王麗娟 郭鳳雙
復(fù)合地基是通過樁和土體復(fù)合而成,并由土體與樁同時承擔荷載。和天然地基相比較,復(fù)合地基在提高承載力與減少沉降方面有顯著的效果,并能取得良好的經(jīng)濟效益,目前已大量工程中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[1~3]。
19世紀30年代,歐洲開始出現(xiàn)復(fù)合地基技術(shù),當時主要通過砂樁加固法來處理松散的砂土地基。1953年日本清水建設(shè)株式會社從美國引進該方法并加以改進,開發(fā)出了CSL法和MR-D法。到20世紀60年代,日本和瑞典分別開發(fā)出深層攪拌法,此法專用于加固深層軟土。在21世紀50年代末,我國開始引入復(fù)合地基技術(shù),目前已在工業(yè)和民用建筑、交通、水利等工程建設(shè)中取得了良好的效果。
近年來,素混凝土樁復(fù)合地基的應(yīng)用較廣。它和普通樁基礎(chǔ)相比較,區(qū)別在于:樁身未配置鋼筋,在樁與基礎(chǔ)之間鋪設(shè)褥墊層,上部結(jié)構(gòu)的荷載通過褥墊層傳遞到樁與樁間土,充分發(fā)揮樁和樁間土的承載力,因此具有廣泛的適用性與良好的經(jīng)濟性,現(xiàn)已成為一種重要的地基處理方法,并且在我國江浙、廣東、福建、一帶、湖北和四川等地都有廣泛應(yīng)用。其特點主要包括以下幾個方面:
(1)廣泛的適用性。針對各種不同的土層性質(zhì)都有比較好的適用性,既可以加固處理軟弱地基,也可以加固處理各類硬土層。就基礎(chǔ)的形式而言,無論是獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ),還是筏板基礎(chǔ)與箱型基礎(chǔ),都具有良好的適用性。
(2)較高的承載力。經(jīng)過處理,可以極大地提高地基的承載力,加固處理前的地基承載力在60~260kPa,加固處理后可提高到160~550kPa,對于一般的高層建筑基本可滿足承載力要求。樁身側(cè)阻力可沿著樁長全部發(fā)揮,當樁端持力層的地質(zhì)條件較好時,其端阻也可得到充分發(fā)揮,這樣,既提高了地基的承載力同時又減小了地基的沉降變形。還可以通過對混凝土強度與樁的布置形式進行調(diào)整,改變復(fù)合地基承載力值。
(3)較小的沉降變形。通過對建筑物沉降監(jiān)測資料進行分析,以及對復(fù)合地基進行載荷試驗可知,素混凝土樁復(fù)合地基的沉降量尤其是完工后的沉降量都較小,大多在10~40mm之間,可以滿足建筑物對變形的要求[4]。
(4)減少不均勻沉降。通過改變置換率、調(diào)整樁身長度或者改變樁端持力層性質(zhì),可使復(fù)合地基達到不同的承載能力,從而減少不均勻沉降。
(5)良好的社會效益與經(jīng)濟效益。就造價而言,可比其他形式的樁基節(jié)省1/3以上,并能同時縮短施工工期1/3左右。此外,如若采用螺旋鉆孔灌注等工藝,也不會對相鄰建筑帶來不利影響。
近年來,針對成都地區(qū)的地層特點,中國建筑西南勘察設(shè)計研究院提出了大直徑素混凝土樁復(fù)合地基的概念,并在成都地區(qū)多個工程如龍湖世紀城、綠地柏仕公館、半島城邦、新希望塔子山壹號等高層建筑的地基處理中得到應(yīng)用。大直徑素混凝土樁的樁徑通常在800~1200mm之間,和普通素混凝土樁的樁徑相比更大,這使得樁周和土體間的接觸面積更大,有助于土體發(fā)揮作用,同時對于提高復(fù)合地基的整體剛度,減小復(fù)合地基沉降等方面也起到了積極地作用。
由于樁身直徑大,剛度大,大直徑素混凝土樁復(fù)合地基可以極大地提高地基的承載能力,同時減小地基沉降量。并且通過改變樁徑、樁距、樁長、樁身強度、墊層模量、墊層厚度等參數(shù),可以很大幅度地調(diào)節(jié)其承載力,它與普通素混凝土樁、CFG樁在受力和變形特性方面都非常相似,對素混凝土樁復(fù)合地基與CFG樁進行研究的理論和方法較多,但是針對大直徑素混凝土樁復(fù)合地基的研究目前相對較少,可通過現(xiàn)場監(jiān)測、有限元計算和理論研究等手段,對大直徑素混凝土樁復(fù)合地基的力學(xué)特性進行綜合分析,從而提出大直徑素混凝土樁復(fù)合地基的設(shè)計方法。
[1]楊建東.沉降控制復(fù)合樁基在工程上的應(yīng)用[J].醫(yī)藥工程設(shè)計,2000,21(6):267~271.
[2]劉利民.復(fù)合樁基工作性狀的非線性分析[J].土木工程學(xué)報,2001,34(2):56~60.
[3]房利人,孫曉濱.復(fù)合樁基礎(chǔ)在工程中的應(yīng)用[J].低溫建筑技術(shù),1992(1):36~37.
[4]陳仲頤,葉書麟,主編.基礎(chǔ)工程學(xué)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1995.