长短桩复合地基工作机理及其应用

褥垫层的作用机理
褥垫层在复合地基中有着极为重要的作用，可以有效地调整复合地基的桩土荷 载分配，充分发挥土体的承载能力特别是发挥浅层土体的承载作用。由于垫层的流 动性，桩在荷载作用下产生的应力集中使垫层发生侧向流动而产生向上刺入，结果 让桩土间的应力重新分配，从而提高地基的承载性能，调节变形 。
五、长短桩复合地基承载性能分析
长短桩复合地基作用机理
长桩的作用机理
在长短桩复合地基中，长桩的主要作用是提高承载力、控制沉降量，它将荷载 通过桩身向地基深处传递，减少压缩层变形，同时对柔性短桩起到“护桩”作用， 并与短桩一起抑制地基周围土体的隆起。在1区深度范围内，桩体间将具有较明显 的“挟持”和“遮挡”效应，桩间土体和桩体共同沉降；而在2区的长桩，由于土 体和桩体不能同时沉降，其桩尖对桩端土体将有相当的刺入量。
短柱的作用机理
当基底以下存在较厚的软弱土层时，采用短柱对该区域土层进行加固，可提高 基底软弱土层的承载力；若基底以下存在上、下两层较为理想的桩端持力层，将长、 短桩分别落在下、上两层桩端持力层，充分发挥上下两层桩端持力层的特性，利用 短柱提高复合地基的承载力，通过长桩减少变形，在满足设计要求的同时减少地基 处理的工作量，达到经济合理的效果。
四、长短桩复合地基的作用机理: 长短桩复合地基的作用机理
长短桩复合地基因长桩和短桩的间作设置，在复合地基中形成三个不
同作用的工作区域，即以提高承载力为主的长、短桩联合工作区（1区）， 以减少沉降为目的的长桩工作区（2区），承受桩体荷载的持力土层（3）， 三者共同作用，以提高浅层地基承载力、减少地基沉降量，形成良好的长短 桩复合地基[2]。具体如下图
六、工程应用： 工程应用：
温州大学行政信息中心大楼位于茶山高教园, 主楼为13层, 地下1层。 根据温州工程勘察院提供的勘察报显示：在- 32m处及- 60m 处分别有一 层低压缩性土及中压缩性土。该工程实际设计时长桩置换率占长短桩总置 换率的56%。该工程主体结顶后一年实测沉降数据为42. 5 mm。能很好的 控制建筑物的沉降,在处理深厚软土地区的地基方面取得了一定的成效,可 以作为工程设计参考。
三、复合桩基础的比较
基础类别与划分 随着桩基技术的应用发展，“桩”不是桩基础的专有，这 就使“复合桩基”与“复合地基”区分更为模糊。 尤为当今共同作用设计理论的发展，基础的分类并非十分重要， 重要的是概念性分析与概念性设计。 根椐目前实际工程的应用，可把基础工程归为三大类： （一）天然地基（浅）基础：即利用天然地基土（岩基）自身 的承载力做基础。 （二）桩基（深）基础：利用基桩的承载力做基础。 （三）复合基础：分为复合地基基础 复合桩基基础 复合地基基础和复合桩基基础 复合地基基础 复合桩基基础：即利用 桩土共同作用的承载力做基础。
二、长短桩复合地基特点： 长短桩复合地基特点：
在深厚软土地区,按照常规理论设计，即利用统一长度的桩设计, 会出现桩数过多、桩距太密,不仅提高了工程造价,同时也不利于单桩 承载力的发挥。长短桩复合地基则充分利用桩间土的承载力,有效地 控制了地基沉降,减少了工程造价。长短桩复合地基中长桩能能将荷 载向地基深处传送,减少压缩土层的变形，从而减少地基的沉降,以此 来控制建筑物的沉降,很好的避免了常规桩基设计的一些缺点,也更符 合外荷载作用下的地基应力场和位移场特性。短桩主要用来提高地 基承载力,加固桩间土,增加桩体的摩擦阻力。
长短桩复合地基工作机理及其应用
组员：陈波波、曹斌茂、陈奇
提纲：
• • • • • • • 综述 长短桩复合地基特点 复合桩基础的比较 长短桩复合地基的作用机理 长短桩的承载力性能分析 工程实例 总结
一、综述
近年来,随着国内外桩基础研究的深入,发展了长短桩复合地基 处理技术。 适用范围：深厚淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土等地基 深厚淤泥、 深厚淤泥 淤泥质土、黏性土、粉土、砂土等地基。 主要体现的两个方面: 1. 在科技不断发展的今天,涌现出许多长短桩不同桩体材料相结合。如 刚性长短桩复合地基和刚柔性长短桩复合地基等应用于深厚软土地 基上,已取得了显著的工程效益。特别是温州等沿海深厚软土地区, 近年来,经济发展迅速,大量的土木工程兴起,给长短桩复合地基带来 了巨大的应用前景。 2. 长短桩复合地基在工程实践中的广泛应用,特别是在深厚软土地基上 的应用,虽然现行规范中尚没有其承载力和设计计算,但由于近年来 长短桩复合地基的地基处理理论进一步完善,根据工程经验形成半经 验半理论的地基处理设计方法和承载力计算。应用于工程项目中能 有效提高地基承载力,控制沉降,降低造价。
刚-柔性复合桩基: 柔性复合桩基: 具有高承载力、低沉降量，其工程造价有较大的节省， 具有高承载力、低沉降量，其工程造价有较大的节省，而工后沉降量通常 与桩基础是等量的。 与桩基础是等量的。 发挥“长桩疏布”的优势，利用刚性长桩控制沉降与承载的双重功能。 发挥“长桩疏布”的优势，利用刚性长桩控制沉降与承载的双重功能。 利用地基处理方法，提高了复合桩基的安全度、可靠度。 利用地基处理方法，提高了复合桩基的安全度、可靠度。 形成深、浅两个层面的空间应力状态，发挥地基土的潜在承载力。 形成深、浅两个层面的空间应力状态，发挥地基土的潜在承载力。 长-短桩复合桩基: 短桩复合桩基: 当软弱地基土存在二个或二个以上的持力层可利用时，可考虑用长当软弱地基土存在二个或二个以上的持力层可利用时，可考虑用长-短桩 作复合桩基设计。 作复合桩基设计。 利用长桩发挥下持力层控制沉降， 利用长桩发挥下持力层控制沉降，利用短桩发挥上持力层承载力 采用长短桩发挥二个持力层的空间应力，充分发挥地基土潜在承载力。 采用长短桩发挥二个持力层的空间应力，充分发挥地基土潜在承载力。 卸荷-组合复合桩基: 卸荷-组合复合桩基: 当软弱地基土工程存有地下室时，此时应采用水泥搅桩作复合体。 当软弱地基土工程存有地下室时，此时应采用水泥搅桩作复合体。 发挥刚性桩控制沉降与承载的双重功能。 发挥刚性桩控制沉降与承载的双重功能。 利用柔性水泥搅拌桩加固软弱地基土， 利用柔性水泥搅拌桩加固软弱地基土，改善地下室的嵌固作用提高卸荷补 偿能力。 偿能力。 经水泥搅拌加固后，改善地基土特性，基坑支护费用有着明显节约。 经水泥搅拌加固后，改善地基土特性，基坑支护费用有着明显节约。
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桩土应力、 桩土应力、桩土应力比
长桩和短柱的桩顶应力和桩土应力比一般均随总荷载的增加而增加，并且变形 刚度大的长桩的桩顶应力和桩土应力比明显大于短柱桩土应力比。在加载过程中， 长短桩桩顶应力比变化不大 。
桩土荷载分担比
桩间土的荷载分担比随着复合地基总荷载的增加而逐渐减少，而桩的荷载分担 比则随总荷载的增加而逐渐增加。这说明褥垫层存在，桩间土在加载初期就发挥了 较大的作用，桩的承载力及其在复合地基中的作用，需要达到一定荷载后才逐渐发 挥出来。变形刚度较大的长桩的荷载分担比较大，而变形刚度较小的短桩的荷载分 担比较小，两类桩的荷载分担比均随荷载的增加逐渐增加 。
总结： 总结：
我国长短桩复合地基处理技术的新进展,从传统的桩基础到长短 桩复合地基的运用,体现了我国桩基础处理地基的能力和水平的提高。 然而在现阶段,长短桩复合地基处理理论和设计仍处于研究探索阶段, 而且目前现行规范中尚没有其承载力及沉降计算的方法。随着研究 的不断深入,长短桩复合地基的处理技术必定会越来越成熟,将会有 广泛的应用。
桩应力特性
长短桩复合地基的长桩应力分布与一般刚性桩复合地基分布相同，桩身最大应 力不在桩顶，而在桩顶以下一定深度处。这是因为在复合地基中，承台与桩顶之间 设置了褥垫层，在承受上部荷载时，因长短桩变形模量大于桩间土，应力集中明显， 桩顶在褥垫层中产生应力塑性区，随着荷载增加，桩将产生向褥垫层的“上刺入”， 造成在复合地基桩土上部某一深度范围内竖向方向上，土体位移大于桩顶位移 。