詹祥元

（陜西鐵路工程職業(yè)技術學院，陜西 渭南714000）

近年來，復合地基已發(fā)展成為一種重要的地基處理手段，而在復合地基的應用中，長短樁復合地基的應用有其獨特的優(yōu)勢，因為被工程界廣發(fā)關注，管自立［1］通過試驗研究了疏化樁基設計時單樁承載力與群樁設計時單樁承載力的不同。褚航［2］的研究結(jié)果表明：復合地基設計中存在一個臨界樁長，當復合地基中樁長超過臨界樁長時，樁長對地基承載力和變形的影響均不明顯。文獻［3］的研究表明：長短樁復合地基能較好地發(fā)揮地基土體和增強土體的承載力潛力。工程上一般對地基淺層土的承載力要求較高，對深部土層的承載力要求較低，而長短樁復合地基可做到淺層置換率高，深部置換率低，這樣就合理地滿足了軟弱地基不同深度對承載力的要求。因此在長短樁復合地基設計中，地基變形的控制就成為確定地基處理成功與否的關鍵。

1 長短樁的布置形式

長短樁復合地基是指地基處理中長樁和短樁相間布置形成的復合地基，其布置形式有四周長中間短、四周短中間長以及長短相間3種方式（如圖1所示），葛忻聲、龔曉南［4－5］的研究表明，以上幾種形式的布置所形成的復合地基，其總沉降量與上部結(jié)構(gòu)的剛度有關，上部結(jié)構(gòu)剛度較大時，四周長中間短的布置形式沉降量較小，實踐應用中長采用長短相間的布置形式。本文的研究以長短相間的布置方式為研究對象。

圖1 長短樁布置形式

2 沉降計算方法

在復合地基沉降計算中，通常把復合地基沉降分為2部分，復合地基加固區(qū)壓量和下臥層壓縮量，復合地基加固區(qū)的壓縮量記S1，地基壓縮層厚度內(nèi)加固區(qū)下臥層厚度為S3，其壓縮量記S2。則荷載作用下復合地基總沉降量S可表示為：S＝S1＋S2，而對于長短樁復合地基，由于其加固體內(nèi)樁長不同，如圖2所示，其變形則可表示為：

式中：S1——長短樁共同加固區(qū)的壓縮量；

S2——長樁加固區(qū)的壓縮量；

S3——下臥層壓縮量。

圖2 長短樁復合地基

若復合地基設置有墊層，則復合地基總沉降量還應加上墊層的沉降量，但由于墊層的壓縮量在施工過程中接近于完成，后期沉降一般都很小，在計算復合地基沉降時，一般不考慮墊層的沉降量。

對于長短樁復合地基的加固區(qū)沉降計算，目前常采用復合模量法：即將復合地基中的加固體和地基土視為一個復合體，用復合體的剛度來計算復合體加固區(qū)的沉降變形，具體操作用中，可根據(jù)土體性質(zhì)的變化和樁長的變化將復合加固體分為若干層，然后按照分層總和法來計算加固區(qū)的沉降，則S1或S2可表示為：

式中：Δpi—— 為第i層復合土體上附加應力增加量；

Hi——為第i層復合土體的厚度；

Ecsi——為第i層復合土體的復合壓縮模量。

豎向增強體復合地基復合土壓縮模量Ecs，通常采用面積加權平均值法來計算：

式中：Eps——樁體壓模模量；

Ess——樁間土體壓模模量；

m——復合地基置換率。

目前對于下臥層的沉降計算，一般都是采用分層總和法，即：

從以上公式分析可知，隨著深度的增加，地基復合剛度逐步減小，也就是說長短樁復合地基沉降量主要有后兩部分控制，同時，由于上部荷載對地基淺層承載力的要求較高，短樁加固區(qū)在滿足承載力設計的條件下，其變形可以通過調(diào)整樁體剛度或改變置換率來控制。

3 沉降優(yōu)化設計

在進行復合地基設計時，由樁體復合地基承載力公式可知，提高樁的承載力和提高復合地基置換率均可有效提高復合地基承載力。減小軟弱下臥層壓縮量的最有效方法是加深復合地基的加固區(qū)深度，減小軟弱下臥層的厚度。增加復合地基置換率和增加樁體剛度可以使復合地基加固區(qū)的壓縮量進一步減小。

由此，長短樁復合地基沉降優(yōu)化設計思路可按以下方式進行：根據(jù)場地工程地質(zhì)條件和荷載情況，初步采用復合地基加固區(qū)范圍、置換率和樁體強度要滿足復合地基承載力的設計要求。在滿足復合地基承載力設計要求的前提下，調(diào)整長樁長度，增加復合地基長樁加固區(qū)深度，有效減小下臥層地基沉降。然后根據(jù)地層情況和樁體剛度，調(diào)整短樁長度，通過選擇合理的長短樁長度比來控制中間加固區(qū)的沉降。

4 結(jié)語

長短樁復合地基沉降控制，樁體剛度，長樁長度，長短樁長度比，樁體置換率都是影響復合地基沉降的因素。在進行沉降控制設計時，在滿足地基承載力的條件下，長樁長度和長短樁長度比是影響復合地基總沉降的關鍵。優(yōu)化設計時要根據(jù)地質(zhì)條件和施工方案來選擇合理的長樁長度和長短樁長度比。

［1］管自立.疏樁基礎設計實例分析與探討（一）［J］.建筑結(jié)構(gòu)，1993（10）：26－31.

［2］褚航.復合樁基共同作用分析［D］.杭州：浙江大學，2003.73－75.

［3］龔曉南.復合地基理論及工程應用［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002：12－15.

［4］楊軍龍，龔曉南，孫邦臣.長短樁復合地基沉降計算方法探討［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2002，32（7）：8－10.

［5］葛忻聲，龔曉南，張先明.長短樁復合地基設計計算方法的探討［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2002，32（7）：3－4.