复合地基作用机理及沉降计算[详细]
散体材料桩复合地基沉降计算方法探讨
．
形基础上建立 的沉降计算方法 ， 将散体 桩横 向变形 用在极 限状态 分析 当中。
（ ６ ）
，
卢
１
；
。
２ 沉 降计 算方 法
因此 ， 重要 的一 点是 如何 求得 合理的 ｎ 值， 也可 以说是 口 。 郭蔚东 应用应力剪胀理论 ， 提出了考虑 到桩土剪胀性 的桩 ２ ． １ 复合模 量 法 散体材料 桩复合 地基 桩土模 量 比不大 ， 桩 土应 力 比也 不大 ， 土应力 比和沉降折减 系数 的简 明实用计算公式 。 张定 根据刚性基 础下 复合地基 中桩 与土 在荷 载作用 下 变 桩 土变形 协调 ， 桩周 土与 桩体 的强度 发挥基 本一 致 ， 因此实 际 工 形 的连续性 和协 调性 ， 分析 桩与 土 的应 力与 应变关 系， 并建 立 桩 程中沉 降量一般用复合模量法。 土应力 比表达式及复合地基 的沉 降折减 系数计算 公式 。 复合 地基 的沉降模量按下式计算 ：
（ ３ ） 这种情 况应 力分布 近似 于均质地 基 。故 对散体 材料 桩复 合地 基
宜按均质地基计算较为合理 、 简便 、 实用 。 其中， Ｗ为载荷板形状 系数 ； Ｅ为弹性 模量 ； 为泊松 比； Ｐ为 的应力 分布 ，
平均荷 载 ， ｋ Ｐ ａ 。 对 于刚性基 础 ， 盛崇 文认 为 Ｅ
中散体材料桩 （ 如振冲碎 石桩 、 砂桩等 ） 由于技术简单 、 施工 简便 ， 得到越来越广 泛的应用 。但 由于散体材料 桩复合地基 的复 杂性 ，
其沉 降计算 的理论 还不成熟 。
＝
（ ５ ）
其 中， 日为载荷 Ｐ对碎石桩的影响深度 ； ｓ为单桩载 荷试验对
cfg桩复合地基的机理与设计计算
CFG桩复合地基的机理与设计计算CFG桩复合地基的机理与设计计算摘要：阐述了CFG桩复合地基的加固机理，明确了CFG桩的计算方法和设计参数。
关键词：CFG桩；地基处理；复合地基中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：The mechanism and design of CFG PileCompound Foundation*Liu YuanqingAbstract：This article recommends the mechanism of the CFG Pile Compound Foundation,and also the design parameters together with the calculation method.Key words: CFG Pile;Foundation treatment;Composite foundation一、前言CFG（Cement Fly-ash Gravel）桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是一种由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有可变粘结强度的桩。
这种处理方法是通过在碎石体中添加以水泥为主的胶结材料，以及增强混合料的和易性并有低标号水泥作用的粉煤灰，同时还加入适量改善级配的石屑，从而使桩体获得胶结强度并从散体材料桩转化为具有某些刚性桩特点的高粘结强度桩[1]。
通过调整水泥掺量及配比，其强度等级可在C5-C30之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。
二、CFG桩复合地基的作用机理CFG桩与桩间土、褥垫层一起形成了复合地基，而CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，褥垫层将上部基础传来的基底压力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩间土，使二者共同受力。
同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载[2]。
复合地基
复合地基示意图
粉喷桩复合地基
（2）复合地基分类
复合地基
1）根据地基中增强体的方向分类
水平向增强体复合地基:土工聚合物、金属材料格栅等 形成的复合地基 。 竖向增强体复合地基:桩体复合地基
。
均质人工地基
双层地基
水平向增强 体复合地基
竖直向增强 体复合地基
图2-2 人工地基分类
2）复合地基中桩的分类
4)挤密作用
在施工过程中由于振动、挤压、排土等原因，可使桩间土起到一定 的密实作用。
5)加筋作用
各种复合地基除了可提高地基的承载力和整体刚度外，还可提高 土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。目前在国内的深层搅拌 桩、粉体喷搅桩和砂桩等以被广泛地用于高速公路等路基或路堤 。 的加固，这都利用了复合地基中桩体的加筋作用。
σp
σs
图2－8复合地基计算简图
3.复合模量
复合地基
复合地基加固区由桩体和桩间土两部分组成，呈 非均质。在复合地基计算中，为了简化计算，将加 固区视作一均质的复合土体，则复合地基的复合模 量Esp： Esp=m Ep+(1-m) Es (2-4a) (2-4b)
或
Esp=〔1+m(n-1)Es
式中:Esp—复合地基压缩模量,MPa ； m—复合地基面积置换率； n—桩土应力比； Ep—桩体压缩模量,MPa； Es—土体压缩模量, MPa 。
K2—反映复合地基中桩间土实际极限承载力的修正系数 ，可能大于1.0，也可能小于1；
λ1— 反映桩的极限承载力发挥程度的系数，若桩体先达到极限强度引起复合 地基破坏，则λ1 ＝1.0，否则，桩间土先达极限强度则λ1 ﹤1.0； λ2— 反映桩间土的极限承载力发挥程度的系数，在0.4－1.0之间 ;
路堤荷载下刚性桩复合地基沉降计算
图 １ 刚性桩复合地基变形示意图
土的变形模量 Ｅ， 面积 ， 置换率 为 ｍ， 垫层变形模量 ，
２ 基本假 定
厚度 ｈ。垫层顶部受均 布荷载 Ｐ 作用在桩顶的荷载为 ｃ ， Ｐ， Ｄ 作用在土体的均布荷载为 Ｐ， ｓ 垫层压缩后的厚度变为
ｈ 。取坐标原点在桩顶 ， 以压应力为正。
值的区域越来越大 ， 土体提供的桩端阻力也不断增加 ， 即下刺人变形不断增加。这样下卧层提供的桩端阻力 和 中性点 以下的正摩 阻力 与 中性点 以上 的 负摩 阻 力 和
桩顶荷载平衡。当然这个平衡随土体的固结变形 和桩 体的刺人变形经历一个反复循环 、 协调的过程。由于土 体的固结沉降总是大于桩体的沉降， 所以中性点总是不 断下移。最后， 、 桩 土分担的荷载达到一个近似静止的 平衡 状态 ， 由此可 确定相应 的 中性 点位置 、 桩土应力 比。 如果上部荷载是不断增大的， 土体表面的沉降即桩的上 刺人 变形加 大 ， 桩身 承担 的荷 载越 来 越大 ， 刺人 变 则 下 形也不断加大， 接近桩的极 限承载力时， 桩的沉降急剧 加大 ， 此时桩 端 的下刺 人量 远 大 于桩 顶 的上 刺人 量 ， 下
土体固结变形的发展， 桩端土体侧摩阻力达到极限值 ， 桩端开始出现下刺人变形 ， 下卧层土体提供桩端阻力。 随着这个过程的发展 ， 中性点以下桩侧摩阻力达到极限
已在地基处理工程中得到广泛应用 。刚性 桩复合地 基， 由于桩 体 强 度具 有可 调性 ， 避 免散 体 材 料桩 可
（ 石桩 、 碎 砂桩 ） 低 强 度 材料 桩 （ 灰 桩 、 土 桩 ） 及 石 灰 由
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２ ２
西部探矿工程
２０ 年第 ７ ０７ 期
路堤 荷 载 下 刚性 桩 复合地 基 沉 降计 算
水泥砂石复合桩的作用机理与沉降计算
理 。并对其沉降进行估算，沿用前人方法将沉降计算分为复合土沉降和下卧层沉降两部分 ，计算 下卧层沉降时分为软饱和土、正常固结粘土及砂性土三种情形。 关键词 砂石桩 搅拌桩 复合地基 沉降计算 分为两个部分 ：桩土形成 的复合地基层 的沉 降量 Ｓ ，下卧层沉降量 Ｓ ，则总沉降量为 Ｓ Ｓ ＋ ＝ ． （ 图 Ｉ。 ｓ 见 ： ）
＝４ ［一 ｅ ｍｏ１ 互 ２ ￣ Ｚ １
缩系数 ，ａ ＝ ｔ
（ ３ ）
Ｃ １ｏｌ卉 ）Ｐ为 卧 有 自 应 ， ２ ＋・ （ ，。 下 层 效 重 力 ２ ｇ
Ｐ为下卧层所受净压力 ，ｔ 为时间。
式中 — 积 缩 数， 乏 口为 ３ 结 ｍ 体 压 系 ｍ＝ ， 压 — 论
式中 Ｅ ，ｎ ，Ａ——混凝 土搅拌 桩 桩体 变形模 。 。 。 量 ，根数 ，单桩截面面积； Ｅ ，ｎ ， ２ Ａ ——砂 石 桩 桩体 变 形 模 量 ，根 数 ，单桩截面面积； Ｅ——桩间土的压缩模量；
△ｉ Ｐ——第 层复合地基底 面处 的附加应力
增量 ；
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全 国中文核心期 刊
路 基工程
２０ 年第 １ （ ０７ 期 总第 １ 期 ） ３ ０
侧 向位移。按现有计算方法 ，一般都采用分层总和 法 ，笔者认为对于不同性质的下卧层土不宜采用 同 种方法计算 ，宜按以下几种情况计算 。 （ ）软土层较厚 ，桩未穿过软土层 ，即下卧 １ 层为饱和软土层 ，这时可近似将其上部的砂石桩视 为排水层 ，根据太沙基固结理论 ，下卧层沉降量为 （ ）式 。 ３
一
Ｐ ——下卧层净 荷载 （ 括上部 荷载 及复合 ’ 包 地基 自重 ） ； 应变 因数 （ 求法见文献 ［ ］ ８ ） ３ ：１９ ； 第ｉ 土层 中心处的弹性模量 ；
CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析
CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析地基承载力和沉降计算方法是土木工程中非常重要的一部分，用于评估土壤的承载能力以及对于建筑物沉降的影响。
CFG桩作为复合地基的一种常用技术，在地基处理中发挥了重要作用。
CFG桩是一种由水泥、砂、石子和土壤混合而成的桩，可以大大增强地基的承载能力和抗沉降性能。
它的计算方法主要包括两个方面：承载力计算和沉降计算。
对于CFG桩的承载力计算，一般可以采用静力计算法和动力计算法两种方法。
静力计算法是基于经验公式和土力学原理进行计算的，常用的方法有极限平衡法和弹性理论法。
极限平衡法主要是通过平衡桩身和土体的力学平衡条件来求解承载力，适用于桩身较短、直径较小的情况；弹性理论法则是根据桩身和土体之间的相互作用关系，将桩身和土体分别看作弹性体进行计算，适用于桩身较长、直径较大的情况。
这两种方法都需要根据地质条件和桩身参数进行合理的假设和简化，得到最终的承载力。
动力计算法是根据桩身在施工过程中的振动特性，通过动力学原理来计算桩身的承载力。
这种方法对于大型土质桩非常适用，因为其振动特性与承载力之间有非常明显的关系。
常用的动力计算方法有动力触探法和声波法，通过触探记录或声波反射的方法，来确定桩身与土体之间的相互作用关系，进而得到承载力。
对于CFG桩的沉降计算，主要包括桩身的弯矩和桩身的变形两个方面。
桩身的弯矩可以通过力学原理和弹性理论进行计算，包括承载力引起的弯矩和地基沉降引起的弯矩。
这些弯矩可以根据桩身的几何形状和土体的力学参数进行计算，从而得到桩身的弯矩分布。
桩身的变形则主要包括弯曲变形和剪切变形两个方面。
弯曲变形可以通过弹性理论和结构力学进行计算，包括弯曲刚度和弯曲角度等。
剪切变形则是指桩身由于承载力引起的横向位移和扭转变形，在计算中可以采用土力学和结构力学的方法进行估算。
需要注意的是，CFG桩的复杂性和土地多样性在计算中会引入很多不确定因素，因此在实际应用中需要结合现场试验和经验数据，进行合理的校核和验证。
复合桩地基沉降量计算方法分析
复合桩地基沉降量计算方法分析摘要：复合桩地基的沉降计算是岩土工程领域研究的热点问题。
文章结合工程实例，采用等效天然地基沉降计算方法和加权模量沉降计算方法分别对cfg桩和素混凝土夯扩桩组合的复合桩地基沉降量进行计算，并与工程沉降的实际测量结果比较。
结果表明：等效天然地基沉降计算方法计算值误差小，适合复合桩地基沉降计算。
关键词：复合桩地基沉降计算比较中图分类号：tu4 文献标识码：a 文章编号：地基与基础是工程结构的根基，又是地下隐蔽工程，关于它的设计施工直接关系建筑物的安危。
近年来在各类出现的建筑工程事故中，地基事故居于首位。
一旦发生地基基础事故，补救非常困难。
因此对地基基础的设计应当采取严谨科学的分析方法。
复合桩地基是将两种或两种以上不同的桩型按照设计组合与地基土共同构成的人工地基，它是20世纪末由我国提出的一种新的复合地基设计理念。
复合桩基充分利用单一桩型复合地基优点及桩间土的承载力，它能够大幅度提高复合地基承载力，起到强度与变形相协调，做到安全性与经济性的有机结合 [1-2]。
由于我国地质条件的差异，加之复合桩基理论的不成熟，在地基沉降量计算理论方面存在争议和未解决的问题。
本文以实际工程为例，分别以等效天然地基沉降计算方法与加权模量沉降计算方法计算复合地基的沉降量，并与实际观测结果进行比较，分析特定的地质环境下两种计算方法的差异。
1沉降量计算方法分析目前复合桩地基沉降计算通常采用的方法是将组合桩复合地基加固区中桩及桩周围的土视为复合土体，用复合模量表征加固区土体的压缩性，采用分层总和法计算加固区、非加固区各区域的变形，各区域变形的总量为复合桩地基最终的沉降量。
按各向同性均质线性变形体理论求附加应力；将加固区分为加固区ⅰ（两种桩型共同加固的区域）和加固区ⅱ（仅有单一桩型加固的区域）。
复合桩地基在加固ⅰ区，由于复合地基中桩体之间的夹持效应，桩间土和桩体之间共同沉降，在ⅱ区由于长桩的变形模量较大，桩身与土体之间不能共同沉降，当长桩桩端无坚硬土层时，长桩桩尖对桩端土体存在一定的塑性刺入量。
第2章 复合地基理论
地基处理
2.2 复合地基的作用机理与破坏模式
（1）复合地基的作用机理 ①桩体作用；②加速固结作用；③振密、挤密作用 ④加筋作用；⑤垫层作用
（2）复合地基的破坏模式
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
（1）面积置换率
f. 时间 ②桩土应力比n的计算公式 a. 模量比公式
b. Baumann（1974）公式
c. Priebe公式
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
d. Rowe剪胀理论的改进公式
如不考虑桩间土的剪胀性则式（2-9）变为:
e. 据复合地基和天然地基载荷试验p-s曲线推算公式
（3）复合模量
地基处理
2.4 复合地基承载力
（1）散体材料桩桩体承载力计算
①侧向极限应力法 ②被动土压力法 ③Brauns计算式 桩体极限承载力为：
根据极限承载力可由式（2-16）得出承载力标准值：
地基处理
2.4 复合地基承载力
（2）柔性桩桩体承载力
①按桩体材料强度计算
单桩竖向承载力标准值： ②按土的支持力计算 （3）刚性桩桩体承载力 （4）复合地基承载力
（3）桩身压缩量法
地基处理
Thank you
地基处理
复合地基置换率m为：
复合地基置换率分别为：
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
（2）桩土应力比 桩土应力比n为： ①影响桩土应力比的因素 a. 荷载水平
b. 桩土模量比
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
c. 复合地基面积置换率 d. 原地基土强度 e. 桩长
复合地基
水泥土桩体与桩间 土应力应变关系
复合地基的二次屈服现象
4 复合地基承载力计算（桩体复合地基）
4.1桩体复合地基承载力计算模式
复合地基的承载力特征值的估算：
f spk
Ra = mf pk + b (1- m) f sk = m + b (1- m) f sk Ap
4.2 桩体极限承载力计算
1、粘结材料桩极限承载力计算
（1）成桩时的挤密作用 （2）振动、扰动引起的孔压升高，土体强度下降，而后的触变恢复。 （3）桩体材料对桩间土的影响。（吸水、放热、离子交换等） （4）桩体透水时的排水固结作用。
以上因素大多是使桩间土极限承载力高于天然地基承载力
2、桩间土极限承载力计算方法 通常桩间土极限承载力取相应的天然地基极限承载力值。 除载荷试验或查规范外，常用Skempton极限承载力公式计算：
水 下 的 碎 石 桩 复 合 地 基
碎石桩复合地基
强夯置换复合地基
码头
机场
2 复合地基的分类与形成条件
（1）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。
均质人工地基
双层地基
水平向增强 复合地基
竖直向增强 复合地基
（2）根据复合地基工作机理可作下述分类；
散体材料桩复合地基 柔性桩复合地基 竖向增强体复合地基 粘结材料桩复合地基 半刚性桩复合地基 复合地基 刚性桩复合地基 水平向增强体复合地基
初期
主要 指天 然地基 中 设 置碎石 桩而 形成的 碎 石桩复合地基
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
复合地基定义的争论
复合地基承载力与沉降变形
4.1 CFG桩复合地基承载力
根据工程地质条件情况，基底位于第⑤层细 砂层，地基承载力特征值为220kPa。为了减 小变形量，宜选第⑾细砂层为桩端持力层。 设计桩径410mm，桩长23.0m，经计算单桩承 载力特征值可以达到900KN。如果按正方形 1.50m×1.50m布桩，复合地基承载力特征值 就可以达到560kPa。
度82.65m，筏板厚1.80m；西北东三面为裙房，地上3层，
地下2层，建筑高度22.75m，筏板厚1.20m；南侧为纯地
下室，没有地上结构。两塔间距21.4m，结合部地上19层 全部架空， 荷载全部由两个塔楼的核心筒负担。由于这 种特殊的结构设计，使得基底反力特别不均匀，其标准 值最大值达到698.7kPa，而最小值只有24.1kPa。
3 增强体单桩竖向承载力特征值可按下式估算:
（ 7.1.5-2 ）
7.3.3 水泥土搅拌桩设计应符合下列规定： 第3 款 单桩承载力特征值…应使由桩身材料强度
确定的单桩承载力不小于由桩周土和桩端土的抗 力所提供的单桩承载力。
（7.3.3）
二、复合地基承载力计算
7.l.6 有粘结强度复合地基增强体桩身强 度应满足式(7.1.6-1）的要求。当复合地 基承载力进行基础埋深的深度修正时,增强 体桩身强度应满足式(7.1.6-2)的要求。
经多次试算，最终确 定 CFG 桩 复 合 地 基 平 面布置：核心筒位置 1.30m×1.30m正方形 布桩；核心筒外围 1.50m×1.50m正方形 布桩；裙房和纯地下 室及两塔结合部中间 不需要布桩。
A塔楼CFG桩平面布置 见右图。（B塔楼与A 塔楼相同。）
经高层建筑地基与基础协同分析后最终确定两塔楼的最 大沉降量4.39cm，两栋主楼与周围裙房、两塔结合部及 纯地下室之间的差异沉降不超过0.001L，建筑物的整体 倾斜不大于0.0025。在变形满足设计要求后，再计算复 合地基承载力，也能满足设计要求。（实际已经不需要了）
地基处理-2.复合地基理论概要
第二章 复合地基理论概要
思考题
1. 简述复合地基的定义和分类. 2．简述复合地基与浅基础、桩基础在荷载传递路线方面的差别，试 说明什么是复合地基的本质。 3．简述桩体复合地基承载力的计算思路。 4．简述复合地基沉降计算方法。 5．评述刚性基础下桩体复合地基和柔性基础下桩体复合地基性状的 差异。 6．分析垫层对复合地基性状的影响。
第二章 复合地基理论概要
2.2 桩体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
对散体材料桩复合地基，桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所能提供的 最大侧限力。 散体材料桩在荷载作用下，桩体发生鼓胀，桩周土进入塑性状态，可通过 计算桩间土侧向极限应力计算单桩极限承载力。其一般表达式可用下式表示：
计算桩侧土体所能提供的最大侧 向极限力常用方法有Brauns(1978)计 算式，圆筒形孔扩张理论计算式等. Brauns认为，在荷载作用下，桩体产 生鼓胀变形。桩体的鼓胀变形使桩周 土进入被动极限平衡状态，桩周土极 限平衡区如图a:
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.1 概述
Dr. Han WX
从工程应用看，复合地基已与浅基础和桩基础成为土木工程建设中常用的 三种地基基础形式。
复合地基中的水平向增强体复合地基、散体材料桩复合地基、柔性桩复合地 基和刚性桩复合地基的荷载传递机理是不同的，它们的设计计算方法也不同， 在以下几节分别加以介绍。
第二章 复合地基理论概要
2.3 水平向增强体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.3 水平向增强体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.4 复合地基沉降计算
对复合地基检测结果不满足承载要求的分析及处理
对复合地基检测结果不满足承载要求的分析及处理摘要：复合地基在建筑工程地基施工中已经成为一种常用的技术方案，复合地基是在基土中设置桩体或者加筋材料，借助挤密、固结、置换等作用强化地基的承载力，避免地基下沉。
但复合地基会因为设计缺陷，桩体质量不达标，或者桩土结构不合理等因素，而导致其不能满足承载力要求，在这种情况下要通过试验掌握复合地基承载力缺口，增加桩体密度，改善桩土结构，进而弥补复合地基承载力不足的问题。
关键词：复合地基；检测结果；不满足承载要求；处理措施引言：复合地基由基土和桩体（或者加筋材料）构成，这两个组成部分都可提供一定的承载力，形成建筑物的基础施工平台。
施工单位在复合地基施工结束之后需对其承载力做严格的检测，在工程实践中常常因为桩体质量不达标、设及不合理或者桩体数量不足等因素的制约，导致复合地基的承载力未达到施工需求。
工程设计和施工单位需针对复合地基的特点，掌握造成其承载力不足的常见原因，然后制定出科学的处理对策。
一、复合地基及其作用机理（一）复合地基天然地基的承载力相对较差，于是在地基设计中在天然地基中设置加筋材料，或者采用其他类型的优质材料置换天然地基，最终形成复合地基，其特点是包括增强体和天然基土体两个部分，承载力上远超由基土构成的天然地基。
复合地基类型多样，加筋土复合地基是在水平方向上设置加筋体，桩体复合地基是在天然基土中设置桩体，常用的桩体类型为CFG桩、旋喷桩、预应力管桩、水泥搅拌桩等。
图1显示了常用复合地基的结构示意图，目前以竖直向增强复合地基应用最为广泛。
复合地基与桩基础、均值地基的核心区别在于基土和增强体共同承担建筑物载荷。
图1 常用复合地基示意图（二）复合地基的作用机理1.挤密作用复合地基中将桩基础打入地面，借助桩基的挤压作用提高基土的密实性，同时加密的基土又能对桩基础产生强大的反作用力，当上层建筑物载荷作用在桩基础上时可产生显著的摩擦阻力，并且借助摩擦力抵消建筑载荷。
水泥土搅拌桩复合地基沉降组成及其计算方法研究
２ ８ ３・
工 程 科 技
水泥土搅拌桩复合地基沉降组成及其计算方法研究
陈莉娟 靳 凯 朝
（ 商丘工学院建筑工程 系， 河南 商丘 ４ ６ ０ ） ７ ００
摘 要： 水泥土搅拌桩复合地基是地基 处理 的常用方法 ， 对复合 地基 沉降组成及常见的 几种 沉降方法进行 了分析 ， 出了以沉 降为 提 主的设计思路 ， 并为复合地基的设计和施 工提 出了建议 。 关键 词 ： 水泥土搅拌桩复合地基 ； 降计算 ； 沉 方法 １水泥土搅拌桩复合地基的概念 基 的总沉降量 ｓ可表示为两部分之和，即 ｓ ｓ＋ ： ＝ ｓ 至今提 出的复合 地基是承受建筑物上部荷载 的土壤层 ， 当天然地基不能满足设 地基沉 降实用计算方法 中 ， 下卧层压缩量 Ｓ， 对 大都采用 分层 总和 计 要 求 时需 对 地 基 进 行 处 理 形 成 人 工 地 基 。 过 处理 的人 工地 基 可 法 计 算 ， 对 加 固 区范 围 内 土层 的 压 缩 量 Ｓ ， 针 对 各 种 复 合 地 基 经 而 ． 则 分为三类 ： 均质地基 、 多层地基和复合地基 。 复合地基是 指天然地基 的特点采用一种或几种计算 方法计算 。 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 ３１ ． 加固区土层压缩量 Ｓ 的计算方法 置加 筋材料所形成 的人 工地基 。总之 ， 凡是在软土地基 中用各种手 （） １复合模量法（ ） Ｅ法 段加入增 强体 ， 使增强体与天然地基 共同组成 以提高地基强度 和降 将复合地基加 固区 中增强体和基体两部分视 为一 复合土体 ， 采 用 复合压缩模量 Ｅ 来评 价复合土体 的压缩量 。将加 固区土层分成 低 土体压缩性 为主要 目的的人工地基 ， 统称为复合 地基 。 复合地基有 两个基本特点 ：加 固区是 由基体 （ ａ ． 天然地基 土体 ） Ｎ层 ，每层复合 土体 的复合压缩模量为 Ｅ 加固区上层压缩量表达 和增 强体两部分组成 的， 具有非均质性及各 向异 性的特点 。ｂ在结 劫 ： ． 构荷 载作 用下 ， 基体和增强体共同承担荷载 的作用 。前一特征使 复 （ ’ １ 合地基区别于均质地基 ， 后一特征使复合地基 区别 于桩地 基。从某 种意义上讲 ， 复合地基介于均质地基和桩基之 间。在诸 多复合 地基 式中 ： ｉ ｉ △Ｐ 一第 层复合地基平 均荷载密度 中， 深层水泥土搅拌桩复合地基是最典型的复合地基。 Ｈ一第 ｉ ｉ 层复合土层的厚度
复合地基作用机理及沉降计算[详细]
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桩体 1．采用单桩及桩间土承载力计算
桩间土
pcf K11mp pf K 2 2 (1 m) psf
式中
ppf ——单桩极限承载力； psf —— 天然地基承载力； K1 —— 反映复合地基中桩体实际极限承载力与单桩极限承载力不同的修正
系数，一般大于1.0；
K2 —— 反映复合地基中桩间土实际承载力与天然地基极限承载力不同的修 正系数，根据具体工程情况确定，可能大于1.0，也可能小于1.0；
（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。
——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
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
第4章复合地基
第4章 复合地基第四章 复合地基主要内容 主要内容4.1 概述 4.2 复合地基的承载力 4.3 复合地基沉降4.1 概述第4章 复合地基一、复合地基的概念4.1 概述复合地基composite subgrade ：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荷 载的地基。
增强体和周围地基土协调变形，共同承担上 部结构传下来的荷载。
二、复合地基分类复合地基根据地基中增强体的设 置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两大类。
4.1 概述第4章 复合地基水平向增强体复合地基就是在地基中水平向铺设各种加筋 材料，如土工织物、金属材料、土工格栅、竹筋等形成的复合 地基。
加筋材料的作用是约束地基土侧向位移，增强土的抗剪 能力，防止地基土侧向挤出。
竖向增强体复合地基中的竖向增强体习惯上称之为桩，因 此又称为桩体复合地基。
竖向增强体复合地基根据竖向增强体 的性质和成桩后的刚度分为三类：柔性桩复合地基、半刚性桩 复合地基和刚性桩复合地基。
柔性桩复合地基 竖向增强体复合地基 半刚性桩复合地基 复合地基 水平向增强体复合地基 刚性桩复合地基4.1 概述第4章 复合地基三、复合地基与桩基的区别 1、承载特性 桩基上部荷载全部由桩承担，复合地基上部荷载由桩和桩 间土共同承担。
2、构造特征4.1 概述第4章 复合地基四、复合地基作用机理复合地基在施工阶段的作用机理主要表现为挤密效应和 排水固结效应，工作阶段的作用机理主要表现为桩体效应、 垫层效应和加筋效应。
①挤密效应：竖向增强体复合地基在施工过程中将桩位 处的土部分或全部的挤压到桩侧，使桩间土体挤压密实。
②排水固结效应：增强体透水性强，是良好的排水通 道，能有效地缩短排水距离，加速桩间饱和软粘土的排水固 结。
③桩体效应：复合地基中桩体刚度大，强度高，承担的 荷载大，能将荷载传到地基深处，从而使复合地基承载力提 高，地基沉降量减小。
复合地基
刚性基础
Ep
Es1
右图中，在荷载作用下，刚 Es2 性基础下的桩和桩间土沉降量相 同，可保证桩和土共同直接承担 图中：Ep>Es1， Ep>Es2 其中Ep为桩体模量； 荷载。
Es1为桩间土模量； Es2为加固区下卧层 土体模量。
右图中，桩落在不可压缩层 上，且未设置垫层。在荷载作用 下，开始时增强体和桩间土体中 的竖向应力大小大致上按模量比 分配，但是随着土体产生蠕变， 荷载向增强体上转移。特别是遇 地下水位下降等因素，桩间土体 进一步压缩，可能不再承担荷载。 在这种情况下两者难以共同承担 荷载，也就是说桩和桩间土不能 形成复合地基。
大，而后者路堤材料刚度往往比增强体材料刚度小。
理论研究和现场实测表明刚性基础下和路堤下复合
地基性状具有较大的差异。
为叙述方便，将填土路堤下复合地基称为柔 性基础下复合地基。柔性基础下复合地基的 沉降量远比刚性基础下复合地基的沉降大。 为了减小柔性基础复合地基的沉降，应在桩
体复合地基加固区上面设置一层刚度较大的
对增强体材料，水平向增强体多采用土工合成材
料，如土工格栅、土工织物等；竖向增强体可采用
砂石桩、水泥土桩、土桩与灰土桩、CFG 桩等。 在建筑工程中，桩体复合地基承担的荷载通常是 通过钢筋混凝土基础传给的，而在路堤工程中，荷 载是由刚度比钢筋混凝土基础小得多的路堤直接传
递给桩体复合地基的。前者基础刚度比增强体刚度
结论：采用粘结材料桩，特 别是采用刚性桩复合地基时需要 重视复合地基的形成条件的分析。 这是当前复合地基应用中必须重 视的问题。
Ep>Es1， Ep>Es2
复合地基简述
L/d
桩的长径比L/d与n的关系曲线
n随着L增加而增大，但当桩长达到某一值时，n值基本上不再
增加。为此，存在一有效桩长Lo的概念。
碎石桩复 合地基n 与t的关系 曲线
建筑物施工过程中碎石桩 复合地基实测n与t的变化 情况Biblioteka 四、桩体复合地基承载力计算
1、复合地基极限承载力pcf ：
在桩体未有贯穿整个软弱土层时的复合地基中，垫层 的作用尤其明显。 3）加速固结作用 除碎石桩和砂桩具有良好的透水性，可加速地基的固 结外，水泥土类、混凝土类桩也可加速地基的固结。 Cv=k(1+e。)/γw· a t=2.47H2/Cv 式中：Cv－固结系数；k－渗透系数；e。－天然孔隙比； γw－水的重度；a－压缩系数；H－土层固结的厚 度；T－最终沉降完成所需时间。 水泥土类桩使k降低，同时使a减小，而且后者的减小 幅度要前者为大。
二、作用机理和破坏模式
1、作用机理
1）桩体作用 由于桩体的强度较桩间土为大，在刚性基础等量变形 时，地基中的应力将按材料的模量进行分布，在桩体上产 生应力集中现象，大部分荷载由桩体承担，桩间土上应力 减少。 2）垫层作用 桩与桩间土组成的复合层，由于其性能优于原天然地 基，它可起到类似垫层的换土、均匀地基应力、增大应力 扩散角的作用。
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 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：
复合地基沉降计算方法的分析与说明
复合地基沉降计算方法的分析与说明摘要：复合地基的设计主要关心的是承载力和沉降问题，实际工程中，存在很多承载力满足，而由于沉降过大而造成地基无法正常工作的案例，大量研究表明，复合地基很大一部分都是有沉降进行控制的。
所以对沉降的计算成了复合地基设计的关键。
复合地基沉降计算方法多种多样，既有理论分析方法也有试验方法和数值计算方法，设计中如何甄别采用哪种计算方法，既需要工程人员具有扎实的基本功，也需要具有丰富的工程经验。
关键词：复合地基；沉降；计算方法0 引言近些年随着经济建设快速发展，建筑行业得到前所未有的发展，建筑高度和建筑设计及施工难度不断地被刷新。
建筑物难度的增加，对地基基础问题也带来的极大的挑战，同时也促使地基基础设计的快速发展。
以前很多建筑由于建设楼层不高，功能简单，通常荷载不大，故通常将建筑物直接建在天然地基上，并且事实证明，这些建筑物至今仍很好的工作着。
但是随着建筑高度越来越高，建筑形式越来越复杂，天然地基无法承受上部结构荷载，就要采用其他的地基基础形式，目前采用较为普遍的形式为桩基础和复合地基。
桩基础是将上部荷载通过桩体传递给深部土层的基础形式，复合地基则是采用桩和土共同承载的形式，由于复合地基相对于桩基础具有费用低，施工速度快等优点，在建筑工程中得到越来越多的应用。
复合地基的设计主要关心的是承载力和沉降问题，实际工程中，存在很多承载力满足，而由于沉降过大而造成地基无法正常工作的案例，大量研究表明，复合地基很大一部分都是有沉降进行控制的。
所以对沉降的计算成了复合地基设计的关键，本文就目前存在的沉降计算方法进行讨论。
1 复合地基沉降计算方法关于复合地基沉降计算方法目前现有文献提供的方法非常的多，大致可归纳为以下几种（1）分为加固区与非加固区的方法这种方法也是JGJ79—2012《建筑地基处理设计规范》所给出的方法，该方法主要思路是将地层分为桩长范围的加固区和下卧层的非加固区，对于加固区，先计算桩和土的复合模量，然后分层法计算加固区沉降，对于下卧层的非加固区，直接用分层法计算沉降，其实这种方法，就是将复合地基通过复合模量等效为均质地基，通过分层法进行计算沉降。
CFG桩复合地基试验方案及沉降分析
③ ： 层 淤泥质亚粘 土（ ） 个别深度处为淤 Ｑ ，
泥质 粘土 ， 该层 在试验 路全 线分 布 ， 色 ， 灰色 ， 灰 深 呈
流塑 状 ， 和 。 饱
１ｍｍ 占 ３ ％ 、６—３ ．ｍ 占 ６ ％ ， 屑粒 径 不超 ６ ５ １ １５ ｍ ５ 石 过 ５ ｍ。水 泥 采 用 ３ ． ｍ ２ ５级 普 硅 水 泥 ， 场后 进 行 进 安 定性及 ３ 压 强 度试 验 。粉 煤 灰选 用 Ⅲ级 干 粉 ｄ抗 煤 灰 ， 合 料 密 度 为 ２ １ｔｍ ， 落 度 控 制 在 ３～ 混 ． ９／ 坍 ５ｍ， ｃ 进行 室 内配 合 比试验 ， ２ ｄ强 度满 足 Ｃ ２设 待 ８ １ 计 要求 即可 。经试 验确定 其 配合 比为 （ ｍ 用 量 ） 每 ：
表 ２ Ｃ Ｇ 桩复合地基法重点观测断面 Ｆ
观 测 仪 器 布 置 项 目及 数 量
５ｒ 满足高速公 路控制工后沉 降规范要求 。 ０ ｍ， ａ
３ 通车后 路 基工后 沉 降分析
试 验段 Ｃ Ｇ桩复 合地基 法 处 理路 段 于 ２ ０ Ｆ ０ ７年
１ 中旬 完成 路 面施 工 ，０ ７年 底 开 始试 通 车 ， ０月 ２０ 沉 降观测 到 ２ ０ ０ ８年 １ ２月底 。
重点 观测 断 面的半 幅路 面设 置桩 顶土 压力 计和 桩 间 土压 力计 各 １ ０套 。
０
图 ２ 路 堤 衙 载 作 用 Ｆ Ｃ Ｇ桩 复 合地 基地 表 沉 降 Ｆ
的时间预压后 ， 其残余沉降仅剩 ８ ｍ ｍ 。路基次固结
沉降计算采用 Ｓ ＝ Ｃ ×ｏ ÷ 。其中 Ｈ为软土 Ｈ× ｌ ｇ
石灰桩复合地基沉降计算研究
石灰桩用于深厚软土地基的沉降计算分析胡春善<武钢设计研究院，建筑分院，武汉430080）提要：本文通过理论及算例分析了当石灰桩用于深厚软土地基处理时沉降的主要来源。
指出当石灰桩用于深厚软土地基处理时，不仅要验算承载力的大小，沉降计算也是很重要的。
关键词：石灰桩，软土地基，沉降一、前言：石灰桩处理软弱地基是一项源于我国的地基处理工艺，具有使软土迅速固化的特殊功能，它是我国悠久文化历史的表征之一。
石灰桩复合地基作用机理概括为：将不同比例的生石灰<块或粉）和掺合料<粉煤灰、炉渣、矿渣、钢渣、火山灰、土等常用掺合料以及少量附加剂，如石膏、水泥等）拌合后，用桩的形式灌入土中，通过桩体材料之间，以及这些材料与桩周土的一系列物理、化学反应，使桩具有一定强度，桩间土的力学性能得到改善，二者组成复合地基以承受荷载。
四十年来，我国学者对石灰桩复合地基进行了广泛的研究和应用，并且针对研究和应用中的主要问题，开展了大规模的原位测试、室内实验及微观分析，进行了大量的工程实践和沉降观测。
经过细致的分析研究，较全面地解决了作用机理、变形及应力测试、设计计算理论等关键问题，完善了一套适合我国国情的简便的施工工艺，使总体水平跨入国际先进行列，在石灰桩基础理论研究中处于国际先进地位，为石灰桩技术的进一步发展和应用创造了条件。
由于受设备能力的限制，石灰桩主要适用于6m内的浅层加固。
一般情况下，当软弱层厚度小于6m，且经石灰桩处理以后，复合地基的沉降量很小<约3-5cm）。
因此，设计人员往往将注意力集中在对承载力的验算而忽视对沉降的计算。
笔者认为，当软土层厚度较小<6m以内），且石灰桩长度贯穿了软土层时，沉降计算不是设计的关键。
但是，当软土层厚度很厚<即本文提出的深厚软土层）而石灰桩又未穿透软土层时，沉降计算是必不可少的。
本文通过理论分析及算例说明了这一点。
二、沉降计算理论：石灰桩复合地基的变形由桩长范围内的变形和桩底以下下卧层变形两部分组成。
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Ep n E s
式中 Es′——加固后桩间土模量。
E
s
Es
（α——桩间土承载力提高系数）
——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
2. 布桩形式与面积置换率的关系
正方形布置： m d 2
4l 2
网格状布置： m d 2
4ab
等边三角力比（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。 n p s
2．影响桩土应力比的因素 （1）荷载水平；
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
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
p
P p Ap
P p mA
s
P s As
P s (1 m)A
（2）已知桩土应力比
δp
1
mn m(n
1)
n p (1 m) p
s
m s
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。
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。
（1）桩土应力比等于桩土模量比
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
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）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。
（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。
（三）桩土荷载分担比 桩土荷载分担比：桩、土分担荷载的比例。
p Pp P
s Ps P
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
（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。
（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。
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；
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。
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。