復(fù)合地基設(shè)計(jì)思想

　　2.1設(shè)計(jì)的基本思路

　　采用由剛性樁、水泥土攪拌樁和樁間土組成的復(fù)合地基，主要從以下幾個(gè)方面[1]考慮：

　�、女�(dāng)豎向荷載施加于樁頂時(shí)，樁身的上部受到壓縮發(fā)生相對于土的向下位移，樁周土在樁側(cè)界面上形成向上的摩阻力;荷載沿樁身向下傳遞過程中不斷克服摩阻力并通過它向土中擴(kuò)散，因而樁身的軸力沿著深度逐漸減小，在樁端處與樁底反力相平衡;與此同時(shí)，樁端持力層在樁端壓力作用下產(chǎn)生壓縮，使樁身下沉，樁與樁間土的相對位移又使摩阻力進(jìn)一步發(fā)揮。隨著樁頂荷載的逐漸增加，上述過程周而復(fù)始地進(jìn)行，直到變形穩(wěn)定為止。由于樁身壓縮量的累積，上部樁身位移總是大于下部，因此上部摩阻力總是先于下部發(fā)揮，樁側(cè)摩阻力達(dá)到極限后就保持不變，繼續(xù)增加的荷載就完全由樁端持力層承受，當(dāng)樁底荷載達(dá)到樁端持力層的極限承載力時(shí)，樁便發(fā)生急劇的、不停滯的下沉而破壞。因此，增強(qiáng)樁身上部樁側(cè)土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對提高樁的承載力、改善樁的變形特性具有現(xiàn)實(shí)意義。

　　⑵水泥土攪拌樁加固軟土地基改善軟土的固結(jié)特性。通常水泥土的壓縮曲線表現(xiàn)出明顯的超固結(jié)特性，可近似地認(rèn)為水泥土樁體不存在固結(jié)現(xiàn)象，而只有彈性的樁身壓縮。水泥土攪拌樁加固深厚軟土地基一般不會貫穿整個(gè)軟土層，由此形成的加固層和下臥層軟土的固結(jié)特性仍可用雙層地基一維固結(jié)理論來分析。從固結(jié)機(jī)理來看，加固層滲透性極低的水泥土攪拌樁(比原狀土低3到4個(gè)數(shù)量級[2])設(shè)置減小下臥層軟土的排水固結(jié);同時(shí)加固層豎向附加應(yīng)力向水泥土攪拌樁集中而使樁間土所受應(yīng)力大大減小，孔隙壓力也大為降低，因此在下臥層軟土和加固層樁間土之間形成較大的孔隙壓力差，加快下臥層軟土的固結(jié)。

　�、撬�泥土攪拌樁改善天然軟土的性質(zhì)。流塑態(tài)軟粘土拌入固化劑后形成的加固土呈堅(jiān)硬狀態(tài)。粘聚力和內(nèi)摩擦角較原狀土增加，其抗壓、抗剪強(qiáng)度、變形模量等指標(biāo)分別比天然軟土提高數(shù)十倍至數(shù)百倍。當(dāng)固化劑摻入比αw>5%時(shí)，加固土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu可達(dá)500～4000kPa，相應(yīng)抗拉強(qiáng)度σ1=(0.15～0.25)qu，粘聚力c=(0.2～0.3)qu，摩擦角Ф變化于20o～30o之間，變形模量E50=(120～150)qu.加固土強(qiáng)度隨固化劑摻入比、水泥標(biāo)號和加固土齡期的增加而提高。隨著水泥摻量的增加抗?jié)B系數(shù)由原狀土的10-7㎝/s下降為(10-7～10-11)㎝/s數(shù)量級。

　　⑷樁、土復(fù)合構(gòu)成的地基形成了平面及豎向合適的剛度級配梯度和三維共同工作的應(yīng)力狀態(tài)，達(dá)到對天然地基承載力的有效補(bǔ)強(qiáng)，滿足設(shè)計(jì)要求，減少地基的沉降。

　�、砷L剛性樁、短水泥土攪拌樁的布置，形成三層地基剛度，符合天然地基土層淺弱深強(qiáng)的規(guī)律以及地基應(yīng)力傳遞特征，同時(shí)長剛性樁可以進(jìn)入深層良好土層，減少復(fù)合地基的沉降。

　�、蕪�(fù)合地基與上部結(jié)構(gòu)通過褥墊層的柔性連接，在水平荷載作用下，有效地傳遞垂直荷載

　　⑺復(fù)合地基與上部結(jié)構(gòu)柔性連接的褥墊層調(diào)整復(fù)合地基的樁土荷載分配，發(fā)揮土體的承載能力特別是淺層土體的承載作用;墊層的作用歸納為：

　�、俦ＷC樁體和樁間土共同承擔(dān)荷載，在上部荷載作用下，樁體一定程度“剌入”褥墊層中，充分發(fā)揮樁間土作用。在實(shí)測的復(fù)合地基樁體和樁間土?xí)r程曲線(給定荷載下)中，樁、土受力始終為一常數(shù);

　�、谡{(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比，墊層越厚，樁間土承擔(dān)的荷載越多;荷載水平越高，樁承擔(dān)的荷載占總荷載的百分比越大。因此調(diào)整墊層厚度可調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比，反之根據(jù)樁土應(yīng)力的要求來確定墊層的厚度;

　�、劬徑饣�礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中，樁頂對應(yīng)的基礎(chǔ)應(yīng)力與樁間土對應(yīng)的基礎(chǔ)底面應(yīng)力之比隨墊層厚度的變化而變化;據(jù)研究：當(dāng)墊層厚度大于10㎝時(shí)，樁對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的應(yīng)力集中已明顯降低;當(dāng)墊層厚度為30㎝時(shí)，n只有1.2左右;

　�、苷{(diào)整樁土水平荷載的分配，未設(shè)置褥墊層時(shí)，水平荷載主要由樁承擔(dān)。隨著褥墊層的設(shè)置和增厚，樁頂承受的水平荷載逐漸變小。當(dāng)褥墊層厚度大到一定程度時(shí)，水平荷載主要由樁間土承擔(dān)，樁體發(fā)生水平折斷的可能性減小，樁在復(fù)合地基中失去工作能力的機(jī)會減小。

　�、萑靿|層的設(shè)置，復(fù)合地基中樁體存在向上的剌入變形，阻止樁間土的變形。

　　2.2復(fù)合地基承載力計(jì)算

　　剛性樁—水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力計(jì)算的思路：⑴由天然地基和剛性樁復(fù)合形成復(fù)合地基，視為一種新的等效天然地基，其承載力特征值為fspk1.⑵將等效天然地基和水泥土攪拌樁復(fù)合形成復(fù)合地基，求得復(fù)合地基承載力即剛性樁—水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力。