張振國(guó)

（北京鐵路局石家莊建筑段，河北 石家莊）

基礎(chǔ)剛度和墊層對(duì)樁體復(fù)合地基性狀影響

張振國(guó)

（北京鐵路局石家莊建筑段，河北 石家莊）

本文通過對(duì)地基處理技術(shù)發(fā)展概況的分析，概括說明了復(fù)合地基理論，從而闡述了基礎(chǔ)剛度和墊層對(duì)樁體復(fù)合地基性狀影響。

地基處理 基礎(chǔ)剛度 墊層 樁體

一、地基處理技術(shù)發(fā)展概況

自改革開放以來，我國(guó)地基處理技術(shù)發(fā)展很快，主要反映在下述幾個(gè)方面：

1、地基處理技術(shù)得到普及和提高

地基處理技術(shù)的普及和提高在我國(guó)發(fā)展都很快。為了滿足土木工程建設(shè)對(duì)地基處理的要求，我國(guó)引進(jìn)和發(fā)展了多種地基處理新技術(shù)。到目前為止，可以說，國(guó)外有的地基處理方法，我國(guó)基本上都有。各地還因地制宜地發(fā)展了許多適合我國(guó)國(guó)情的地基處理技術(shù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，如低強(qiáng)度樁復(fù)合地基技術(shù)和孔內(nèi)夯擴(kuò)技術(shù)等。我國(guó)在地基綜合處理能力方面提高很快。如在澳門機(jī)場(chǎng)建設(shè)中，綜合應(yīng)用了換填法、排水固結(jié)法、振沖擠密法和碾壓法等多種處理技術(shù)。近些年來．越來越多的土木工程技術(shù)人員了解和掌握了各種地基處理技術(shù)、地基處理設(shè)計(jì)方法、施_[工藝、檢測(cè)手段，并在實(shí)踐中應(yīng)用。與土木工程有關(guān)的高等院校、科研單位積極開展地基處理技術(shù)的研究、開發(fā)、推廣和應(yīng)用。地基問題處理恰當(dāng)與否關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量、投資和進(jìn)度，其重要性已越來越多地被人們所認(rèn)識(shí)。

通過工程實(shí)踐，人們對(duì)各種地基處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)有了進(jìn)一步了解，對(duì)采用合理的地基處理規(guī)劃程序有了較深刻的認(rèn)識(shí)，在根據(jù)工程實(shí)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(duì)伍不斷擴(kuò)大

地基處理技術(shù)發(fā)展還反映在地基處理隊(duì)伍的不斷擴(kuò)大。從事地基處理施工的專業(yè)隊(duì)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(duì)伍外，從事地基處理機(jī)械生產(chǎn)的企業(yè)發(fā)展也很快。在地基處理施工機(jī)械方面，與國(guó)外的差距在逐步減小，并研制了許多新產(chǎn)品。

3、地基處理理論的發(fā)展

我國(guó)地基處理發(fā)展還反映在理論上的進(jìn)步。在探討加固機(jī)理、改進(jìn)施工機(jī)械和施工工藝、發(fā)展檢驗(yàn)手段、提高處理效果、改進(jìn)設(shè)計(jì)方法等方面，每一種地基處理方法都取得不少進(jìn)展。除了針對(duì)一類地基處理方法的理論得到發(fā)展外，對(duì)一些共同性規(guī)律研究也取得不少成果。特別是復(fù)合地基理論發(fā)展很快。復(fù)合地基概念從狹義復(fù)合地基發(fā)展到廣義復(fù)合地基，形成了較系統(tǒng)的廣義復(fù)合地基理論。

總之，地基處理技術(shù)在我國(guó)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(shù)已得到土木工程界的各個(gè)部門，如勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、教學(xué)、科研和管理部門的關(guān)心和重視。地基處理技術(shù)的進(jìn)步帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

二、復(fù)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(zhì)地基和復(fù)合地基。人工地基中的均質(zhì)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(zhì)改良，地基中土體的物理力學(xué)性質(zhì)是比較均勻的。人工地基中的復(fù)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(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體(天然地基土體)和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。復(fù)合地基中地基土體性質(zhì)是不均勻的。很多地基處理方法是通過形成復(fù)合地基來達(dá)到提高人工地基承載力和減小沉降的目的。

復(fù)合地基是一個(gè)新概念，而且還處在不斷發(fā)展之中。復(fù)合地基一詞國(guó)外最早見于1960年左右，國(guó)內(nèi)還要晚一些。隨著復(fù)合地基技術(shù)在土木工程建設(shè)中的推廣應(yīng)用，復(fù)合地基概念和復(fù)合地基理論也得到較大的發(fā)展。

復(fù)合地基技術(shù)近年來在我國(guó)得到重視、發(fā)展是與我國(guó)工程建設(shè)對(duì)它的需求分不開的。1990年在河北承德，中國(guó)建筑學(xué)會(huì)地基基礎(chǔ)專業(yè)委員會(huì)在黃熙齡院士主持下召開了我國(guó)第一次以復(fù)合地基為專題的學(xué)術(shù)討論會(huì)。會(huì)上交流、總結(jié)了復(fù)合地基技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用情況，有力地促進(jìn)了復(fù)合地基理論和實(shí)踐在我國(guó)的發(fā)展。近年來復(fù)合地基理論研究和工程實(shí)踐日益得到重視，復(fù)合地基在我國(guó)已成為一種常用的地基基礎(chǔ)形式。

隨著地基處理技術(shù)和復(fù)合地基理論的發(fā)展，近些年來，復(fù)合地基技術(shù)在我國(guó)各地得到廣泛應(yīng)用。目前在我國(guó)應(yīng)用的復(fù)合地基類型主要有：由多種施工方法形成的各類砂石樁復(fù)合地基、水泥土樁復(fù)合地基、低強(qiáng)度樁復(fù)合地基、土樁、灰土樁復(fù)合地基、鋼筋混凝土樁復(fù)合地基、薄壁筒樁復(fù)合地基、加筋土地基等。目前復(fù)合地基技術(shù)在房屋建筑(包括高層建筑)、高等級(jí)公路、鐵路、堆場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、堤壩等土木工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。復(fù)合地基技術(shù)的推廣應(yīng)用產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)地基中增強(qiáng)體的方向，復(fù)合地基可分為豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基和水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基兩大類。豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基習(xí)慣上稱為樁體復(fù)合地基。根據(jù)樁體材料性質(zhì)，樁體復(fù)合地基又可分為散體材料樁復(fù)合地基和粘結(jié)材料樁復(fù)合地基兩類，粘結(jié)材料樁復(fù)合地基根據(jù)樁體剛度大小又可分為柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基兩類。

三、基礎(chǔ)剛度和墊層對(duì)樁體復(fù)合地基性狀影響

在建筑工程中，無論是條形基礎(chǔ)，還是筏形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)剛度都很大，可稱為剛性基礎(chǔ)。在交通工程中，人們發(fā)現(xiàn)路堤下的樁體復(fù)合地基性狀與建筑工程中剛性基礎(chǔ)下復(fù)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(fù)合地基稱為柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基。當(dāng)復(fù)合地基各種參數(shù)都相同時(shí)，在荷載作用下，柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基的樁土荷載分擔(dān)比要比剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基的樁土荷載分擔(dān)比小，也就是說剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基中樁體承擔(dān)的荷載要比柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基樁體承擔(dān)的大?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究表明(吳慧明，2002)：柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基和剛性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基破壞模式不同。當(dāng)荷載不斷增大時(shí)，柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基破壞是由土體先破壞造成的，而剛性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基破壞是由樁體先破壞造成的。樁體復(fù)合地基極限承載力大小與基礎(chǔ)剛度有關(guān)。其他條件相同情況下，剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基比柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基的極限承載力大。在應(yīng)用式：計(jì)算復(fù)合地基極限承載力時(shí)，對(duì)剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基，λ1=1.0 ，小于1.0；而對(duì)柔性樁基礎(chǔ)下復(fù)合地基，小于1.0。試驗(yàn)成果還表明：在相同的條件下，柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基的沉降比剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基沉降要大。

柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基沉降較大的原因有兩個(gè)方面：一是土中應(yīng)力大，二是樁會(huì)向上刺人像土堤這樣的柔性基礎(chǔ)。

為了提高柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基樁土荷載分擔(dān)比，減小復(fù)合地基沉降，可在復(fù)合地基和柔性基礎(chǔ)之間設(shè)置剛度較大的墊層，如灰土墊層、土工格柵碎石墊層等。不設(shè)較大剛度的墊層的柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基應(yīng)慎用。

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

剛性基礎(chǔ)下復(fù)合地基樁土荷載分擔(dān)比與設(shè)置的砂石墊層的厚度有關(guān)，墊層愈厚，樁土荷載分擔(dān)比愈小。墊層厚度達(dá)到一定數(shù)值后，繼續(xù)增加墊層厚度，樁土荷載分擔(dān)比并不會(huì)繼續(xù)減小。在實(shí)際工程中，還需考慮工程費(fèi)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