第15章多元复合地基法.ppt

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1、第15章 多元复合地基法Chapter 15 Multi-element Composite Foundation 复合地基的定义：复合地基的定义：是指天然地基在地基处理过是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，地基中设置加筋材料，加固区加固区是由是由基体基体（天然（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体增强体两部分组成的人工地基。复合地基较天然地基两部分组成的人工地基。复合地基较天然地基的承载力提高，沉降减小。的承载力提高，沉降减小。复合地基分类 复合地基根据地基中增强

2、体的方向可分为复合地基根据地基中增强体的方向可分为竖向增强体复合地基竖向增强体复合地基和和水平向增强体复合地基水平向增强体复合地基两类。竖向增强体复合地基又称为两类。竖向增强体复合地基又称为桩体复合地桩体复合地基基。竖向增强体复合地基根据增强体性质又可竖向增强体复合地基根据增强体性质又可分为分为散体材料桩散体材料桩复合地基、复合地基、柔性桩柔性桩复合地基和复合地基和刚性桩刚性桩复合地基。复合地基。本章要学习的内容Main Contents in This Chapter 一、概述一、概述 二、多元复合地基的定义及分类二、多元复合地基的定义及分类 三、多桩型复合地基法三、多桩型复合地基法 四、双

3、向增强体复合地基法四、双向增强体复合地基法15.1 概 述 鉴于水平向增强体、竖向增强体复合地基中鉴于水平向增强体、竖向增强体复合地基中的三种类型桩（即散体材料桩、柔性桩和刚性桩）的三种类型桩（即散体材料桩、柔性桩和刚性桩）的承载能力和变形特性不同，且由于每种地基处理的承载能力和变形特性不同，且由于每种地基处理方法都不是万能的，每种地基处理方法都有其适用方法都不是万能的，每种地基处理方法都有其适用范围和优缺点，可将水平向增强体、或竖向增强体范围和优缺点，可将水平向增强体、或竖向增强体中的三种类型桩中的两种甚至三种桩综合应用于加中的三种类型桩中的两种甚至三种桩综合应用于加固软土地基，形成多元复合

4、地基，以充分发挥水平固软土地基，形成多元复合地基，以充分发挥水平向增强体以及各桩型的优势，大幅度地提高地基承向增强体以及各桩型的优势，大幅度地提高地基承载力，减小地基沉降，从而取得良好的技术效果和载力，减小地基沉降，从而取得良好的技术效果和经济效益。经济效益。Multi-element 一、定义一、定义 多元复合地基是指由水平向增强体、竖向增强体中的刚多元复合地基是指由水平向增强体、竖向增强体中的刚性桩、柔性桩、散体材料桩中的两种或两种以上的增强体，性桩、柔性桩、散体材料桩中的两种或两种以上的增强体，采取不同的组合方式对天然地基加固所形成的复合地基。采取不同的组合方式对天然地基加固所形成的复合

5、地基。二、分类二、分类 主要分为三大类：主要分为三大类：（1)1)多桩型复合地基多桩型复合地基 （2)2)双向单桩型复合地基双向单桩型复合地基 （3)3)双向多桩型复合地基双向多桩型复合地基 在多桩型复合地基中，可将桩身强度较高的桩称为主在多桩型复合地基中，可将桩身强度较高的桩称为主桩，将强度较低的桩称为次桩。可将多桩型复合地基分为桩，将强度较低的桩称为次桩。可将多桩型复合地基分为两类：在第一类多桩型复合地基中，主桩作用为主，次桩两类：在第一类多桩型复合地基中，主桩作用为主，次桩为辅；在第二类多桩型复合地基中，为辅；在第二类多桩型复合地基中，主桩的数量较少，仅主桩的数量较少，仅布置在节点或荷载

6、较大处，其主要目的是减小沉降，地基布置在节点或荷载较大处，其主要目的是减小沉降，地基承载力提高主要依靠次桩的置换作用。承载力提高主要依靠次桩的置换作用。三、多桩型复合地基三、多桩型复合地基 双向增强体复合地基由水平向的增强体和竖向的增双向增强体复合地基由水平向的增强体和竖向的增强体与天然地基土体共同组成。在双向增强体复合地基强体与天然地基土体共同组成。在双向增强体复合地基中，如果竖向的增强体只有一种桩型，那么可称之为双中，如果竖向的增强体只有一种桩型，那么可称之为双向单桩型复合地基向单桩型复合地基(见图见图15-2)；如果竖向的增强体有两种；如果竖向的增强体有两种或两种以上的桩型，那么可以称之

7、为双向多桩型复合地或两种以上的桩型，那么可以称之为双向多桩型复合地基（见图基（见图15-3）。）。四、双向增强体复合地基四、双向增强体复合地基15.3.1 多桩型复合地基承载力的计算多桩型复合地基承载力的计算 1.第一类多桩型复合地基承载力计算第一类多桩型复合地基承载力计算 g1p1e/mAA2p2e/mAAsep1p2AAAA 复合地基承载力由三部分组成复合地基承载力由三部分组成（1）当次桩为强度较高的柔性桩（例如深层搅拌）当次桩为强度较高的柔性桩（例如深层搅拌水泥土桩）时，采用下式计算复合地基承载力水泥土桩）时，采用下式计算复合地基承载力a1a2spk12212skp1p2(1)RRfmm

8、mmfAA（2）当次桩为强度较低的柔性桩（例如石灰桩、）当次桩为强度较低的柔性桩（例如石灰桩、灰土挤密桩等）或散体材料桩（例如碎石桩）时，灰土挤密桩等）或散体材料桩（例如碎石桩）时，采用下式计算复合地基承载力采用下式计算复合地基承载力a1a2spk12212skp1p2(1)RRfmmmmfAAa1spk122pk212skp1(1)Rfmm fmmfA 2.第二类多桩型复合地基承载力计算第二类多桩型复合地基承载力计算 对于第二类多桩型复合地基，主桩的数量较少，对于第二类多桩型复合地基，主桩的数量较少，仅布置在节点或荷载较大处，其主要目的是减小仅布置在节点或荷载较大处，其主要目的是减小沉降，地

9、基承载力提高主要依靠次桩的置换作用。沉降，地基承载力提高主要依靠次桩的置换作用。在实际工程中，可按两种情形考虑：在实际工程中，可按两种情形考虑：第一种情形第一种情形 考虑主桩分担一定的荷载，根据桩的类型及地质考虑主桩分担一定的荷载，根据桩的类型及地质条件采用经验参数法计算单桩承载力，扣除主桩承受条件采用经验参数法计算单桩承载力，扣除主桩承受的荷载后，剩余荷载由次桩形成的复合地基承担。的荷载后，剩余荷载由次桩形成的复合地基承担。第二种情形第二种情形 将主桩的承载作用作为安全储备，仅考虑次桩形将主桩的承载作用作为安全储备，仅考虑次桩形成的复合地基承担上部结构荷载，此种情形即由两桩成的复合地基承担上

10、部结构荷载，此种情形即由两桩型复合地基退化为普通的单一桩型复合地基。复合地型复合地基退化为普通的单一桩型复合地基。复合地基承载力按通常单一桩型复合地基的承载力计算公式基承载力按通常单一桩型复合地基的承载力计算公式计算。计算。15.3.2 多桩型复合地基沉降计算 1.第一类多桩型复合地基沉降计算方法第一类多桩型复合地基沉降计算方法 (1)第一种情形（主桩与次桩桩长相等）第一种情形（主桩与次桩桩长相等）s=s1+s2 加固区土层压缩量加固区土层压缩量s1可采用复合模量法计算。可采用复合模量法计算。复合压缩模量复合压缩模量E cs通过面积加权法计算，也可通过试验通过面积加权法计算，也可通过试验确定。

11、确定。Ecs=m1Ep1+m2Ep2+(1-m1-m2)Es加固区下卧土层压缩量加固区下卧土层压缩量s2可采用分层总和法计算。可采用分层总和法计算。其次讨论复合地基加固区下卧土层压缩量其次讨论复合地基加固区下卧土层压缩量s2的的计算方法。由于在第一类多桩型复合地基中，主计算方法。由于在第一类多桩型复合地基中，主桩的置换率较大，主桩起主要的置换作用，而且桩的置换率较大，主桩起主要的置换作用，而且由于主桩较长，建议宜采用实体基础法计算作用由于主桩较长，建议宜采用实体基础法计算作用在下卧土层上的附加应力，采用分层总和法计算在下卧土层上的附加应力，采用分层总和法计算下卧土层压缩量下卧土层压缩量s2。2

12、.第二类多桩型复合地基沉降计算方法l 在第二类多桩型复合地基中，由于主桩的置换率在第二类多桩型复合地基中，由于主桩的置换率很小，主桩的置换作用较小，绝大部分荷载由次桩及很小，主桩的置换作用较小，绝大部分荷载由次桩及桩间土承担，而主桩仅布置在节点或荷载较大处，因桩间土承担，而主桩仅布置在节点或荷载较大处，因此第二类多桩型复合地基的沉降计算方法与第一类多此第二类多桩型复合地基的沉降计算方法与第一类多桩型复合地基的沉降计算方法有较大区别，下面建议桩型复合地基的沉降计算方法有较大区别，下面建议两种计算方法。两种计算方法。第一种计算方法：采用复合模量法计算加第一种计算方法：采用复合模量法计算加固区土层的

13、压缩量固区土层的压缩量s1，采用改进的，采用改进的Geddes法计法计算下卧土层的压缩量算下卧土层的压缩量s2。第二种计算方法为工程中的实用简化计算第二种计算方法为工程中的实用简化计算方法，即将总荷载扣除桩体承受的荷载后的剩余方法，即将总荷载扣除桩体承受的荷载后的剩余荷载作用在复合地基加固区上，其加固区土层和荷载作用在复合地基加固区上，其加固区土层和下卧层土层上的附加应力计算方法与天然地基中下卧层土层上的附加应力计算方法与天然地基中应力计算方法相同应力计算方法相同。1 多桩型复合地基中的单桩检测 对于多桩型复合地基中的单桩桩身质量，可对于多桩型复合地基中的单桩桩身质量，可依照各类桩的检测办法分

14、别进行检测，例如，刚性依照各类桩的检测办法分别进行检测，例如，刚性桩可采用低应变动力检测法检测桩身完整性，深层桩可采用低应变动力检测法检测桩身完整性，深层搅拌水泥土桩可采用轻便动力触探或抽芯检测，石搅拌水泥土桩可采用轻便动力触探或抽芯检测，石灰桩可采用静力触探或轻便动力触探检测桩身强度灰桩可采用静力触探或轻便动力触探检测桩身强度和成桩质量，碎石桩可采用重型动力触探检测成桩和成桩质量，碎石桩可采用重型动力触探检测成桩质量。质量。15.3.3 多桩型复合地基检测方法15.3.3 Verification Test of Multi-pile Composite Foundation2 多桩型复合地

15、基承载力检测方法（直接法）(1)规范方法规范方法 对于一般的复合地基加固效果检测，对于一般的复合地基加固效果检测，建筑地建筑地基处理技术规范基处理技术规范JGJ 79-2002规定采用复合地基静规定采用复合地基静载荷试验，若为单桩复合地基静载荷试验，压板可载荷试验，若为单桩复合地基静载荷试验，压板可采用圆形或方形，面积为单根桩承担的处理面积。采用圆形或方形，面积为单根桩承担的处理面积。多桩复合地基载荷试验的压板可采用方形或矩形，多桩复合地基载荷试验的压板可采用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。12001500CFG桩深层搅拌桩 120015

16、00CFG桩深层搅拌桩 (2)平行四边形压板法平行四边形压板法 建议对于工程中有时采用矩形或方形压板建议对于工程中有时采用矩形或方形压板难以准确合理地检测多桩型复合地基承载力时，难以准确合理地检测多桩型复合地基承载力时，在多桩型复合地基静载荷试验中可采用平行四在多桩型复合地基静载荷试验中可采用平行四边形压板。边形压板。15001200CFG桩深层搅拌桩 采用平行四边形压板时，应注意以下事项：采用平行四边形压板时，应注意以下事项：（1）当按相对变形）当按相对变形s/b取值时，取值时，b 应取平行四边形应取平行四边形较短的一个高；或取与平行四边形面积相等的正较短的一个高；或取与平行四边形面积相等的正边形的边长；边形的边长；（2）平行四边形相邻边边长及平行四边形相邻内角）平行四边形相邻边边长及平行四边形相邻内角之差不宜过大，否则平行四边形的两锐角处容易之差不宜过大，否则平行四边形的两锐角处容易产生应力集中而使土体过早产生挤出破坏；产生应力集中而使土体过早产生挤出破坏；（3）由于板的平面尺寸比相同面积的方形板大，因）由于板的平面尺寸比相同面积的方形板大，因此压板应具有较高的刚度。此压板应具有较