很快。為了滿足土木工程建設對地基處理的要求，我國引進和發展了多種地基處理新技術。到目前為止，可以說，國外有的地基處理方法，我國基本上都有。各地還因地制宜地發展了許多適合我國國情的地基處理技術，取得了良好的經濟效益和社會效益，如低強度樁復合地基技術和孔內夯擴技術等。我國在地基綜合處理能力方面提高很快。如在澳門機場建設中，綜合應用了換填法、排水固結法、振沖擠密法和碾壓法等多種處理技術。近些年來．越來越多的土木工程技術人員了解和掌握了各種地基處理技術、地基處理設計方法、施_[工藝、檢測手段，并在實踐中應用。與土木工程有關的高等院校、科研單位積極開展地基處理技術的研究、開發、推廣和應用。地基問題處理恰當與否關系到整個工程的質量、投資和進度，其重要性已越來越多地被人們所認識。

通過工程實踐，人們對各種地基處理方法的優缺點有了進一步了解，對采用合理的地基處理規劃程序有了較深刻的認識，在根據工程實際選用合理的地基處理方法方面減少了盲目性。

2、地基處理隊伍不斷擴大

地基處理技術發展還反映在地基處理隊伍的不斷擴大。從事地基處理施工的專業隊伍不斷增加，很多土建施工單位也從事地基處理施工。除施工隊伍外，從事地基處理機械生產的企業發展也很快。在地基處理施工機械方面，與國外的差距在逐步減小，并研制了許多新產品。

3、地基處理理論的發展

我國地基處理發展還反映在理論上的進步。在探討加固機理、改進施工機械和施工工藝、發展檢驗手段、提高處理效果、改進設計方法等方面，每一種地基處理方法都取得不少進展。除了針對一類地基處理方法的理論得到發展外，對一些共同性規律研究也取得不少成果。特別是復合地基理論發展很快。復合地基概念從狹義復合地基發展到廣義復合地基，形成了較系統的廣義復合地基理論。

總之，地基處理技術在我國得到廣泛的普及，地基處理水平得到不斷提高。地基處理技術已得到土木工程界的各個部門，如勘察、設計、施工、監理、教學、科研和管理部門的關心和重視。地基處理技術的進步帶來了巨大的經濟效益和社會效益。

二、復合地基理論概要

天然地基采用各種地基處理方法處理形成的人工地基大致上可以分為兩大類：均質地基和復合地基。人工地基中的均質地基是指天然地基土體在地基處理趔程中得到全面的土質改良，地基中土體的物理力學性質是比較均勻的。人工地基中的復合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強，或被置換，或在天然地基中設置加筋材料，加固區是由基體(天然地基土體)和增強體兩部分組成的人工地基。復合地基中地基土體性質是不均勻的。很多地基處理方法是通過形成復合地基來達到提高人工地基承載力和減小沉降的目的。

復合地基是一個新概念，而且還處在不斷發展之中。復合地基一詞國外最早見于1960年左右，國內還要晚一些。隨著復合地基技術在土木工程建設中的推廣應用，復合地基概念和復合地基理論也得到較大的發展。

復合地基技術近年來在我國得到重視、發展是與我國工程建設對它的需求分不開的。1990年在河北承德，中國建筑學會地基基礎專業委員會在黃熙齡院士主持下召開了我國第一次以復合地基為專題的學術討論會。會上交流、總結了復合地基技術在我國的應用情況，有力地促進了復合地基理論和實踐在我國的發展。近年來復合地基理論研究和工程實踐日益得到重視，復合地基在我國已成為一種常用的地基基礎形式。

隨著地基處理技術和復合地基理論的發展，近些年來，復合地基技術在我國各地得到廣泛應用。目前在我國應用的復合地基類型主要有：由多種施工方法形成的各類砂石樁復合地基、水泥土樁復合地基、低強度樁復合地基、土樁、灰土樁復合地基、鋼筋混凝土樁復合地基、薄壁筒樁復合地基、加筋土地基等。目前復合地基技術在房屋建筑(包括高層建筑)、高等級公路、鐵路、堆場、機場、堤壩等土木工程建設中得到廣泛應用。復合地基技術的推廣應用產生了良好的社會效益和經濟效益。

根據地基中增強體的方向，復合地基可分為豎向增強體復合地基和水平向增強體復合地基兩大類。豎向增強體復合地基習慣上稱為樁體復合地基。根據樁體材料性質，樁體復合地基又可分為散體材料樁復合地基和粘結材料樁復合地基兩類，粘結材料樁復合地基根據樁體剛度大小又可分為柔性樁復合地基和剛性樁復合地基兩類。

三、基礎剛度和墊層對樁體復合地基性狀影響

在建筑工程中，無論是條形基礎，還是筏形基礎，基礎剛度都很大，可稱為剛性基礎。在交通工程中，人們發現路堤下的樁體復合地基性狀與建筑工程中剛性基礎下復合地基性狀有較大差別。為敘述方便，將類似土堤下的樁體復合地基稱為柔性基礎下復合地基。當復合地基各種參數都相同時，在荷載作用下，柔性基礎下復合地基的樁土荷載分擔比要比剛性基礎下復合地基的樁土荷載分擔比小，也就是說剛性基礎下復合地基中樁體承擔的荷載要比柔性基礎下復合地基樁體承擔的大。現場試驗研究表明(吳慧明，2002)：柔性基礎下樁體復合地基和剛性基礎下樁體復合地基破壞模式不同。當荷載不斷增大時，柔性基礎下樁體復合地基破壞是由土體先破壞造成的，而剛性基礎下樁體復合地基破壞是由樁體先破壞造成的。樁體復合地基極限承載力大小與基礎剛度有關。其他條件相同情況下，剛性基礎下復合地基比柔性基礎下復合地基的極限承載力大。在應用式：計算復合地基極限承載力時，對剛性基礎下復合地基，λ1=1.0 ，小于1.0；而對柔性樁基礎下復合地基，小于1.0。試驗成果還表明：在相同的條件下，柔性基礎下復合地基的沉降比剛性基礎下復合地基沉降要大。

柔性基礎下樁體復合地基沉降較大的原因有兩個方面：一是土中應力大，二是樁會向上刺人像土堤這樣的柔性基礎。

為了提高柔性基礎下復合地基樁土荷載分擔比，減小復合地基沉降，可在復合地基和柔性基礎之間設置剛度較大的墊層，如灰土墊層、土工格柵碎石墊層等。不設較大剛度的墊層的柔性基礎下樁體復合地基應慎用。

為了改善剛性基礎下復合地基性狀，常在復合地基和剛性基礎之間設置柔性墊層。柔性墊層一般為砂石墊層。設置柔性墊層可減小樁土荷載分擔比，同時可改善復合地基中樁體上端部分的受力狀態。柔性墊層的存在使樁體上端部分中豎向應力減小，水平向應力增大，造成該部分樁體中剪應力減小，這對改善低強度樁的樁體受力狀態是非常有利的。設置柔性墊層可增加樁間土承擔荷載的比例，較充分利用樁間土的承載潛能。

剛性基礎下復合地基樁土荷載分擔比與設置的砂石墊層的厚度有關，墊層愈厚，樁土荷載分擔比愈小。墊層厚度達到一定數值后，繼續增加墊層厚度，樁土荷載分擔比并不會繼續減小。在實際工程中，還需考慮工程費用。綜合考慮，通常采用300～500mm厚的砂石墊層。

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1007-6344（2015）03-0325-01