复合地基基本理论
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复合地基理论及工程应用研究
2 复合地基理论的研究现状
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， 或在天然地墓 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， 复合地基 中增强体和基体是共同承担荷载的. 自20 实际60 年代， 国际上首次使用 “ 复 合地基” (ComPosite Foundation)一词以来， 复合地基理论已成为许多地基处理方法的理 论分析及公式建立的墓础和根据。且被大量 运用到如碎石桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩、 石灰桩和灰土桩等加固地基的理论分析中。 近年来， 水泥粉煤灰碎石桩( CFG 桩) 、 树根 桩及疏桩基础也被引入复合地基理论范畴。 复合地基理论的研究已得到国内外岩土工程 界和学术界的重视。 复合地基的出现虽然才40 多年， 但其工
加剧 ， 甚至诱发地质病害。对工程地质特点 7结语 认识不足， 不能够及时预测和反馈地质病害， 地质勘察工作是山岭区高等级公路建设 只能被动地等待地质 病害的发生。在运营阶 成败的前期关键， 为此必须重视地质工作。 段， 地质工作目前还基本上是空白， 无法保证 山区高等级公路的安全顺畅。 参考文献 另 方面也是由于从事岩土工程的技术 【 JTJ 既 J I 碑一98， 公路工程地质勘察规范【 ， 1 5 人员本身能力有限所致。岩七工程在一定程 [2] JTG B01一 2003 ， 公路工程技术标淮1 5]. 度上属于经验学科， 技术人员的经验非常重 【 窦明健。 1 3 公路工程地质IM]， 人民交通出版 要， 由于技术人员水平参差不齐， 经常会出现 社. 错判、 漏判地质病害的现象。 公路行业以外的 4 1 ) 刘朝晖， 张映雪， 公路线形环境设计【 .北 Ml 地勘队伍往往对公路工程的特点及公路勘察 京: 人民交通出版社。 规范 了 解不够， 不能够有针对性的进行勘察， 资料经常不能满足设计要求。因此加强公路 岩土工程从业人员的技术水平是非常紧迫的 事情 。
第6章复合地基基本理论
表达式。
• 4. 复合模量(Composite Modulus)
•
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；
均质地基 复合地基 桩基
• 复合地基定义
（composite ground ，composite foundation , composite subgrade ）
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 土体或被改良的天然地基土体）和增强体 两部分组成的人工地基。复合地基较天然 地基的承载力提高，沉降减小。
• （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 Foundation
• 复合地基常用型式分类如下：
• （4）试述复合地基面积置换率、桩土应力比、桩土 荷载分担比、复合模量的概念。
• （5）桩体复合地基通常有哪两种计算思路？水平向 增强体复合地基的承载力一般与哪些因素有关？
• （6）复合地基的加固区和加固区下卧层的沉降一般 有哪些计算方法？
合地基上荷载为p，作用宽度为B，长度
为D，加固区厚度为h，f为等效实体侧摩
阻力密度，则作用在下卧层上的荷载为
复合地基
4、垫层效应：复合地基的复合土层宏观上可视为一个 深厚的复合垫层，具有应力扩散效应。 5、加筋效应：水平向增强体复合地基，在荷载的作用 下，发生竖向压缩变形，同时产生侧向位移。复合地基 中的加筋材料，将阻碍地基土侧向位移，防止地基土侧 向挤出，提高复合地基中水平向的应力水平，改善应力 条件，增强土的抗剪能力。 6、协作效应：增强体与周围土体协调变形、共同工作、 相得益彰。如竖向增强体复合地基，桩体强度高，刚度 大，约束土体侧向变形，改善土体的应力状态，使土体 在较高应力状态下不致发生剪切破坏。同时，土体也约 束桩体的侧向变形，保持桩体的形状，提高桩的强度和 稳定性。
由于增强体设置方向不同、增强体的材料组成差 异、基础刚度以及垫层情况不同、增强体长度不一
定相同，复合地基的形式非常复杂，要建立可适用
于各种类型复合地基承载力和沉降计算的统一公式 是困难的，或者说是不可能的。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。
刚性基础下垫层作用机理
B1
A1
B2
A2
A—土体，B—桩体
A1处竖向应力比A2处的应力小。
柔性垫层作用：发挥桩间土的 B1处竖向应力比B2处应力大。 承载潜能，减小桩体中应力
路堤下垫层作用
土工格栅 加筋垫层
刚性垫层作用：有利于发挥桩的承 载潜能，提高复合地基承载力
五、复合地基的破坏模式
复合地基有多种破坏模式，它与复合地基的 类型，增强体的材料性质，增强体的布置形式、 长度，地基土的性质等因素有关。复合地基的 破坏模式是建立复合地基承载力和沉降计算理 论的依据。 1、竖向增强体复应用的复合地基型式很多，可从下 述三个方面来分类： （1）增强体设置方向； （2 ）增强体材料； （3 ）基础刚度以及是否设置垫层。 复合地基中增强体除竖向设置和水平向设置外， 还可斜向设置，如树根桩复合地基。在 形成复合地基时，竖向增强体可以采用同一长度， 也可采用长短桩形式，长桩和短桩可采用 同一材料制桩，也可采用不同材料制桩。采用不同 材料制桩时即形成多元复合地基。在深厚软土地基 中采用多元复合地基既可有效提高地基承载力，又 可减小沉降，且具有较好的技术效果和经济效益。
14 地基处理技术——复合地基理论
在荷载作用下，复合地基将出现图c所示的塑性区， 在滑动面上桩和土体均发生剪切破坏。
散体材料桩复合地基较易发生整体 剪切破坏，柔性桩复合地基在一定条
件下也可能发生此类破坏。
14.2 复合地基性状
❖14.2.2 复合地基桩体的破坏模式
（4）滑动破坏
在荷载作用下复合地基沿某一滑动面产生滑动破坏。 在滑动面上，桩体和桩间土均发生剪切破坏。
及复合地基效果的检验。
14.3.2 复合地基承载力计到
单桩承载力特征值。
认为复合地基在达到承载力的时候，复合地基中
的桩和桩间土同时达到各自的承载力，表达式如下：
fspk mfpk (1 m) fsk (14 2) 或fspk [1 m(n 1)] fsk (14 3)
基础宽度的地基承载力修正系数应取0； 基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。
对复合地基，当在受力范围内仍存在软弱下卧层 时，应验算下卧层的地基承载力。
14.3 复合地基承载力计算
❖14.3.1 复合地基承载力概念
复合地基承载力确定的两种方法：
采用理论公式计算，进行复合地基初步设计时采用； 通过现场载荷试验得到：用于复合地基详细设计以
当桩端土未经修正的承载力特征值小于桩周土的承
载力特征值的平均值时，可取0.5~0.9，差值大时或 设置褥垫层时均取高值。
14.3.3 规范中两种计算方法的应用
❖ 1.计算方法选择的具体规定如下
（5）对于旋喷桩复合地基，采用变形复合法；桩 间土折减系数，在无实测资料或经验时，取0~0.5，
承载力低时取低值。
14.3.3 规范中两种计算方法的应用
❖ 2.关于单桩承载力fpk规定如下
（1）可采用单桩承载力计算公式计算得到，不同 类型桩，计算公式不同；
散体材料桩复合地基较易发生整体 剪切破坏，柔性桩复合地基在一定条
件下也可能发生此类破坏。
14.2 复合地基性状
❖14.2.2 复合地基桩体的破坏模式
（4）滑动破坏
在荷载作用下复合地基沿某一滑动面产生滑动破坏。 在滑动面上，桩体和桩间土均发生剪切破坏。
及复合地基效果的检验。
14.3.2 复合地基承载力计到
单桩承载力特征值。
认为复合地基在达到承载力的时候，复合地基中
的桩和桩间土同时达到各自的承载力，表达式如下：
fspk mfpk (1 m) fsk (14 2) 或fspk [1 m(n 1)] fsk (14 3)
基础宽度的地基承载力修正系数应取0； 基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。
对复合地基，当在受力范围内仍存在软弱下卧层 时，应验算下卧层的地基承载力。
14.3 复合地基承载力计算
❖14.3.1 复合地基承载力概念
复合地基承载力确定的两种方法：
采用理论公式计算，进行复合地基初步设计时采用； 通过现场载荷试验得到：用于复合地基详细设计以
当桩端土未经修正的承载力特征值小于桩周土的承
载力特征值的平均值时，可取0.5~0.9，差值大时或 设置褥垫层时均取高值。
14.3.3 规范中两种计算方法的应用
❖ 1.计算方法选择的具体规定如下
（5）对于旋喷桩复合地基，采用变形复合法；桩 间土折减系数，在无实测资料或经验时，取0~0.5，
承载力低时取低值。
14.3.3 规范中两种计算方法的应用
❖ 2.关于单桩承载力fpk规定如下
（1）可采用单桩承载力计算公式计算得到，不同 类型桩，计算公式不同；
复合地基基本理论以及复习要点和例题
(3)试验前应采取措施，防止因气候变化、施工及降低地下水位等原因，造成试验场地地基土含水量的变化及土体扰动，以免影响试验结果。
(4)加载等级可分为8～2级。最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。
(5)每加一级荷载前后均应各读记录压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.1 mm时，即可加下一级荷载。
A．ra>rb；
B．raC、ra=rb；
C．无法比较；
答案：A
2.2 复合地基承载力与载荷试验要点
复合地基承载力特征值：由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。基于复合地基是由竖向增强体和地基土通过变形协调承载的机理，复合地基的承载力目前只能通过现场载荷试验确定。
复合地基载荷试验要点如下：
(1)复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心(或形心)应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。
(2)承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层，垫层厚度取50～150mm，桩身强度高时取大值。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。
【例题2】对某软弱地基进行水泥土搅拌桩地基处理后，基础以下铺设200mm的粗砂垫层，其目的是为了( )
A．增大桩土荷载分担比；
B．减小桩土荷载分担比；
C．增大复合地基强度；
D．减小复合地基强度；
答案：B
【例题3】某软弱地基进行地基处理后，基础以下铺设石屑垫层，有两种方案：A、垫层厚度为150mm；B、垫层厚度为500mm；试问：分别采用A、B两种方案，从理论上分析，桩土荷载分担比ra、rb相比较为( )
(4)加载等级可分为8～2级。最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。
(5)每加一级荷载前后均应各读记录压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.1 mm时，即可加下一级荷载。
A．ra>rb；
B．raC、ra=rb；
C．无法比较；
答案：A
2.2 复合地基承载力与载荷试验要点
复合地基承载力特征值：由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。基于复合地基是由竖向增强体和地基土通过变形协调承载的机理，复合地基的承载力目前只能通过现场载荷试验确定。
复合地基载荷试验要点如下：
(1)复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心(或形心)应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。
(2)承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层，垫层厚度取50～150mm，桩身强度高时取大值。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。
【例题2】对某软弱地基进行水泥土搅拌桩地基处理后，基础以下铺设200mm的粗砂垫层，其目的是为了( )
A．增大桩土荷载分担比；
B．减小桩土荷载分担比；
C．增大复合地基强度；
D．减小复合地基强度；
答案：B
【例题3】某软弱地基进行地基处理后，基础以下铺设石屑垫层，有两种方案：A、垫层厚度为150mm；B、垫层厚度为500mm；试问：分别采用A、B两种方案，从理论上分析，桩土荷载分担比ra、rb相比较为( )
地基处理技术
5.6 质量检验
（1）强夯置换施工中可采用超重型或 重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。 （2）强夯处理后的地基竣工验收承载 力检验，应在施工结束后间隔一定时间方 能进行，对于碎石土和砂土地基，其间隔 时间可取7～14d；粉土和粘性土地基可取 14～28d。强夯置换地基间隔时间可取28d。
6.2 复合地基的常用型式
复合地基常用型式分类如下：
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 （桩网复合地基）。
5.3 饱和粘性土及非饱和土的强 夯加固微观机理
5.3.1 饱和粘性土 5.3.2 非饱和土 5.3.3 强夯置换法机理
5.4 设
计
一、强夯法
1 有效加固深度
Menard曾提出用下列公式估算有效加固深度
H Mh / 10
式中 H－－有效加固深度（m）； M－－夯锤质量（kN）； h－－落距（m）； 由上式估算的有效加固深度较实测值大,可采用 0.34～0.8的修正系数进行修正。
夯锤起吊
15 吨 夯 锤
25 吨 夯 锤
夯锤起吊
40 吨 夯 锤
• 夯 锤 下落
对于饱和粘性土地基，近年来发展了 强夯置换法，这是利用夯击能将碎石、矿 渣等材料强力挤入地基，在地基中形成碎 石墩，并与墩间土形成碎石墩复合地基， 提高地基承载力和减小沉降。 强夯置换法适用于高饱和度的粉土与 软塑～流塑的粘性土等地基上对变形要求 不严的工程。 强夯置换法在设计前必须通过现场试 验确定其适用性和处理效果。
第2章 复合地基理论
成，是非均质的、各向异性的； ②在荷载作用下，基体和增强体共 同直接承担荷载的作用。
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
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
第九章复合地基理论
▪ 复合地基与桩基都是采用以桩的形式处理地 基，复合地基属于地基范畴，而桩基属于基 础范畴，所以两者又有其本质区别。
➢ 复合地基与桩基比较
① 桩身材料与强度。复合地基中桩有散体材料
桩、柔性桩、半刚性桩和刚性桩；桩基中的桩均
为刚性桩； ② 桩与上部结构的连接方式。复合地基中桩体与 基础不是直接相连的，它们之间通过垫层（碎石 或砂石垫层）来过渡；而桩基中桩体与基础直接 相连，两者形成一个整体。如图所示。
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。
▪ 当平均面积置换率已知后，桩土荷载分担比和桩土
应力比可以相互表示。
▪ 当测得了桩土荷载分担比 p 、 s 后，可求得桩
顶平均应力：
p
P p
Ap
P p
mA
▪ 桩间土平均应力为：
s
P s
As
P s
a.桩基础
b.复合地基
复合地基——桩基的区别
复合地基的常用形式分类
在工程实践中应用的复合地基型式很多，可 从下述三个方面来分类： ①增强体设置方向； ②增强体材料； ③基础刚度以及是否设置垫层等。
▪ （1）按增强体设置方向：竖向、水平向及斜 向
▪ （2）按增强体材料：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；④CFG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（柱网复合地基 ）
斜向增强体复合地基
▪ （3）按基础刚度和垫层设置：①刚性基础， 设垫层；②刚性基础，不设垫层；③柔性基 础，设垫层；④柔性基础，不设垫层。
第三章5复合地基理论简述
2019/10/15
12
碎石桩破坏机理
四、应力特征 1、 复合地基设计参数（p164）
⑴ 面积置换率（m）
m AP A
⑵桩土应力比（n）
n P S
AP A
σP σS
桩
体
⑶ 复合模量
——与原非均质复合土体等价的均质复合土
201体9/10的/15 模量。
13
2、桩土应力比（n）
⑴ 桩土应力比的影响因素 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。
相等，即：
S P △S
则有 P EP P
S ES S
σP σS
桩
故
2019/10/15
n P EP S ES
体
19
五、复合地基承载力计算
⒈ 复合地基承载力公式及修正
假定竖向增强体（桩）与桩间土等应变，且
二者同时达到极限状态，复合地基极限承载力是 二者的简单叠加，用面积加权平均法，其简化计 算公式为：
S=S1+S2
式20中19/1：0/15S1、S2—分别为加固区复合土层和下卧层的压缩量。26
⒈ 加固区压缩量（S1）的计算
目前有三种计算方法：复合模量法、应力修 正法和桩身压缩量法。
复合模量法（Ec法）：
将复合地基加固区视为均一化复合土或分层 均一化复合土。引入复合压缩模量Ec，采用分层 总和法计算加固区的压缩量，即：
2019/10/15
3
复合地基中桩体与基础往往不是直接相连，它们 之间通过褥垫层过渡；桩基中桩体与基础直接相 连，二者形成一个结构整体。
增强体
褥垫层
桩基
第5章 复合地基理论概要
第5章复合地基理论概要本章提要复合地基所受荷载由基体和增强体共同承担，两者协调变形。
在发挥天然土体作用的同时，通过调整增强体参数（如桩长、桩径、间距和桩体模量等），复合地基承载力大幅度提高，沉降量大幅度减少，具有显著的技术经济效益和应用前景。
由于土体和增强体种类很多，特别是增强体的加强和联合，复合地基的受力特性和破坏形式等问题非常复杂。
在较长的时间内，复合地基技术将处于工程应用超前理论研究的阶段。
本章介绍复合地基定义、分类、常用术语、受力特性、破坏形式及复合地基承载力和沉降确定的基本方法。
5.1 概述5.1.1复合地基的定义复合地基（composite ground 或composite foundation）是指在地基处理过程中，部分土体得到增强，或被置换，或设置加筋体，加固区是由基体(天然地基土体或被改良的地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。
复合地基中，基体和增强体共同承担荷载，协调变形,基础、垫层、增强体与土始终密贴。
相比均质地基和桩基础，复合地基有两个基本特点：（1）加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均质和各向异性的；（2）在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。
前一特点使复合地基区别于均质地基，后一特点使复合地基区别于桩基础。
自从复合地基概念在国际上于1962年首次提出以来，其涵义随着工程应用和理论研究而不断丰富和发展。
最初，复合地基主要是指碎石桩复合地基，随着深层搅拌法和高压喷射注浆法在地基处理中的推广应用，人们开始重视水泥土桩复合地基的研究，于是，复合地基由散体材料桩复合地基逐步扩展到粘结材料桩复合地基，概念发生了变化；后来，减少沉降量桩、低强度混凝土桩和土工合成材料在地基基础工程中的应用将复合地基概念进一步拓宽。
目前，学术界和工程界对复合地基的定义有狭义和广义两种，前者认为各类砂石桩和各类水泥土桩与地基土才形成复合地基，或者认为桩体与基础不相连接才形成复合地基；后者侧重在荷载传递机理上揭示复合地基的本质，认为共同承担上部荷载并协调变形的增强体与基体组成的复合体形成复合地基。
《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。
CFG桩复合地基
CFG 桩复合地基CFG桩复合地基2011-01-01 11：34CFG桩是英文Cement Fly-ash Grave 的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，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可变强度桩。
通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。
CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。
CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。
CFG桩-适用范围CFG桩的适用范围很广。
在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。
CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。
CFG桩-施工CFG桩的施工，应根据现场条件选用下列施工工艺：1、长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的桩土.2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地.3、振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基.CFG桩-材料要求1、混凝土、混凝土外加剂和掺和料：缓凝剂、粉煤灰，均应符合相应标准要求，其掺量应根据施工要求通过试验室确定.2、严格按照配合比配制混合料。
3、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工的坍落度宜为160~200mm，振动沉管灌注桩成桩施工的坍落度宜为30~50mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm.4、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在~min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。
CFG桩-其他注意事项1、冬期施工时混合料人孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。
复合地基加固法
复合地基加固法第一节复合地基基本理论一、复合地基的定义和分类(一）定义复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到加强或被置换，或在天然地基中设置加筋材料。
加固区是由基体（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。
在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载。
根据地基中增强体方向又可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基（桩体复合地基）.复合地基通常由桩（增强体)、桩问土（基体）和褥垫层组成(如图5 —1所示）。
（二)桩体复合地基分类桩体复合地基可以根据其增强体的不同特性进行分类如下：1、按增强体材料:分为散体材料（砂石、矿渣、渣土等)、石灰、灰土、水泥土、混凝土及土工合成材料等.2、按增强体黏结性:分为无黏结性（散体材料）和黏结性两大类，其中黏结性的又可根据黏结性的大小分为：低黏结强度（石灰、灰土等)、中等黏结强度(水泥土)、高黏结强度(混凝土、CFG桩等）。
3、按增强体相对刚度：分为柔性（如石灰、灰土）、半刚性（水泥土）、刚性（混凝土、CFG桩等）。
4、按增强体方向：分为竖向、斜向和水平向（如加筋土复合地基）三种。
5、按增强体形式：分为单一型(桩身材料、断面尺寸、长度相同)（如图5-1a所示)、复合型（如混凝土芯水泥土组合桩复合地基）(如图5—2a所示）、多桩型（如碎石—-CFG 桩复合地基等）(如图5—2b所示)、长短桩结合型（如图5-2 c所示）.上述分类疗法汇总见表5-l。
对于增强体刚度及黏结性大小的划分，目前工程上尚无统一的定量标准，上述定性划分原则仅供参考。
如水泥土桩，桩身刚度及黏结性会因桩身水泥土强度不同而有较大变化，当水泥掺入量较低时，可能属于低黏结强度的柔性桩，而对于高强度的水泥土，力学特性又会接近于低标号混凝土，亦有文献将散体材料桩并入柔性桩进行分析，或将灰土桩、生石灰桩等低黏结强度桩视为散体材料桩.按照复合地基增强体工程特性进行的分类表5-1续表注：桩的刚柔是相对的，不能只由桩体模量确定。
3章-复合地基
pc f K11 m p p f K22 (1 m) ps f
p p f — 桩体极限承载力； ps f — 天然地基极限承载力； 1, 2 — 复合地基破坏时，桩体及桩间土极限强度发挥度； K1, K2 — 桩体及桩间土实际极限承载力的修正系数。
若 -- 能确定“桩体”和“桩间土”的实际极限承载力； 破坏模式是桩体先破坏引起复合地基全面破坏。
按成桩施工方法的不同，碎石桩法分为：
振冲碎石桩法、 干振挤密碎石桩法、 沉管碎石桩法、 沉管夯扩碎石桩法、 强夯置换碎石桩法。
（1）碎石桩的应力-形变作用机理 a） 桩体的“应力集中”作用 桩体穿透软弱土层打入相对硬层：
桩体的压缩模量 ＞ 桩间土，桩、土的等量变形； 荷载应力集中到桩体上 桩间土附加应力相对减小。 与原地基相比 -- 承载力明显增高，压缩性显著降低。 b）复合地基的 “垫层” 作用 桩体未透较厚的软弱土层 -- “垫层”, 应力扩散、分布均匀。 c）碎石桩体的“排”水作用 碎石桩体 -- 良好的渗透性能。
降量。
处理后的地基视为复合土体，计算复合压缩量：
n
s
i1
pi Ecs i
Hi
pi — 第 i层复合土层的附加应力增量； H i — 第 i 层复合土层的厚度； Ei — 第 i 层复合土层的压缩模量，采用面积加权平均法计算；
Ei mE P (1 m)ES
EP - 桩体压缩模量；
2) 将“桩体”和“桩间土”作为整体考虑 -- 极限承载力。
(1) 根据“桩体”、“桩间土”的承载力，按面积置换原理叠 加计算
*散体材料，桩身强度较低的柔性复合地基：
f sp,k m f p,k 1 m f s,k
*桩身强度较高的柔性桩、刚性桩复合地基：
p p f — 桩体极限承载力； ps f — 天然地基极限承载力； 1, 2 — 复合地基破坏时，桩体及桩间土极限强度发挥度； K1, K2 — 桩体及桩间土实际极限承载力的修正系数。
若 -- 能确定“桩体”和“桩间土”的实际极限承载力； 破坏模式是桩体先破坏引起复合地基全面破坏。
按成桩施工方法的不同，碎石桩法分为：
振冲碎石桩法、 干振挤密碎石桩法、 沉管碎石桩法、 沉管夯扩碎石桩法、 强夯置换碎石桩法。
（1）碎石桩的应力-形变作用机理 a） 桩体的“应力集中”作用 桩体穿透软弱土层打入相对硬层：
桩体的压缩模量 ＞ 桩间土，桩、土的等量变形； 荷载应力集中到桩体上 桩间土附加应力相对减小。 与原地基相比 -- 承载力明显增高，压缩性显著降低。 b）复合地基的 “垫层” 作用 桩体未透较厚的软弱土层 -- “垫层”, 应力扩散、分布均匀。 c）碎石桩体的“排”水作用 碎石桩体 -- 良好的渗透性能。
降量。
处理后的地基视为复合土体，计算复合压缩量：
n
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i1
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pi — 第 i层复合土层的附加应力增量； H i — 第 i 层复合土层的厚度； Ei — 第 i 层复合土层的压缩模量，采用面积加权平均法计算；
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EP - 桩体压缩模量；
2) 将“桩体”和“桩间土”作为整体考虑 -- 极限承载力。
(1) 根据“桩体”、“桩间土”的承载力，按面积置换原理叠 加计算
*散体材料，桩身强度较低的柔性复合地基：
f sp,k m f p,k 1 m f s,k
*桩身强度较高的柔性桩、刚性桩复合地基：
第6章__复合地基基本理论
6.3 复合地基的常用概念
6.3 Basic Concepts of Composite Foundation
• 1. 复合地基面积置换率 (Replacement Ratio of Area)
• 竖向增强体复合地基中，竖向增强 体习惯上称为桩体，基体称为桩间土体。 若桩体的横截面积为Ap，该桩体所承担 的加固面积为Ae，则复合地基面积置换 率的定义为 Ap m Ae
第6章
复合地基基本理论
Chapter 6 Design Principle of Composite Foundation
6.1 复合地基的定义与分类 6.1 Definition and Classification of Composite Foundation 经过地基处理形成的人工地基通常 有三种型式： 均质地基 复合地基 桩基
•
上式是在某些特定的理想条件下导 出的，其条件为： • （1）复合地基上的基础为绝对刚性； • （2）桩端落在坚硬的土层上，即桩没有 向下的刺入变形。 • 上式的缺陷在于不能反映桩长的作 用和桩端阻效应。
•
实际工程中，桩的模量直接测定比 较困难。通过假定桩土模量比等于桩土 应力比，采用复合地基承载力的提高系 数计算复合模量。 • 承载力提高系数 由下式计算
BDP (2 B 2 D) h f Pb BD
• （3）改进Geddes法
• 黄绍铭建议采用下述方法计算下卧 土层的应力。复合地基总荷载为p，桩体 承担pp，桩间土承担ps。桩间土承担的 荷载在地基中产生的竖向应力的计算方 法与天然地基中应力计算方法相同。桩 体承担的荷载在地基中产生的竖向应力 采用Geddes法计算，然后叠加两部分应 力得到地基中总的竖向应力。
• 3．基础刚度和垫层设置 • （1）刚性基础，设垫层； • （2）刚性基础不设垫层； • （3）柔性基础，设垫层； • （4）柔性基础不设垫层。 • 4．增强体长度 • （1）等长度； • （2）不等长度（长短桩复合地基）。
复合地基
A f sp n pQ f s As A
采用第二种思路，复合地基承载力确定的核心是确定 复合地基的抗剪强度ps，一般可按桩体和基体均发挥抗剪 强度，由此可得到
ps m p(1 m) s
(1 m)[c s ( s p s z ) cos2 tan s ] m[c p (n s p p z ) cos2 tan p ]
复合地基概论
基本概念 复合地基承载力 复合地基沉降
基本概念
复合地基是指天然地基经加固处理，部分土 体得到加强，或被置换，或在天然地基中设置加 筋材料，形成的基体（天然土体）和增强体复合 而成的人工地基。 复合地基是人工地基加固的主要形式之一， 应用十分广泛。
根据增强体的性质和布置方向，又可将复合地基 进一步分为
下卧层沉降S2的计算中，土的变形规律和指标均与 传统分层总和法相同。 下卧层的附加应力的计算，方法不尽相同。 常见的方法是首先算出加固区底面附加应力pb，再 按Boussenessq弹性理论求解下卧层中的附加应力，pb 的计算以应力扩散法和等效实体法最具代表性。 近年来，有人尝试采用Boussenessq解和Mindlin解 积分相耦合方法计算下卧层附加应力，显然这需已知桩 体的荷载传递规律，应用起来并不十分方便。 此外，有限单元法等数值计算方法，应用于复合地 基沉降计算，但参数确定缺少简单、有效方法，直接应 用于工程设计尚有困难。
柔性桩（散体材料桩）复合地基
竖向增强体
复合地基 半刚性桩（水泥搅拌桩）复合地基 水平向增强体 加筋体复合地基
复合地基中， 人工增强体存在，区别于天然地基 增强体与基体共同承担荷载的特性，不同于桩基础。 由于其组成和受力的复杂性，相对天然地基和桩基础， 复合地基工作机理和计算理论的研究相对更加不完善， 甚至可以说复合地基理论体系尚在形成和发展中。
采用第二种思路，复合地基承载力确定的核心是确定 复合地基的抗剪强度ps，一般可按桩体和基体均发挥抗剪 强度，由此可得到
ps m p(1 m) s
(1 m)[c s ( s p s z ) cos2 tan s ] m[c p (n s p p z ) cos2 tan p ]
复合地基概论
基本概念 复合地基承载力 复合地基沉降
基本概念
复合地基是指天然地基经加固处理，部分土 体得到加强，或被置换，或在天然地基中设置加 筋材料，形成的基体（天然土体）和增强体复合 而成的人工地基。 复合地基是人工地基加固的主要形式之一， 应用十分广泛。
根据增强体的性质和布置方向，又可将复合地基 进一步分为
下卧层沉降S2的计算中，土的变形规律和指标均与 传统分层总和法相同。 下卧层的附加应力的计算，方法不尽相同。 常见的方法是首先算出加固区底面附加应力pb，再 按Boussenessq弹性理论求解下卧层中的附加应力，pb 的计算以应力扩散法和等效实体法最具代表性。 近年来，有人尝试采用Boussenessq解和Mindlin解 积分相耦合方法计算下卧层附加应力，显然这需已知桩 体的荷载传递规律，应用起来并不十分方便。 此外，有限单元法等数值计算方法，应用于复合地 基沉降计算，但参数确定缺少简单、有效方法，直接应 用于工程设计尚有困难。
柔性桩（散体材料桩）复合地基
竖向增强体
复合地基 半刚性桩（水泥搅拌桩）复合地基 水平向增强体 加筋体复合地基
复合地基中， 人工增强体存在，区别于天然地基 增强体与基体共同承担荷载的特性，不同于桩基础。 由于其组成和受力的复杂性，相对天然地基和桩基础， 复合地基工作机理和计算理论的研究相对更加不完善， 甚至可以说复合地基理论体系尚在形成和发展中。
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第五章 复合地基基本理论
地基处理
二、复合地基的分类
按增强体的方向
水平向增强体复合地基
竖向增强体复合地基
水平向增强体复合地基主要指加筋土地基。加筋 材料主要是土工织物、土工膜、土工格栅和土工 格室等。
竖向增强体习惯上称为桩，有时也称为柱，竖向 增强体复合地基通常称为桩体复合地基。
第五章 复合地基基本理论
第五章 复合地基基本理论
地基处理
§5.1 概述
一、复合地基的定义
当天然地基不能满足建筑物对地基的要求时，需 要进行地基处理，形成人工地基，以保证建筑的 安全与正常使用。
经过处理形成的人工地基通常有三种类型：均质 地基、复合地基和桩基。
1. 均质地基：
（1）天然地基在地基处理过程中加固区土体性 质得到全面改良；
复合地基中增强体方向不同，复合地基性状也不 同。桩体复合地基中，桩体是由散体材料组成， 还是由粘结材料组成，以及粘结材料桩的刚度大 小，都将影响复合地基荷载传递性状。根据复合 地基工作机理可做如下分类：
第五章 复合地基基本理论
地基处理
复合地基
散体材料桩 竖向增强体
粘结材料桩 水平增强体
柔性桩：如灰土桩、 石灰桩等
就使复合地基承载力较原地基有所提高，沉降量有
所减小。随着桩体刚度增加，其桩体作用发挥得更
加明显。
第五章 复合地基基本理论
地基处理
§5.2 复合地基作用机理
2.垫层作用 桩与桩间土复合形成的复合地基或称复合层，
由于其性能优于原天然地基，它可起到类似垫层的 换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。在 桩体没有贯穿整个软弱土层的地基中，垫层的作用 尤其明显。
第五章 复合地基基本理论
地基处理
双层地基：
天然地基经过地基处理形成的均质加固区的厚度 与荷载作用面积或者与其相应持力层和压缩层厚 度相比较小时，在荷载影响区内，地基由两层性 质相差较大的土体组成。采用换填法或表层压实 法处理形成的人工地基，当处理范围比荷载作用 面积较大时，可归属于双层地基。
第五章 复合地基基本理论
刚性桩：如CFG桩等
第五章 复合地基基本理论
地基处理
桩体复合地基具有以下两个基本特点： (1)加固区是由基体和增强体两部份组成，是非均质的
和各项异性的； (2)在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。 前一特征使复合地基有别于均质地基，后一特征使复合
地基有别于桩基， 从某种意义上讲，复合地基介于均质地基和桩基之间。 形成复合地基的条件是基体与增强体在荷载作用下，通
1）形式上：复合地基中桩体与基础往往不是直 接相连的，它们之间通过垫层（碎石或砂石垫层） 来过渡； 而桩基中桩体与基础直接相连，两者 形成一个整体。
2）受力特性：存在着明显差异，即复合地基的 主要受力层在加固体内；而桩基的主要受力层是 在桩尖以下一定范围内。由于复合地基的理论的 最基本假定为桩与桩周土的协调变形。为此，从 理论而言，复合地基中也不存在类似桩基中的群 桩效应。
地基处理
复合地基：
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(天然地基土体或被改良的天然地基 土体)和增强体两部分组成的人工地基。
上部结构的荷载由基体和增强体共同承担。复合 地基与桩基都是采用以桩的形式处理地基，
复合地基与桩基区别
复合地基属于地基范畴，而桩基属于基础范畴， 所以两者又有其本质区别。
地基处理
目前在工程上应用的竖向增强体有碎石桩、砂桩、 水泥土桩、石灰桩、土桩、灰土桩、混凝土桩、 CFG桩等。根据竖向增强体的性质，桩体复合地 基又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。散体材料桩只有依靠周围 土体的围箍作用才能形成桩体。相对应于散体材 料桩，柔性桩和刚性桩也称为粘结材料桩，或半 刚性桩和刚性桩。
第五章 复合地基基本理论
地基处理
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。 4.挤密作用
如砂（石）桩、土桩、石灰桩等在施工过程中 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；采用生石灰桩，由于其材料具有吸 水、发热和膨胀等作用，对桩间土同样可起到挤密 作用。
第五章 复合地基基本理论
地基处理
（2）加固区土体的物理力学性质基本上是相同 的。。
如均质的天然地基采用排水固结法形成的人工地 基在排水固结过程中，加固区范围内地基土体中 孔隙比减少，抗剪强度提高，压缩性减少，加固 区内土体性质比较均匀，则这种人工地基可视为 均质地基。均质人工地基承载力和变形计算方法 基本上与均质地基的计算方法相同。
第五章 复合地基基本理论
地基处理
§5.3 复合地基常用型式
在工程实践中应用的复合地基型式很多，可从下 述三个方面来分类：①增强体设置方向；②增强 体材料；③基础刚度以及是否设置垫层等。
分类如下：
（1）按增强体设置方向：竖向、水平向及斜向
（2）按增强体材料：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；④CFG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（柱网复合地基）
过两者变形协调，共同分担荷载。
第五章 复合地基基本理论
地基处理
§5.2 复合地基作用机理
无论何种复合地基，都具备以下一种或多种作用，
如下：
1.桩体作用
由于复合地基中桩体的刚度较周围土体为大，
在刚性基础下等量变形时，地基中应力按材料模量
进行分布。因此，桩体上产生应力集中现象，大部
分荷载将由桩体承担，桩间土上应力相应减小。这
第五章 复合地基基本理论
地基处理
§5.2 复合地基作用机理
5.加筋作用 各种桩土复合地基除了可提高地基的承载力
外，还可用来提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗 滑能力。目前在国内水泥土搅拌桩和旋喷桩等已被 广泛地用作基坑开挖时的支护。在国外，对碎石桩 和砂桩常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。
第五章 复①刚性基础，设 垫层；②刚性基础，不设垫层；③柔性基础，设 垫层；④柔性基础，不设垫层。