复合地基处理方法课程课件
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第五章 地基处理第一讲.ppt
5.1 概述
一、地基常见问题 二、地基处理对象 三、地基处理目的 四、地基处理定义 五、地基处理方法
一、地基常见问题
包括以下四个方面： 1．地基强度及稳定性问题：地基的抗剪强度不足引
起局部或整体剪切破坏。 2．压缩及不均匀沉降问题：引起开裂。 3．渗漏问题：大坝地基，基坑开挖降水，防洪… 4．液化问题：地震、机器、车辆的振动以及波浪作
4）其他高压缩性土 饱和松散粉细砂(包括部分粉土)也应属于软弱 地基范畴。其在动力荷载(机械振动、地震等)重复 作用下将产生液化；基坑开挖时也会产生管涌。
不良地基 主要受力层由具有特殊工程性质的土层组成，
这些土层包括：湿陷性黄土、膨胀土。 1）湿陷性黄土
在我国西北和华北地区分布很广，其颗粒以粉 粒为主，颗粒间主要由碳酸盐、硫酸盐和氯化物等 可溶性盐逐渐浓缩、沉淀形成的胶结物所胶结， 孔隙比在1.0左右。天然黄土强度一般很高，能直立 成壁，压缩性也较低。但遇水后，由于水膜增厚和 颗粒间盐类胶结物质溶于水而使土的结构破坏，从 而突然发生显著的沉陷，强度也迅速降低。
路基滑坡 由于路基下伏软土地基，因其强度不够而导致路基滑坡。
因地基不均匀沉降导致墙体开裂
地基沉降变形因其路面开裂
大坝渗漏
渗漏产生的问题： 1）蓄水水位下降； 2）产生流土、管涌，大坝失事
地面塌陷
路基路面塌陷
岩溶塌陷引起桩基折断
二、地基处理对象
1.软弱地基 淤泥及淤泥质土地基，即软土地基 冲填土地基 人工填土地基 高压缩性土地基
3）杂填土 主要是人类在生产和生活活动中，堆填建筑垃
圾、工业废料、生活垃圾等杂物形成的填土。这些 土的组成物质中，建筑垃圾性能较为稳定，工业垃 圾遇水会发生变化；生活垃圾成分极为复杂，混合 不均匀。杂填土性质与堆填年龄有关，填龄较短者 往往是欠固结，一般填龄达到五年左右的杂填土， 性质才逐渐趋于稳定。杂填土大多疏松且不均匀， 在同一场地的不同位置，其承载力和压缩性往往有 较大差异。
《复合地基简述》PPT课件
第 2章
复合地基理论概要
（Composite Subgrade)
一、概述 二、作用机理和破坏模式 三、复合地基应力特征 四、桩体复合地基承载力计算 五、复合地基沉降计算 六、基础刚度和垫层对桩体复合地基性状的影响
一、概述
1、概念
复合地基一般指由两种刚度（或模量）不同材料 （桩体和桩间土）所组成，在相对刚性基础下两者共 同分担上部荷载并协调变形（包括剪切变形）的地基。 其研究方法是在众多根桩所加固地基中，选择一 根桩及其影响的桩周土所组成的单元体作为研究对象。
4）挤密作用
砂桩、土桩、夯实桩、砂石桩等由于施工过程中对桩 周土具有挤密作用；生石灰桩由于其材料吸水、发热和膨 胀等作用，对桩周土也具有挤密作用；据有关资料，其它 类桩也对桩周土具有挤密作用，但其效果尚需进一步研究。
5）加筋作用
各种桩土复合地基不 仅可提高地基土的承 载力外，还可提高土 体的抗剪强度，增加 土坡的抗滑能力。
桩土应力比是复合地基的一个重要设计参数，它关系 到复合地基承载力和变形计算，它与荷载 水平桩土模量 比、桩土面积 置换率、软地 基土的强度、 桩长固结时间 和垫层情况等 因素有关。
复合地基的p--n关系曲线（桩与土的模量影响）
n与桩土模量比的关系 应力一定时，Ep/Es 越大，n越大
碎石桩复合地基n与m 的关系
2、确定桩体极限承载力ppf
a. 桩体极限承载力ppf 可通过现场试验确定（首 选）。 b. 无试验资料时，对刚性桩复合地基和柔性桩复 合地基，桩体极限承载力可采用类似摩擦桩极 限承载力计算式计算，其表达式为：
p pf ( fSa Li Байду номын сангаас Ap R) / AP
按上式计算桩体极限承载力外，尚需计算桩身 材料强度允许的单桩极限承载力，即：
复合地基理论概要
（Composite Subgrade)
一、概述 二、作用机理和破坏模式 三、复合地基应力特征 四、桩体复合地基承载力计算 五、复合地基沉降计算 六、基础刚度和垫层对桩体复合地基性状的影响
一、概述
1、概念
复合地基一般指由两种刚度（或模量）不同材料 （桩体和桩间土）所组成，在相对刚性基础下两者共 同分担上部荷载并协调变形（包括剪切变形）的地基。 其研究方法是在众多根桩所加固地基中，选择一 根桩及其影响的桩周土所组成的单元体作为研究对象。
4）挤密作用
砂桩、土桩、夯实桩、砂石桩等由于施工过程中对桩 周土具有挤密作用；生石灰桩由于其材料吸水、发热和膨 胀等作用，对桩周土也具有挤密作用；据有关资料，其它 类桩也对桩周土具有挤密作用，但其效果尚需进一步研究。
5）加筋作用
各种桩土复合地基不 仅可提高地基土的承 载力外，还可提高土 体的抗剪强度，增加 土坡的抗滑能力。
桩土应力比是复合地基的一个重要设计参数，它关系 到复合地基承载力和变形计算，它与荷载 水平桩土模量 比、桩土面积 置换率、软地 基土的强度、 桩长固结时间 和垫层情况等 因素有关。
复合地基的p--n关系曲线（桩与土的模量影响）
n与桩土模量比的关系 应力一定时，Ep/Es 越大，n越大
碎石桩复合地基n与m 的关系
2、确定桩体极限承载力ppf
a. 桩体极限承载力ppf 可通过现场试验确定（首 选）。 b. 无试验资料时，对刚性桩复合地基和柔性桩复 合地基，桩体极限承载力可采用类似摩擦桩极 限承载力计算式计算，其表达式为：
p pf ( fSa Li Байду номын сангаас Ap R) / AP
按上式计算桩体极限承载力外，尚需计算桩身 材料强度允许的单桩极限承载力，即：
地基处理第6讲复合地基基本理论讲解
（2）在荷载作用下，基体和增强体共 同承担荷载的作用。
前一特征使它区别于均质地基，后一 特征使它区别于桩基础。形成复合地基的 条件是基体与增强体在荷载作用下，通过 两者变形协调，共同分担荷载。
6.2 复合地基的常用型式 6.2 Types of Composite Ground
复合地基常用型式分类如下：
在进行复合地基设计时一定要因地制宜， 不能盲目套用一般理论，应该以一般理 论作指导，结合具体工程进行精心设计。
6.3 复合地基的常用概念
6.3 Basic Concepts of Composite Ground
1. 复合地基面积置换率
(Replacement Ratio of Area)
1．增强体设置方向
（1）竖向；
（2）水平向；
（3）斜向。
2．增强体材料
（1）土工合成材料；
如土工格栅、土工织物等；
（2）砂石桩；
（3）石灰桩、水泥土桩等；
（4）CFG桩和低强度混凝土桩等；
（5）两种以上竖向增强体
（多元复合地基）；
（6）水平向和竖向增强体
复合模量表征复合土体抵抗变形的能
力，数值上等于某一应力水平时复合地基 应力与复合地基相对变形之比。通常复合 模量可用桩抵抗变形能力与桩间土抵抗变 形能力的某种叠加来表示。计算式为
Esp mE p (1 m)Es
式中 E p ——桩体压缩模量；
Es ——桩间土压缩模量；
Esp ——复合模量。
下， 假设桩顶应力为σp，桩间土表面应 为σs，则桩土应力比为
n p /s
前一特征使它区别于均质地基，后一 特征使它区别于桩基础。形成复合地基的 条件是基体与增强体在荷载作用下，通过 两者变形协调，共同分担荷载。
6.2 复合地基的常用型式 6.2 Types of Composite Ground
复合地基常用型式分类如下：
在进行复合地基设计时一定要因地制宜， 不能盲目套用一般理论，应该以一般理 论作指导，结合具体工程进行精心设计。
6.3 复合地基的常用概念
6.3 Basic Concepts of Composite Ground
1. 复合地基面积置换率
(Replacement Ratio of Area)
1．增强体设置方向
（1）竖向；
（2）水平向；
（3）斜向。
2．增强体材料
（1）土工合成材料；
如土工格栅、土工织物等；
（2）砂石桩；
（3）石灰桩、水泥土桩等；
（4）CFG桩和低强度混凝土桩等；
（5）两种以上竖向增强体
（多元复合地基）；
（6）水平向和竖向增强体
复合模量表征复合土体抵抗变形的能
力，数值上等于某一应力水平时复合地基 应力与复合地基相对变形之比。通常复合 模量可用桩抵抗变形能力与桩间土抵抗变 形能力的某种叠加来表示。计算式为
Esp mE p (1 m)Es
式中 E p ——桩体压缩模量；
Es ——桩间土压缩模量；
Esp ——复合模量。
下， 假设桩顶应力为σp，桩间土表面应 为σs，则桩土应力比为
n p /s
《复合地基技术规范》课件
展望未来发展方向
加强基础理论研究
深入研究复合地基的力学性能 和变形机理，为未来技术的发
展提供理论支撑。
探索新型复合地基
针对不同工程需求，研发新型 复合地基，提高地基处理效果 和工程安全性。
推广智能化监测技术
利用物联网、大数据等先进技 术，实现对复合地基的实时监 测和预警，提高工程管理的智 能化水平。
外观质量
复合地基表面平整，无裂缝、起 皮等明显缺陷。
尺寸偏差
复合地基的尺寸偏差应在允许范 围内。
承载力
复合地基的承载力应满足设计要 求，且在规定荷载下的沉降量不
超过允许值。
06
《复合地基技术规范》实 施建议与展望
实施建议
制定详细的实施计划
加强培训与宣传
为确保《复合地基技术规范》的顺利实施 ，应制定详细的实施计划，明确责任分工 和时间节点。
分类
根据增强体的不同，复合地基可以分为散体材料复合地基、柔性材料复合地基 和刚性材料复合地基。
复合地基的优点与局限性
承载力提高
通过在地基中增加增强体，可以 提高地基的承载能力。
变形控制
复合地基可以有效控制地基的变 形，减少不均匀沉降。
复合地基的优点与局限性
施工简便
复合地基的施工方法相对简单，易于 操作。
强化国际交流与合作
积极参与国际学术交流和技术 合作，引进国外先进技术和管 理经验，推动我国复合地基技
术的发展。
与其他相关规范的协调性
1 2
确保与国家标准的协调一致
《复合地基技术规范》应与国家相关标准保持协 调一致，避免出现标准冲突和重复。
促进与其他行业规范的衔接
《复合地基技术规范》应与其他相关行业规范进 行衔接，确保不同行业之间的协同合作。
2复合地基PPT.
初期
复合地基一词最早 出现在1962年，用来形 容采用碎石桩加固的地 基
后来
深层搅拌法和高压 喷射注浆法的应用，人 们开始重视水泥土桩复 合地基的研究
2.复合地基概念与分类
复合地基
（1）概念：
复合地基（composite foundation）是指部分土体被增强 或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担上 部荷载并协调变形的人工地基。
(2)复合地基桩体破坏模式
复合地基
复合地基中，桩体破坏模式可分为以下4种：刺 入破坏、鼓胀破坏、整体剪切破坏和滑动破坏
图2-6 复合地基中桩体可能破坏模式 (a) 刺入破坏；(b) 鼓胀破坏；(c) 整体剪切破坏；(d) 滑动破坏
复合地基
破坏模式
a.刺入破坏（图2-6a） 桩体刚度较大，地基土强度较
竖直向增强 复合地基
斜向增强 复合地基
图2-3 复合地基常用的形式
长短桩复 合地基
3. 复合地基特点
复合地基
复合地基与天然地基比较： 复合地基加固区是由增强体和基体两部分组成，是非 均质和各向异性的，该特点使复合地基区别于均质地 基。
垫 层
天然地基
复合地基
图2-4 地基——复合地基区别
复合地基与桩基比较
复合地基
2.2 复合地基的作用机理与破坏模式
（1）复合地基作用机理 1）桩体作用
复合地基承载力和整体刚度高于原地基，沉降量有所减少。
2) 垫层作用
可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。
3)加速固结作用
除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速地基的固结外，水 泥土类和混凝土类桩在某种程度上也可加速地基固结。
柔性桩复合地基—如石灰桩、土（或灰土）桩；
《地基处理方法》课件
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总结词：工程安全可靠
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详细描述：桥梁地基处理工程严格遵循相关规范和标准， 确保了工程的安全可靠，为桥梁长期稳定运行奠定了坚实 基础。
05
地基处理的发展趋势与展望
地基处理技术的现状与问题
现状
目前地基处理技术已经取得了长足的进步，但仍存在一些问题，如处理效果不稳定、施工周期 长、成本高等。
某桥梁地基处理工程实例
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总结词：技术创新
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详细描述：在桥梁地基处理中，采用了新型的桩基和扩基 技术，提高了桥梁基础的稳定性和安全性。
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总结词：环境保护
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详细描述：在施工过程中，注重环境保护，采取了有效的 水土保持措施，减少了对周边环境的负面影响。
详细描述
由于建筑物的基础直接承受建筑物的重量和外力，因此地基的稳定性对建筑物的安全至 关重要。通过合理、科学的地基处理，可以显著提高建筑物的稳定性和耐久性，从而延 长建筑物的使用寿命，降低维护成本。同时，良好的地基处理还可以减少对周围环境的
影响，保护生态环境。
02
地基处理方法
换土垫层法
总结词
通过更换软弱土层，提高地基承载力
总结词：综合处理 总结词：施工难度大 总结词：社会效益突
详细描述：针对商业大厦的复杂地质条件，采用了多种 地基处理方法，如桩基、扩基、换填和注浆等，实现了 综合处理。
详细描述：由于商业大厦规模较大，且地质条件复杂， 地基处理施工难度较大，需要高超的施工技术和严格的 质量控制。
详细描述：商业大厦作为城市地标建筑，其稳定的地基 为城市形象和社会稳定做出了突出贡献。
总结词：工程安全可靠
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详细描述：桥梁地基处理工程严格遵循相关规范和标准， 确保了工程的安全可靠，为桥梁长期稳定运行奠定了坚实 基础。
05
地基处理的发展趋势与展望
地基处理技术的现状与问题
现状
目前地基处理技术已经取得了长足的进步，但仍存在一些问题，如处理效果不稳定、施工周期 长、成本高等。
某桥梁地基处理工程实例
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总结词：技术创新
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详细描述：在桥梁地基处理中，采用了新型的桩基和扩基 技术，提高了桥梁基础的稳定性和安全性。
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总结词：环境保护
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详细描述：在施工过程中，注重环境保护，采取了有效的 水土保持措施，减少了对周边环境的负面影响。
详细描述
由于建筑物的基础直接承受建筑物的重量和外力，因此地基的稳定性对建筑物的安全至 关重要。通过合理、科学的地基处理，可以显著提高建筑物的稳定性和耐久性，从而延 长建筑物的使用寿命，降低维护成本。同时，良好的地基处理还可以减少对周围环境的
影响，保护生态环境。
02
地基处理方法
换土垫层法
总结词
通过更换软弱土层，提高地基承载力
总结词：综合处理 总结词：施工难度大 总结词：社会效益突
详细描述：针对商业大厦的复杂地质条件，采用了多种 地基处理方法，如桩基、扩基、换填和注浆等，实现了 综合处理。
详细描述：由于商业大厦规模较大，且地质条件复杂， 地基处理施工难度较大，需要高超的施工技术和严格的 质量控制。
详细描述：商业大厦作为城市地标建筑，其稳定的地基 为城市形象和社会稳定做出了突出贡献。
软基处理方法复合桩基课件
软基处理方法复合桩 基课件
目录
CONTENTS
• 软基处理方法介绍 • 复合桩基介绍
01 软基处理方法介绍
换填法
总结词
一种简单易行的软基处理方法
详细描述
换填法是通过将软弱土层去除，换填为强度较高的材料，如砂石、矿渣等，以 提高地基承载力和减少沉降。
堆载预压法
总结词
一种利用外部荷载改善软基的方 法
技术先进、质量可靠
详细描述
该桥梁跨越河流，地质条件差，存在软土层和砂土层。通过采用复合桩基处理方法，提 高了桩基的承载力和稳定性，减少了桩基沉降和侧移的风险，保证了桥梁施工质量和安
全。
案例三：某大型厂房地基处理工程
总结词
高效施工、节约成本
VS
详细描述
该大型厂房位于工业园区，地质条件复杂， 存在大量软土和杂填土。通过采用复合桩 基处理方法，缩短了施工周期，提高了施 工效率，同时节约了地基处理成本，为企 业的生产和经营创造了有利条件。
制定详细的施工工艺规程，确保桩基 施工过程中的各项工艺参数符合要求。
质量检测标准
承载能力
复合桩基的承载能力应满足设计 要求，静载试验结果应符合相关
规范标准。
完整性
桩身应完整、无断裂、缩颈等问题， 低应变检测和声波检测结果应符合 相关规范标准。
密实度与连续性
桩身混凝土的密实度、连续性应良 好，声波检测结果应符合相关规范 标准。
施工要点
严格控制钻孔参数
钻孔深度、直径和垂直度应符合设计要求，以确保桩基的质量。
钢筋笼制作与安装注意事项
钢筋笼的制作应严格按照设计图纸进行，安装时应确保其位置准确、 牢固。
混凝土浇筑要点
浇筑混凝土时应分层浇筑、振捣密实，确保桩基的强度和稳定性。
目录
CONTENTS
• 软基处理方法介绍 • 复合桩基介绍
01 软基处理方法介绍
换填法
总结词
一种简单易行的软基处理方法
详细描述
换填法是通过将软弱土层去除，换填为强度较高的材料，如砂石、矿渣等，以 提高地基承载力和减少沉降。
堆载预压法
总结词
一种利用外部荷载改善软基的方 法
技术先进、质量可靠
详细描述
该桥梁跨越河流，地质条件差，存在软土层和砂土层。通过采用复合桩基处理方法，提 高了桩基的承载力和稳定性，减少了桩基沉降和侧移的风险，保证了桥梁施工质量和安
全。
案例三：某大型厂房地基处理工程
总结词
高效施工、节约成本
VS
详细描述
该大型厂房位于工业园区，地质条件复杂， 存在大量软土和杂填土。通过采用复合桩 基处理方法，缩短了施工周期，提高了施 工效率，同时节约了地基处理成本，为企 业的生产和经营创造了有利条件。
制定详细的施工工艺规程，确保桩基 施工过程中的各项工艺参数符合要求。
质量检测标准
承载能力
复合桩基的承载能力应满足设计 要求，静载试验结果应符合相关
规范标准。
完整性
桩身应完整、无断裂、缩颈等问题， 低应变检测和声波检测结果应符合 相关规范标准。
密实度与连续性
桩身混凝土的密实度、连续性应良 好，声波检测结果应符合相关规范 标准。
施工要点
严格控制钻孔参数
钻孔深度、直径和垂直度应符合设计要求，以确保桩基的质量。
钢筋笼制作与安装注意事项
钢筋笼的制作应严格按照设计图纸进行，安装时应确保其位置准确、 牢固。
混凝土浇筑要点
浇筑混凝土时应分层浇筑、振捣密实，确保桩基的强度和稳定性。
多元复合地基法课件
为辅；在第二类多桩型复合地基中，主桩的数量较少，仅
布置在节点或荷载较大处，其主要目的是减小沉降，地基
承载力提高主要依靠次桩的置换作用。
多元复合地基法
四、双向增强体复合地基
双向增强体复合地基由水平向的增强体和竖向的增 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 向单桩型复合地基(见图15-2)；如果竖向的增强体有两种 或两种以上的桩型，那么可以称之为双向多桩型复合地 基（见图15-3）。
（3）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。
多元复合地基法
• 3 多桩型复合地基承载力检测（间接法）
所谓间接法就是分别对主桩或次桩进行 单桩或复合地基静载荷试验，然后利用多桩 型复合地基的承载力计算公式计算出多桩型 复合地基的承载力。
多元复合地基法
15.3.4 多桩型复合地基法的工程实践 15.3.4 Case Histories of Multi-pile Composite Foundation
多元复合地基法
• 2. 第二类多桩型复合地基沉降计算方法
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 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 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。
g
15.3.1 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
m1 Ap'1 / Ae
m2 Ap' 2 / Ae
As AeAp'1Ap'2
多元复合地基法
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加筋作用主要是指厚度不大的软弱土层，桩体可穿过整个软弱土层达到 其下的硬层上面．此时，桩体在外荷载的作用下就会产生一定的应力集中现 象，从而使桩间土承担的压力相应减小，其结果与天然地基相比，复合地基 的承载力会提高，压缩量会减小，稳定性会得到加强，沉降速率会加快，还 可用来改善土体的抗剪强度，加固后的复合桩土层将可以改善土坡的稳定性， 这种加固作用即通常所说的加筋作用。
第三篇 复合地基处理方法
按人工 地基类
型
均质地基处理方法 复合地基处理方法
均质软加固土部分
第六章 复合地基基本理论
一、复合地基的定义与分类 1.定义 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。
2.复合地基的分类
钢或钢筋砼桩 >50
CFG桩 20～50
水泥搅拌桩（含 水泥5%～12%）
3～12
石灰桩 2.5～5
碎石桩 1.3～4.4
（4）原地基土强度：原地基土强度越高，n越小；原地 基土强度低，n越大；
（5）桩长：桩土应力比n，随桩长增大而增大，但达到 临界值Lc后，n值几乎不再增大；
（6）时间：n随时间的延续逐渐增大，这是由于桩间土 的固结和蠕变使荷载向桩体集中。
结论：复合地基
Ep Es1 不可压缩层
复合地基的组成： 天然地基土 桩体 砂石垫层
垫层是保证形成复合地基 的措施，但不是必要条件。
刚性基础
Ep
最软弱土层
Es1 相对好土层 Es2
Ep>Es1 Es2>Es1
根据Ep、Es1、Es2之间 的大小关系分析判断
三、复合地基作用机理与破坏模式
（一）作用机理
（二）复合地基破坏模式
破坏过程：
（1）桩间土首先 破坏引起复合地基全 面破坏；
（2）桩体首先破 坏引起复合地基全面 破坏；
（3）桩体与桩间 土同时发生破坏。
(a)刺入破坏 (c)整体剪切破坏
(b)鼓胀破坏 (d)滑动破坏
四、复合地基的常用概念
（一）面积置换率
1. 复合地基置换率（m）：桩体横截面积（Ap）与该桩 体所承担的加固面积（A）的比值，m=Ap/A。
（三）桩土荷载分担比 桩土荷载分担比：桩、土分担荷载的比例。
式中
Pp —— 桩承担的荷载； Ps —— 桩间土承担的荷载； P —— 总荷载。
桩土荷载分担比和桩土应力比的关系： （1）已知桩土荷载分担比
（2）已知桩土应力比
δp
1
mn m(n
1)
δs
1m 1 m(n 1)
（四）复合模量 定义：复合模量表征复合土体抵抗变形的能力，数值上等 于某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。
——区别于桩基础。
2.复合地基的形成条件
形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过
变形协调共同承担荷载作用。
刚性基础
可压缩层 Es2
Ep>Es1
Ep
Ep>Es2
Es1
结论：复合地基
刚性基础
不可压缩层
Ep>Es1
Ep
分析结果：难以形成复
Es1
合地基。
刚性基础
Ep>Es1 Ep>Es2
垫层 Es2
4. 垫层和加筋作用
垫层作用主要是指在较厚的软弱土层中，桩体没有打穿该软弱土层，这 样，整个复合地基对于没有加固的下卧层起到垫层的作用，经垫层的扩散作 用将建筑物传到地基上的附加应力减小，作用于下卧层的附加应力趋于均匀， 从而使下卧层的附加应力在允许范围之内，这样就提高了地基的整体抵抗力， 减少了沉降。
2. 布桩形式与面积置换率的关系
正方形布置：
网格状布置：
等边三角形布置：
（二）桩土应力比 1．桩土应力比（n）：在某一荷载作用下，单位面积上桩
体和土体所受竖向平均应力之比。
2．影响桩土应力比的因素 （1）荷载水平； （2）复合地基面积置换率：m增大，n减小。
（3）桩土模量比：桩土模量比增大，桩土应力比近于线 性增长。
（1）按增强体方向和材料性质分类
复合 地基
水平向增强体复合地基 竖向增强体复合地基
桩体复合地基
散体材料桩复合地基 粘结材料桩复合地基
加筋土地基
桩体复合地基
碎石桩 砂桩 矿渣桩
特点：桩身材料无粘聚力， 单独不能成桩，需依靠周 围土体的围箍作用才能形 成桩体。
特点：桩体有较强粘聚力，但 模量和刚度远比混凝土小，在 大荷载作用下会变形过量甚至 断桩。
粘结材料桩
柔性桩
刚度较一般柔性桩大， 但明显小于一般混凝土 桩
（半）刚性桩
土桩 灰土桩 石灰桩 水泥土搅拌桩 粉体喷射搅拌桩 旋喷桩
CFG桩 树根桩
水平向增强复合地基
竖直向增强复合地基
斜向增强复合地基
长短桩复合地基
复合地基常用的形式
（2）按基础刚度和垫层分类
刚性基础下复合地基
无垫层 有垫层（柔性）
（1）桩土应力比等于桩土模量比
式中 Es′——加固后桩间土模量。 （α——桩间土承载力提高系数）
则
（2）按承载力提高系数计算 由： 得
式中 ζ——承载力提高系数 从而
五、竖向增强体复合地基承载力
（一）复合地基承载力由静载荷试验确定 荷载试验的操作与天然地基时相同。当实际基础埋深与和
压板差别大时，应作宽、深度修正。
1.挤密作用 砂桩、土桩、石灰桩、碎石桩等在施工过程中，由于振动、 挤压、排土等原因，可对桩间土起到一定的密实作用。石灰桩 具有吸水、发热和膨胀特性，对桩间土同样起到挤密作用。 2.加速固结作用 碎石桩、砂桩具有良好的透水性，可以加速地基的固结， 水泥土类和混凝土类桩在一定程度上也可以加速地基固结。 3. 置换作用
柔性基础下复合地基
无垫层 有垫层（刚性）
刚性基础与柔性基础下复合地基承载性状不同：柔性基 础下复合地基的桩土荷载分担比要比刚性基础下的复合地基 小，而其沉降要比刚性基础大。
二、复合地基特点及形成条件
1.复合地基特点
（1）加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均 质、各向异性的。
——区别于均质地基。 （2）在荷载作用下，基体和增强体共同直接承担荷 载的作用。
Esp mEp (1 m)Es
或
Esp 1 m(n 1)Es
式中
Ep——桩体压缩模量； Es——桩间土压缩模量； Esp——复合模量； n——桩土应力比；
m——置换率。
实际工程中，桩的模量直接测定比较困难。实用中可通过 假定桩土模量比等于桩土应力比，或者采用复合地基承载力的 提高系数计算复合模量。
第三篇 复合地基处理方法
按人工 地基类
型
均质地基处理方法 复合地基处理方法
均质软加固土部分
第六章 复合地基基本理论
一、复合地基的定义与分类 1.定义 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。
2.复合地基的分类
钢或钢筋砼桩 >50
CFG桩 20～50
水泥搅拌桩（含 水泥5%～12%）
3～12
石灰桩 2.5～5
碎石桩 1.3～4.4
（4）原地基土强度：原地基土强度越高，n越小；原地 基土强度低，n越大；
（5）桩长：桩土应力比n，随桩长增大而增大，但达到 临界值Lc后，n值几乎不再增大；
（6）时间：n随时间的延续逐渐增大，这是由于桩间土 的固结和蠕变使荷载向桩体集中。
结论：复合地基
Ep Es1 不可压缩层
复合地基的组成： 天然地基土 桩体 砂石垫层
垫层是保证形成复合地基 的措施，但不是必要条件。
刚性基础
Ep
最软弱土层
Es1 相对好土层 Es2
Ep>Es1 Es2>Es1
根据Ep、Es1、Es2之间 的大小关系分析判断
三、复合地基作用机理与破坏模式
（一）作用机理
（二）复合地基破坏模式
破坏过程：
（1）桩间土首先 破坏引起复合地基全 面破坏；
（2）桩体首先破 坏引起复合地基全面 破坏；
（3）桩体与桩间 土同时发生破坏。
(a)刺入破坏 (c)整体剪切破坏
(b)鼓胀破坏 (d)滑动破坏
四、复合地基的常用概念
（一）面积置换率
1. 复合地基置换率（m）：桩体横截面积（Ap）与该桩 体所承担的加固面积（A）的比值，m=Ap/A。
（三）桩土荷载分担比 桩土荷载分担比：桩、土分担荷载的比例。
式中
Pp —— 桩承担的荷载； Ps —— 桩间土承担的荷载； P —— 总荷载。
桩土荷载分担比和桩土应力比的关系： （1）已知桩土荷载分担比
（2）已知桩土应力比
δp
1
mn m(n
1)
δs
1m 1 m(n 1)
（四）复合模量 定义：复合模量表征复合土体抵抗变形的能力，数值上等 于某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。
——区别于桩基础。
2.复合地基的形成条件
形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过
变形协调共同承担荷载作用。
刚性基础
可压缩层 Es2
Ep>Es1
Ep
Ep>Es2
Es1
结论：复合地基
刚性基础
不可压缩层
Ep>Es1
Ep
分析结果：难以形成复
Es1
合地基。
刚性基础
Ep>Es1 Ep>Es2
垫层 Es2
4. 垫层和加筋作用
垫层作用主要是指在较厚的软弱土层中，桩体没有打穿该软弱土层，这 样，整个复合地基对于没有加固的下卧层起到垫层的作用，经垫层的扩散作 用将建筑物传到地基上的附加应力减小，作用于下卧层的附加应力趋于均匀， 从而使下卧层的附加应力在允许范围之内，这样就提高了地基的整体抵抗力， 减少了沉降。
2. 布桩形式与面积置换率的关系
正方形布置：
网格状布置：
等边三角形布置：
（二）桩土应力比 1．桩土应力比（n）：在某一荷载作用下，单位面积上桩
体和土体所受竖向平均应力之比。
2．影响桩土应力比的因素 （1）荷载水平； （2）复合地基面积置换率：m增大，n减小。
（3）桩土模量比：桩土模量比增大，桩土应力比近于线 性增长。
（1）按增强体方向和材料性质分类
复合 地基
水平向增强体复合地基 竖向增强体复合地基
桩体复合地基
散体材料桩复合地基 粘结材料桩复合地基
加筋土地基
桩体复合地基
碎石桩 砂桩 矿渣桩
特点：桩身材料无粘聚力， 单独不能成桩，需依靠周 围土体的围箍作用才能形 成桩体。
特点：桩体有较强粘聚力，但 模量和刚度远比混凝土小，在 大荷载作用下会变形过量甚至 断桩。
粘结材料桩
柔性桩
刚度较一般柔性桩大， 但明显小于一般混凝土 桩
（半）刚性桩
土桩 灰土桩 石灰桩 水泥土搅拌桩 粉体喷射搅拌桩 旋喷桩
CFG桩 树根桩
水平向增强复合地基
竖直向增强复合地基
斜向增强复合地基
长短桩复合地基
复合地基常用的形式
（2）按基础刚度和垫层分类
刚性基础下复合地基
无垫层 有垫层（柔性）
（1）桩土应力比等于桩土模量比
式中 Es′——加固后桩间土模量。 （α——桩间土承载力提高系数）
则
（2）按承载力提高系数计算 由： 得
式中 ζ——承载力提高系数 从而
五、竖向增强体复合地基承载力
（一）复合地基承载力由静载荷试验确定 荷载试验的操作与天然地基时相同。当实际基础埋深与和
压板差别大时，应作宽、深度修正。
1.挤密作用 砂桩、土桩、石灰桩、碎石桩等在施工过程中，由于振动、 挤压、排土等原因，可对桩间土起到一定的密实作用。石灰桩 具有吸水、发热和膨胀特性，对桩间土同样起到挤密作用。 2.加速固结作用 碎石桩、砂桩具有良好的透水性，可以加速地基的固结， 水泥土类和混凝土类桩在一定程度上也可以加速地基固结。 3. 置换作用
柔性基础下复合地基
无垫层 有垫层（刚性）
刚性基础与柔性基础下复合地基承载性状不同：柔性基 础下复合地基的桩土荷载分担比要比刚性基础下的复合地基 小，而其沉降要比刚性基础大。
二、复合地基特点及形成条件
1.复合地基特点
（1）加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均 质、各向异性的。
——区别于均质地基。 （2）在荷载作用下，基体和增强体共同直接承担荷 载的作用。
Esp mEp (1 m)Es
或
Esp 1 m(n 1)Es
式中
Ep——桩体压缩模量； Es——桩间土压缩模量； Esp——复合模量； n——桩土应力比；
m——置换率。
实际工程中，桩的模量直接测定比较困难。实用中可通过 假定桩土模量比等于桩土应力比，或者采用复合地基承载力的 提高系数计算复合模量。