刚性桩复合地基增强体强度设计分析
浅谈刚性桩复合地基
浅谈刚性桩复合地基摘要：复合地基是目前使用最广泛的地基处理技术之一，随着对地基处理要求的不断提高，复合地基处理技术也在不断的发展当中。
刚性桩复合地基—筏板基础体系就是用钢筋混凝土桩、素混凝土桩或高标号CFG桩等刚性桩做为增强体与桩周土体以及筏板基础组成承载体系共同承担上部荷载，是最近涌现出的新的地基处理方式之一。
刚性桩复合地基因其具有的高承载力、小变形和广泛的适应性以及良好的经济和社会效益在近年来尤其是在高层建筑地基处理方式中得到了迅速的发展。
关键词：刚性桩复合地基；筏板基础；褥垫层；加固区；约束效应引言复合地基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，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基，加固区整体是非均质各向异性的。
根据地基中增强体的方向可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。
竖向增强体复合地基通常称为桩体复合地基。
根据竖向增强体的性质，桩体复合地基可分为三类：散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。
一、刚性桩复合地基的概念刚性桩复合地基是在地基土中置入刚度很大的桩，桩体材料有CFG桩、素混凝土桩、预制桩等，成桩工艺包括振动沉管工艺、螺旋钻孔压灌工艺、静压桩工艺等，从而对不满足承载力或变形要求的地基进行加固而形成一种人工地基。
为使复合地基最大地发挥其承载性能，减少沉降变形，通常在基础底面以下铺设一定厚度的粗砂或碎石褥垫层，碎石粒径一般为3-5mm。
褥挚层的铺设范围通常比基础底面以下的素混凝土垫层宽150mm。
由于褥垫层的设置，刚性桩复合地基在受力时，桩顶能很好地向上刺入褥垫层，并通过褥垫层的调整，使桩间土能够更好地发挥作用，从而达到桩土共同作用的目的。
与散体材料桩、柔性桩复合地基相比，刚性桩复合地基由于复合地基中桩的刚度相对较大，从而使上部荷载能向深部土层传播，故能大幅度地提高地基承载力，且复合地基的沉降量相对较小[1]。
刚性桩复合地基处理
刚性桩复合地基几点思考天然地基在地基处理过程中, 部分土体得到增强, 或被置换, 或在天然地基中设置加筋体, 由天然地基土体和增强体两部分组成共同承担荷载的人工地基, 称为复合地基。
以桩作为地基中的竖向增强体并与地基土共同承担荷载的人工地基, 又称竖向增强体复合地基。
根据桩体材料特性不同, 可分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。
1.刚性桩复合地基设计1.1刚性桩复合地基适用于处理黏性士、粉土、砂土、素填土和黄土等土层。
对淤泥、淤泥质土地基应按地区经验或现场试验确定其适用性。
刚性桩复合地基中的刚性桩应采用摩擦型桩。
在使用过程中, 通过桩与土变形协调使桩与土共同承担荷载是复合地基的本质和形成条件。
由于端承型桩几乎没有沉降变形, 只能通过垫层协调桩土相对变形, 不可知因素较多, 如地下水位下降引起地基沉降, 由于各种原因, 当基础与桩间土上垫层脱开后, 桩间土将不再承担荷载。
《复合地基技术规范》（GB/T50783-2012）指出刚性桩复合地基中刚度桩应为摩擦型桩, 对端承型桩进行限制。
1.2刚性桩复合地基应从以下几个方面进行设计:1.3桩体材料1.4刚性桩复合地基中[1]的桩体可采用钢筋混凝土桩、素混凝土桩、预应力管桩、大直径薄壁筒桩、水泥粉煤灰碎石桩（CCFG桩）、二灰混凝土桩和钢管桩等刚性桩。
钢筋混凝土桩和素混凝土桩应包括现浇、预制, 实体、空心, 以及异形桩等。
1.5桩径根据沉管桩机的不同,刚性桩桩径一般设计成350mm、400mm和450mm。
不同地区可根据当地施工经验及成孔机械规格进行选用,以达到最佳挤密效果为宜1.6桩长选择桩长时应使桩端穿过压缩性较高的土层, 进入压缩性较低的土层。
1.4 桩距当刚性桩复合地基中的桩体穿越深厚软土时, 如采用挤土成桩工艺(如沉管灌注成桩) , 桩距过小易产生明显的挤土效应, 一方面容易引起周围环境变化, 另一方面, 挤土作用易产生桩挤断、偏位等情况, 影响复合地基的承载性能。
刚性桩复合地基设计和施工要点
刚性桩复合地基设计和施工要点作者：梁栋来源：《建筑工程技术与设计》2014年第32期摘要：结合工程实践，在阐述刚性桩复合地基受力机理的基础上，对其设计中桩型的选择及与柔性桩复合地基的综合应用、承载力与变形的计算及逆作施工桩基在复合地基施工中的应用等问题进行分析。
关键词：刚性桩；复合地基；设计；施工1概述软土地区建造多层及高层建筑，采用天然地基通常难以同时满足承载力与变形的双重要求。
一般采用造价较高的桩基础，尽管桩基础具有承载能力高、应力传递路径明确、地基变形小的优点，但其浪费整个或绝大部分天然地基承载力的缺点也是工程设计人员所不愿意看到的。
这样，复合地基应用的现实性和合理性就凸现出来，其主要优点有：1）充分利用土的天然承载作用，桩土共同受力，提高地基承载力和减少沉降。
2）充分利用由于地下空间建筑地下室、基坑开挖卸荷建造建筑物对地基土的应力补偿作用。
3）保护桩身的稳定，并进一步固结软弱土层；防止桩顶与底板脱开，避免负摩擦力。
4）充分利用原有的土层结构条件，灵活、合理地选择桩端持力层。
5）经济、合理地降低造价。
近年来，复合地基日益在岩土工程设计、施工中得到广泛应用和推广，对于多层建筑，则广泛地采用散体材料桩（碎石桩、砂桩等）、柔性桩（灰土桩、石灰桩、水泥土桩等）复合地基处理软土地基，取得了满意的效果，积累了丰富的设计、施工经验，特别是对柔性桩复合地基的研究有了比较成熟的设计计算及理论分析方法。
但是由于散体材料桩、柔性桩复合地基对地基承载力的提高幅度有限，难以满足亚高层及高层建筑对承载力及变形的要求。
而刚性桩复合地基具有承载力提高幅度可调范围大、变形模量高、桩体质量及耐久性有保障等优点，故可用于亚高层及高层建筑。
本文拟通过对刚性桩复合地基承载机理、设计计算及施工中一些问题的探讨为设计和进一步研究提供借鉴和参考。
2刚性桩复合地基受力机理的基本阐述桩体复合地基是在天然地基中置入竖向加筋体共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。
刚性桩复合地基处理
2.复合地基承载力计算
复合地基承载力由桩的竖向抗压承载力和桩间土地基承载力两部分组成。 由于桩土刚度 不同， 两者对承载力的贡献不可能完全同步。 一般情况下桩间土地基承载力发挥度要小一些。 复合地基承载力目前有以下几种计算方法： （1） 桩和土固定比例分担 （2） 先土后桩 （3） 先桩后土 （4） 按沉降量控制计算 （5） 变形分担 （6） 按照复合地基承载力计算公式计算 在实际工程中，一般采用按照复合地基承载力计算公式来计算。这就涉及到复合地基 承载力的修正问题[2]。刚性桩复合地基用于高层和超高层建筑时,一般有较大的基础埋深,即 有更大的边荷载,边荷载对复合地基承载力及变形有多大影响,如何合理地对其承载力进行修 正,对复合地基的设计有重要意义。 2.1 复合地基中桩的承载性状 复合地基中,桩间土表面作用着桩间土应力σ������ ,桩间土应力σ������ 在不同深度产生的附加应力, 使桩周正应力有较大的增量 ,在桩侧土中产生附加应力 ,桩身受到一个正向压力增量,桩侧阻 力也相应增大,导致桩的侧阻增加。桩间土应力产生的附加应力增量,也使桩端处垂直应力加 大,形成桩端边载效应,减少主应力差,增加桩的端阻力。 2.2 复合地基中土的承载性状 试验表明,边荷载对刚性桩复合地基桩间土承载力的提高十分明显 ,主要原因是边荷载 的作用抑制了基础外侧土体向上隆起的趋势,桩间土的侧向变形受到限制,从而使土的垂直变 形减少。另一方面由于复合地基中桩的存在,使桩间土的变形受到桩的约束,侧向变形受到制 约,从而也使土的垂直变形减少。这样,在边荷载与复合地基中桩的共同作用下,其承载力及模 量较天然地基土有十分明显的提高。 2.3 桩土荷载分担比 在有边荷载条件下,由于桩间土承载力及变形模量的提高 ,使桩土应力比降低 ,桩的荷载
表1 桩的最小中心距
刚性桩复合地基与复合桩基工作性状对比试验研究
刚性桩复合地基与复合桩基工作性状对比试验研究李俊华1，2（1．广西大学，广西南宁530004；2．广西华蓝岩土工程有限公司，广西南宁530001）现阶段，复合地基和复合桩基已经在我国工程建设领域得到了广泛的应用，并且也为社会发展带来了巨大的社会财富。
然而，目前学术界对什么是复合地基和复合桩基及它们的分类尚存争议，但这并未影响其在工程实践中的应用。
在工程的施工过程中，如何结合施工实际，选择更符合施工要求的技术是我们必须处理的问题，这就需要对复合桩基和复合地基的性质进行有效研究和分析，从而促进实际应用中的选择，提高施工质量，帮助施工企业实现最大效益。
1刚性桩复合地基复合地基可以分为3类：第一类是在对天然地基进行地基处理的过程中对部分土体进行了增强。
第二类是在对天然地基进行地基处理的过程中对部分土体进行了置换。
第三类是在对天然地基进行地基处理的过程中在部分土体中设置加筋材料，通常情况下，人工地基处理构建形成加固区，而人工地基主要则由增强体和基体这两个部分所组成，而荷载压力主要是由基体承担，同时加强体也共同承担了一定的荷载。
事实上，复合地基是现实中较为常用和理想的一种地基处理方法，它通过利用天然地基的承载力来达到减少造价的目的，特别是对于刚性桩复合地基，比如CFG 桩复合地基、混凝土桩复合地基、CM 桩复合地基等。
我们知道，因为刚性桩施工质量较高，其沉降是可控的，所以其运用前景被广泛看好。
但是在我们的工程实践中，较好的复合地基设置思想是“缺多少补多少”[2]，也就是说要充分利用天然地基的承载力，当它不够时，超出部分须采用桩基来承担，这是一种相对理想的地基优化设计，能够对天然地基的承载力进行充分地利用，以非常节省的造价满足上部结构的需求，可以说是地基处理设计的一种最高境界。
2复合桩基所谓复合桩基，它是较承台体与端承作用较小的端承摩擦桩或大桩距（一般在5～6倍桩径以上）稀疏布置的摩擦群桩共同承载的桩基础，也被叫做附加摩擦桩的补偿基础。
利用CFG桩复合地基提高地基承载力若干问题讨论
专题
利用 Ｃ Ｇ桩复合地基 Ｆ 提高地基承载力若干问题讨论
・ ・ ・ ・ 张 燕 华
（ 国民航 机 场建设 集 团公 司） 中
水泥粉煤灰 碎石桩 （ Ｆ Ｃ Ｇ桩 ）复合地基工程特性 桩 端 放 在下 面好 的 土层 上 ，可 以获 得模 量 很高 的 复合地
沉降均满足设计要求 。Ｃ Ｇ桩复合地基褥垫层采用 ２ ｃ Ｆ ０ｍ的
的 土层 上 时 ，具 有 明 显 的 端承 作 用 。
果 基础承受水平 荷载作用 ，可能造成 复合地基 中桩 发生断
裂 。另外桩 问土承载力 不能充分发 挥 ，要达 到设 计要求 的 承 载力 ，必然增加桩 的数量或长度 ，造成经济上的浪费 。 褥 垫层厚度 大 ，桩对基础 产生 的应力集 中很小 ，可 以 不考虑桩对 基础的冲切作 用 、基础 承受水 平荷 载 的作用 ， 不会发 生桩 的折断 。褥垫 层厚度 大的另外一个 好处是 ，能 充分 发 挥桩 间 土的 承载 力 。当褥 垫 层厚 度 过大 ，会导致 桩 、土应力 比等于或接近 ｌ 。此时桩承担荷载太小 担 的荷 载 占总 荷 载 的 百 分 比可 在 ４％ ～ ５ ０ ７ ％之间变化 ，使得 复合 地基承载 力提高 幅度 大并 具有很 大的可调性 。当地基 承载力较 高时 ，荷载 又不大 ，
可将桩 长设计得短一 点 ，荷 载大时桩 长可设计得 长一些 。
为 发挥 以上几 个方面 的作用 ，必须合理 确定褥垫层 厚 度 。褥垫 层厚度过小 ，桩对基础将 产生很显 著的应力集
中 ，需要考 虑桩对基础 的冲切 ，这 势必导致基 础加厚 。如
过 有限的桩长 （ ０ ｄ传递垂直荷载 。当桩长大 于某一 ６～１ ） 数值后 ，桩传递荷载的作用已显著减小 。 Ｃ Ｇ桩 像刚性 桩一样 ，可全桩长 发挥侧 阻 ，桩落 在好 Ｆ
刚性桩和柔性桩复合桩基的受力和变形性状的分析
摘要本文采用ＡＮＳＹＳ有限元软件建立了二维和三维有限元模型，主要分析和研究了刚一柔组合桩基在受到均布何在作用下的刚性桩和柔性桩的荷载分担比、桩身应力分布、地基土应力场和位移场的变化规律，同时结合白荡海小区刚柔４桩承台荷板试验，分析了刚柔复合桩基中基础垫层、基础板所起到的应力平衡和变形协调作用。
并指出碎石、砂混合垫层要比纯砂垫层使桩土共同作用的效果更好。
论文还对刚性桩和柔性桩桩长选择、刚度匹配等因素进行了研究。
本文结合工程实例，进一步地证实了刚一柔组合桩复合地基应用的可行性。
，ｆ三维有限元模型较好的反映了组合桩基础的工作性状，从后处理的应力等值线和位移等值线图可以清晰地看到组合桩基的沉降和变形以及受力特点。
本文的结论对组合桩基础的工程应用和设计有一定１的帮助。
！、，革关键词：刚柔复合桩，受力碗变形，垫层ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｓｅｔｕｐ２－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓａｎｄ３－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｒｉｇｉｄａｎｄｓｏｆｔｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｌｅｓｂｙＡＮＳＹＳ．Ｗｅｐｕｔｅｍｐｈａｓｉｓｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｌａｗｏｆｌｏａｄｒａｔｉｏ，ｐｉｌｅｓｔｒｅｓｓ，ａｎｄｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｉｅｌｄｏｆｓｏｉｌｕｎｄｅｒｅｖｅｎＩｏａｄ．Ａｔｔｈｅｓａｌｎｅｔｉｍｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｒｉｇｉｄａｎｄｓｏｆｔ４－ｐｉｌｅｓｌｏａｄｂｏａｒｄｔｅｓｔ，ｗｅａｎａｌｙｓｅｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅｓｓｂａｌａｎｃｅｄａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｈａｒｍｏｎｙｏｆｂａｓｅｃｕｓｈｉｏｎ，ａｎｄｗｅｃｏｎｃｌｕｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｕｓｈｉｏｎｏｆｇｒａｖｅｌａｎｄｓａｎｄｉｓｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈａｎｓａｎｄ．Ａｔｌａｓｔｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｌｅｎｇｔｈｃｈｏｉｃｅｏｆｒｉｇｉｄｏｎｌｙｃｕｓｈｉｏｎｏｆａｎｄｓｏｆｔｐｉｌｅｓ，ａｎｄｉｎｔｅｎｓｉｏｎｍａｔｃｈｉｎｇｅｔｃ．Ｗｅｐｒｏｖｅｄｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｒｉｇｉｄ－ｓｏｆｔｅｎｐｉｌｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｂｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｓ．３－ｄｉｍｅｎｓｔｉｏｎｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｍｏｄｅｌｒｅｆｌｅｃｔｓａｃｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｗｅｌｌ．Ｗｅｃａｎｋｎｏｗｃｌｅａｒｌｙｔｈｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｌｅｓａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｌｅｓｆｒｏｍｐｏｓｔ—ｐｒｏｃｅｓｓｓｔｒｅｓｓｉｓｏｌｉｎｅｓａｎｄｄｉＳｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｓｏｌｉｎｅｓｇｒａｐｈ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｉｌｌｂｅｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｌｅｓｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｕｓｈｉｏｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｇｉｄ－ｓｏｆｔｅｎｐｉｌｅｓｓｔｒｅｓｓ浙江大学硕Ｉ屿±位论文第一章绪论１．１工程背景桩基础是一种历史悠久的基础使用型式，在土木工程中应用非常广泛。
CFG桩复合地基工程特性分析及承载力计算
CFG桩复合地基工程特性分析及承载力计算摘要：CFG桩复合地基加固高等级公路软基就是一种新引入的软基处理方法，具有施工周期短、工后沉降小、无噪音、无振动、不排污、节约钢材等特点而得到广泛的应用。
但是由于自身的复杂性和多样性，致使群桩相互作用机理及其承载力的计算一直没有得到令人满意的研究成果。
文章对CFG桩各个组成部分进行了详细的分析，介绍了复合地基各个参数的合理取值范围，在此基础上结合相关试验进行了承载力计算公式的推演。
关键词：水泥粉煤灰碎石桩、复合地基、软基处理、工程特性、计算参数、承载力计算0 引言CFG桩即为水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合在土中灌注形成的竖向增强体。
碎石桩复合地基，处理后承载力提高系数一般在1.2~1.6之间。
而在同样的地质条件下，CFG桩复合地基的承载力提高系数可以高达2倍以上。
CFG桩具有刚性桩特点，可全桩长发挥侧阻力，桩落在好的土层上还具有明显的端承作用。
这样就可以通过增加桩长或改变桩端持力层的方式，使桩进入较坚硬的土层来提高复合地基整体的承载力，以满足不同的设计要求。
同其他刚性桩一样，CFG桩体的刚度及变形量远大于桩间土。
在通常情况下，在桩顶和基底间设置褥垫层有效调节了桩与桩间土在荷载作用下的变形，从而确保了桩与桩间土的共同工作，这充分显示出CFG桩复合地基的柔性桩特征。
CFG桩的沉降远小于桩间土的沉降，桩体上部形成负摩擦区，致使CFG桩的实际受力与基桩有着很大的区别，其计算方法和取值也就区别于传统的基桩。
1 CFG桩复合地基结构分析1.1 褥垫层褥垫层技术是复合地基的核心技术，CFG桩只有通过褥垫层才能够构成桩土复合地基。
褥垫层厚度如果过小，桩顶时将产生非常明显的应力集中，桩间土的承载作用无法得到充分的发挥。
图1 褥垫层结构褥垫层厚度如果过大，桩土的应力比值会接近1，这样桩基就失去了在CFG复合地基中存在的意义。
所以，褥垫层厚度一般设计为10~30cm，特殊情况为50cm。
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ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｐｉｌｅ
ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｇｒｏｕｎｄ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｇｒｏｕｎｄ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔ；ｐｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔａｎｄａｒｄ ｖａｌｕｅ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
２０１
工咄≥４丁－－ａ
＾ｐ
（１ １）
考虑刚性桩复合地基中单桩承载力的发挥程 度，取其发挥系数为Ａ，则复合地基中单桩承载力特 征值实际为ＡＲ。，将式（１ １）中Ｒ。替换茭’ＡＲ。，上式则 变为：
１）规定，按桩身强度控制桩的承载力计算公式
为： Ｑ≤ＡＺ妒。 （７）
正蚶≥４平
，ｌ ｐ
＾Ｒ
（１２）
式中乒为混凝土轴心抗压强度设计值（ｋＰａ）；Ｑ为 相应于作用的基本组合时单桩竖向力设计值（ｋＮ）； Ａ。为桩身横截面面积（ｉｎ２）；妒。为工作条件系数，灌 注桩取０．６～０．８。 按照混凝土强度的可靠性设计理论，考虑到结 构中混凝土实体强度与立方体强度的差异，《混凝 土结构设计规范》（ＧＢ ５００１０－－２０１０）规定混凝土的 立方体抗压强度标准值与混凝土轴心抗压强度标准 值之间存在下列关系： 工ｋ＝０．８８ａ。ｌａ。Ｚｕ．ｋ
（８）
通过比较式（６）和式（１２）发现，２个公式右侧 相同，而左侧，式（６）为桩体试块立方Ｉｚ【抗压强度平 均值，式（１２）为混凝土立方体抗压强度标准值。在 这里对式（６）和式（１２）的差别做一说明。 １）刚性桩复合地基增强体桩身强度确定采用 正。的背景 复合地基增强体种类很多，有碎石桩、砂桩、土 桩、灰土桩、旋喷桩、搅拌桩、夯实水泥土桩、ＣＦＧ 桩、灌注桩等类型，相应地也构成了多种类型复合地 基。按照增强体材料性状，复合地基可分为散体材 料桩复合地基和有粘结强度桩复合地基两大类。对 有粘结强度桩复合地基，桩体强度变化幅度很大，从 ０．３ＭＰａ一３０ＭＰａ，其受力性状差别也很大。因此，对 有粘结强度桩可细分为３类，即低粘结强度桩、中等 粘结强度桩和高粘结强度桩；也可分为两类，即中低 粘结强度桩和高粘结强度桩。中低粘结强度桩包括 水泥土类桩，如搅拌桩、旋喷桩、夯实水泥土桩，高粘
定ＣＦＧ桩复合地基桩体试块抗压强度平均值应满 足下式要求：
辟
丘。≥３≠ ｎ
ｐ
（５）
式中：工。为桩体试块（边长１５０ｍｍ立方体）标准养护 ２８ｄ的立方体抗压强度平均值（ｋＰａ）；Ｒ。为单桩竖向 承载力特征值（ｋＮ）；Ａ。为桩身横截面面积（ｍ２）。 由于复合地基增强体是复合地基受力的主要构
万方数据
第３期
ｓｔａｔｉｃ ｌｏａｄ ｔｅｓｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｇｒｏｕｎｄ ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｐｉｌｅ
ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ
ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ
ｔｏ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｃｕｂｅｓ，ＳＯ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｉｓ
工。，ｋ＝４ＡＲ。／Ａｐ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ
ａｒｅ
ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｄｅ
ｆｏｒ
ｏｎ
Ｇｒｏｕｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｏｆ
Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｐｉｌｅ ｂｅａｒｉｎｇ
［作者简介］张东刚（１９６６．），男，教授级高工
【联系方式】ｚｄ９３０００＠１６３．ｃｏｒｎ
万方数据
１４
建筑科学 根据《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ ７９—
第３０卷
钻杆尺寸确定，对于长螺旋钻机，施工的桩径通常在 ３５０ｍｍ～６００ｍｍ之间，一般取４００ｍｍ左右。桩长ｚ。 的确定需考虑两方面因素：其一根据勘察报告提供
ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃ，ｄｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｏｒ ｂｅ ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｂｙ ｃｏｎｃｒｅｔｅ．ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｈｏｕｌｄ
ｓｔａｎｄａｌ‘ｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ
ｃｕｂｅｓ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｖａｌｕｅ ｏｆ
ｉｎ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
ｒｏｕｎｄ ｄｅｓｉｇｎ．
ｍｅｅｔ ｔｈｅ
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ａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｓ
Ｆｉｒｓｔｌｙ ｉｔ ｈａｓ
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ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｉｌｅ
ｐ结强度增强体复合地基承载力 特征值应按式（１）计算：
Ｒ
，ｐｋ＝Ａｍ—≠＋卢（１一ｍ）Ｚｋ
，１ ｐ
（１）
的土质分布情况，选择承载力高、压缩性低的稳定土 层作为桩端持力层，进而确定桩底标高和桩长；其二 在确定桩长时，还需考虑桩机施工设备能力。目前 对长螺旋钻孔管内泵压成桩工艺，当施工桩径为 ４００ｍｍ时桩长最大可达３０ｍ，工程应用一般不宜超 过２４ｍ。桩长、桩径确定后可根据式（２）求出单桩 承载力特征值尺¨再根据式（１）确定置换率，进而
第３０卷第３期 ２０１４年３月
建
巍
科
学
Ｖ０１．３０，Ｎｏ．３
Ｍａｒ．２０１４
ＢＵｌＬＤＩＮＧ ＳＣＩＥＮＣＥ
【文章编号］１００２－８５２８（２０１４）０３－００１３－０５
刚性桩复合地基增强体强度设计分析
张东刚，李 涛，张 震，陈耀光，李
帅（中国建筑科学研究院地基所，北京１０００１３）
［摘要］增强体强度等级是复合地基设计的一个重要参数。增强体强度计算时需确定单桩承载力特征值，而单桩承载 力特征值确定应同时满足复合地基承载力和变形要求，并取承载力和变形计算中确定的单桩承载力特征值的较大值作为增 强体强度计算的依据；对高粘结强度桩，增强体采用商品混凝土时，桩身强度的确定不应采用混凝土立方体抚压强度平均值 工。，而应采用混凝土立方体抗压强度标准值工“，即桩身强度计算公式应为，ｃ“＝４ＡＲ。／Ａ。。按照《建筑地基睑理技术规范》 （ＪＧＪ ７９—２０１２）要求，复合地基工程验收时要求进行单桩静载荷试验，本文分析了静载荷试验中影响单桩承载力的因素，并给 出复合地基设计计算时单桩承载力特征值取值的建议。 ［关键词］复合地基；增强体；桩身强度计算；标准值；检测 ［中图分类号］ＴＵ
式中：ｎ，为加固区范围土层分层数；ｎ：为沉降计算 深度范围内土层总的分层数；Ｐ。为对应于荷载效应 准永久组合时基础底面处的附加压力（ｋＰａ）；Ｅ。。为 基础底面下第ｉ层土的压缩模量（ＭＰａ），应取土的 自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段 计算；ＯＺｉ、ａＨ为基础底面计算点至第ｉ层土、第ｉ一１ 层土底面范围内平均附加应力系数；砂。为沉降计算 修正系数。 加固区复合土层的模量提高系数ｆ可由式（４） 确定：
（４）
（３）
变形，重新计算，确定新的桩长ｆ。：，计算单桩承载力 Ｒ。：，通过提高工。。来增大模量提高系数以及加固区 范围，直到计算复合地基变形量满足ｓ≤［ｓ］要求。 由此确定满足复合地基变形要求的单桩承载力特征 值Ｒ。：。 比较满足复合地基承载力要求确定的Ｒ。。与满 足复合地基变形要求确定的Ｒ。：，取两者间较大值 作为增强体桩身强度设计需确定的单桩承载力特征 值。
张东刚，等：刚性桩复合地基增强体强度设计分析
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件，是保证复合地基工作的必要条件，必须保证其安 全度。在有关标准材料的可靠度设计理论基础上， 《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ ７９—２０１２）比《建筑 地基处理技术规范》（ＪＧＪ ７９—２００２）适当提高了增 强体桩身强度的设计要求，规定对有粘结强度复合 地基增强体桩身强度应满足下式：
工作条件系数下增强体单桩承载力特征值与混凝土 立方体抗压强度标准值之间的关系见表ｌ。
表１
工作条件系数与立方体抗压强度标准值关系
丘。≥４竿
，１ ｐ
（６）
从表１中可以看出，当工作条件系数取０．７时，
曰
式中：Ａ为单桩承载力发挥系数，可取０．８—０．９。 将刚性桩复合地基增强体作为混凝土构件，参 考桩基础强度控制要求，上述公式推导过程如下： 根据《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ ５０００７—
式中坑。。为复合地基承载力特征值（ｋＰａ）；工。为处理 后桩间土承载力特征值（ｋＰａ）；ｍ为面积置换率；Ａ、 ＪＢ为单桩承载力和桩间土承载力发挥系数；Ａ。为桩 身横截面面积（ｍ２）；Ｒ。为单桩承载力特征值（ｋＮ）， 可根据式（２）确定。
Ｒ。＝Ｍ，∑“＋ｇ。Ａ，
ｉ＝ｌ
（２）
求出桩间距，桩间距宜为３ｄ～５ｄ。 按照上述步骤，可确定在满足复合地基承载力
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［文献标识码］Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｇｒｏｕｎｄ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｗｉｔｈ Ｒｉｇｉｄ Ｐｉｌｅｓ
Ｚｈａｎｇ Ｄｏｎｇｇａｎｇ，Ｌｉ Ｔａｏ，Ｚｈａｎｇ Ｚｈｅｎ，Ｃｈｅｎ Ｙａｏｇｕａｎｇ，Ｌｉ Ｓｈｕａｉ
特征值厶。条件下的桩长ｆ，。、桩径ｄ、桩间距Ｓａ和单