复合地基设计桩型的合理选用

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1、复合地基设计桩型的合理选用闫明礼（中国建筑科学研究院地基所，北京，100013）一、前言当地基承载力或变形不能满足设计要求时，需做地基处理，复合地基方案在地基处理中用的非常普遍。复合地基的桩型很多，不同的桩型加固机理和加固效果是不同的，实际工程中如何针对设计要求合理选择桩型是方案选择的核心。本文仅就这一问题做一讨论。二、复合地基承载力分析（一）复合地基承载力可用下式表示：，式中，复合地基承载力特征值；天然地基承载力特征值；承载力提高幅度；挤密分量；置换分量。（二）按挤密和振密效果可将被加固土分为：（1）挤密效果好的土（如松散粉土、粉细纱）；（2）可挤密土（如塑性指数较小

2、密度不大的粉质粘土）；（3）不可挤密土（如饱和软粘土、密度大的粘土、砂土）。（三）施工工艺可分为两大类：（1）无振动挤密作用的施工工艺；（2）有振动挤密作用的施工工艺（四）桩体可分为四种：（1）散体桩（如碎石桩）；（2）低粘结强度桩（搅拌水泥土桩、石灰桩等）；（3）中等粘结强度桩（夯实水泥土桩）；（4）高粘结强度桩（CFG桩）。从（1）到（4）桩的置换能力逐次增强。方案选择的实质是根据给定土性和承载力提高幅度，选择施工工艺和桩型：（1）对无振动挤密的施工工艺：挤密分量，承载力提高幅度唯一地取决于置换分量，即，当设计要求的承载力提高幅度较低时，可选择散体桩或低粘结强度桩，

3、当设计要求的承载力提高幅度较高时，可选择中等或高粘结强度桩。（2）对有振动挤密的施工工艺：首先看土性：（a）若土为不可挤密土则有挤密分量，同样承载力提高幅度唯一地取决于置换分量，即，当设计要求的承载力提高幅度较低时，可选择散体桩或低粘结强度桩，当设计要求的承载力提高幅度较高时，可选择中等或高粘结强度桩。（b）若土为可挤密或挤密效果好的土先预估挤密分量（此时认为挤密分量为已知），则置换分量为，当（）较小时可选择散体桩或低粘结强度桩，当（）较大时，可选择中等或高粘结强度桩。三、几种典型地基的桩型选择（一）不均匀地基桩型选择1、人工填土地基（1）压实填土地基在拟建场地遇有鱼塘

4、、采砂坑，且鱼塘、采砂坑中有水、坑底有淤泥的时，通常应按如下方法进行回填处理：抽水→清除淤泥（当淤泥无法彻底清干净时抛石挤淤）→按填方工程分层回填素土夯实或碾压至设计标高。按上述程序施工后，压实填土地基承载力和变形一般可满足多层建筑荷载的设计要求。当建筑物荷载水平较高，预估压实填土地基不能满足设计要求、需进一步做地基处理时，要限定填土材料的粒径不宜过大，避免对地基处理施工带来不利影响。由于压实填土地基不存在湿陷性，也不存在欠固结状态，在压实填土地基上采用复合地基方案是可行的。当要求的复合地基承载力提高幅度较大时，宜首选刚性桩复合地基方案。但工程经常遇到的是拟建场地中的鱼

5、塘或砂坑是随意填起来的，既没抽水，也没清淤，填筑材料也较复杂，有素土、河卵石、建筑垃圾和生活垃圾，回填过程没有进行夯实或碾压。特别是建筑垃圾含有较多的大体积混凝土梁板，不论做地基处理还是做桩基，都会给施工造成很大困难。（2）以建筑垃圾（无大体积混凝土梁板、无生活垃圾）为主要成分的杂填土地基当坑底土较好、坑底标高变化不大、坑底土和填土之间无淤泥时，填土在自重下已经稳定，不存在填土湿陷问题。（a）建筑物基础全部在填土上建筑物荷载比较均匀、荷载水平不高，可选择置换率较大的振冲碎石桩复合地基、柱锤夯扩桩复合地基、复合载体桩复合地基；周围环境允许也可采用强夯或强夯置换复合地基方案

6、。(b)当建筑物基础一部分在填土上、一部分在强度较高的原状土上建筑物荷载比较均匀、荷载水平不高,可选用复合地基，按变形控制确定设计参数和选择桩型，使处理后的填土和原状土两部分承载力和模量基本相同，保证建筑物沉降均匀。为了有效地控制地基变形，宜选用模量较高置换能力强（中高粘结强度桩）的桩型。若建筑物荷载水平较高，坑底土和填土之间有较厚的淤泥，或基础跨填土和原状土两部分，采用复合地基方案有困难时，应采用桩基，复合载体夯扩桩对这样的填土地基具有较好的适用性，可列为首选方案。（3）含有大量生活垃圾的杂填土（无大体积混凝土梁板）地基由于杂填土中生活垃圾的存在，随着时间的延续，其中

7、的有机质材料在物理、化学或生物的作用下，发生腐烂变质并产生昭气，土体变得松散、不稳定。在这样的填土地基上采用复合地基方案是不适宜的，通常宜采用桩基。比如，北京天通院东区杂填土地基采用桩基方案，中央美院杂填土地基先采用碎石桩将填土挤密，后采用复合载体桩基方案，均取得了令人满意的结果。2、局部含淤泥、淤泥质土的不均匀地基图1为局部含淤泥的不均匀地基，除②层淤泥外，其它各土层承载力和模量均较高。建筑物荷载是均匀的，在荷载作用下地基将产生不均匀变形，建筑物会发生不均匀沉降。为消除地基不均匀变形需做地基处理，当采用复合地基方案时选择什么样的桩型是很