复合地基基本理论

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。
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：
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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
过两者变形协调，共同分担荷载。
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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
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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
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地基处理
（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。
刚性桩：如CFG桩等
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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
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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）
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（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。
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。
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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Βιβλιοθήκη Baidu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；
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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。
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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。
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§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。
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§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。