地基處理-多元復(fù)合地基法

地基基處處理理GroundTreatment重慶交通通大學(xué)河海學(xué)院院吳文雪第15章多元復(fù)合合地基法法Chapter15Multi-elementCompositeFoundation回顧與復(fù)復(fù)習(xí)（Review）復(fù)合地基的定定義：是指天然然地基在在地基處處理過程程中部分分土體得得到增強(qiáng)強(qiáng)，或被被置換，，或在天天然地基基中設(shè)置置加筋材材料，加固區(qū)是由基體（天然地地基土體體或被改改良的天天然地基基土體））和增強(qiáng)體兩部分組組成的人人工地基基。復(fù)合合地基較較天然地地基的承承載力提提高，沉沉降減小小。復(fù)合地基基分類復(fù)合地基基根據(jù)地地基中增增強(qiáng)體的的方向可可分為豎向增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)合合地基和水平向增增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基兩類。豎向向增強(qiáng)體體復(fù)合地地基又稱稱為樁體復(fù)合合地基。。豎向增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)合合地基根根據(jù)增強(qiáng)強(qiáng)體性質(zhì)質(zhì)又可分分為散體材料料樁復(fù)合地基、柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基。本章要學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)內(nèi)容MainContentsinThisChapter一、概述述二、多元元復(fù)合地地基的定定義及分分類三、多樁樁型復(fù)合合地基法法四、雙向向增強(qiáng)體體復(fù)合地地基法15.1概述鑒于水平向增增強(qiáng)體、、豎向增增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基基中的三三種類型型樁（即即散體材材料樁、、柔性樁樁和剛性性樁）的的承載能能力和變變形特性性不同，，且由于于每種地地基處理理方法都都不是萬萬能的，，每種地地基處理理方法都都有其適適用范圍圍和優(yōu)缺缺點(diǎn)，可可將水平平向增強(qiáng)強(qiáng)體、或或豎向增增強(qiáng)體中中的三種種類型樁樁中的兩兩種甚至至三種樁樁綜合應(yīng)應(yīng)用于加加固軟土土地基，，形成多多元復(fù)合合地基，，以充分分發(fā)揮水水平向增增強(qiáng)體以以及各樁樁型的優(yōu)優(yōu)勢，大大幅度地地提高地地基承載載力，減減小地基基沉降，，從而取取得良好好的技術(shù)術(shù)效果和和經(jīng)濟(jì)效效益。15.2多元復(fù)合地基基的定義及分分類15.2DefinitionandClassificationofMulti-elementCompositeFoundation一、定義多元復(fù)合地基基是指由水平平向增強(qiáng)體、、豎向增強(qiáng)體體中的剛性樁樁、柔性樁、、散體材料樁樁中的兩種或或兩種以上的的增強(qiáng)體，采采取不同的組組合方式對天天然地基加固固所形成的復(fù)復(fù)合地基。二、分類主要分為三大大類：（1)多樁型復(fù)合地地基（2)雙向單樁型復(fù)復(fù)合地基（3)雙向多樁型復(fù)復(fù)合地基在多樁型復(fù)合合地基中，可可將樁身強(qiáng)度度較高的樁稱稱為主樁，將將強(qiáng)度較低的的樁稱為次樁樁?？蓪⒍鄻稑缎蛷?fù)合地基基分為兩類：：在第一類多多樁型復(fù)合地地基中，主樁樁作用為主，，次樁為輔；；在第二類多多樁型復(fù)合地地基中，主樁的數(shù)量較較少，僅布置置在節(jié)點(diǎn)或荷荷載較大處，，其主要目的的是減小沉降降，地基承載載力提高主要要依靠次樁的的置換作用。。三、多樁型復(fù)復(fù)合地基雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基由水水平向的增強(qiáng)強(qiáng)體和豎向的的增強(qiáng)體與天天然地基土體體共同組成。。在雙向增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)合地基基中，如果豎豎向的增強(qiáng)體體只有一種樁樁型，那么可可稱之為雙向向單樁型復(fù)合合地基(見圖15-2)；如果豎向的的增強(qiáng)體有兩兩種或兩種以以上的樁型，，那么可以稱稱之為雙向多多樁型復(fù)合地地基（見圖15-3）。四、雙向增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)合地基基多樁型復(fù)合地地基（Multi-PileCompositeFoundation)雙向單樁型復(fù)復(fù)合地基雙向多樁型復(fù)復(fù)合地基15.3.1多樁型復(fù)合地地基承載力的的計算1.第一類多樁型型復(fù)合地基承承載力計算15.3多樁型復(fù)合地地基法15.3BearingCapacityofMulti-pileCompositeFoundation復(fù)合地基承載載力由三部分分組成（1）當(dāng)次樁為強(qiáng)強(qiáng)度較高的柔柔性樁（例如如深層攪拌水水泥土樁）時時，采用下式式計算復(fù)合地地基承載力（2）當(dāng)次樁為強(qiáng)強(qiáng)度較低的柔柔性樁（例如如石灰樁、灰灰土擠密樁等等）或散體材材料樁（例如如碎石樁）時時，采用下式式計算復(fù)合地地基承載力2.第二類多樁型型復(fù)合地基承承載力計算對于第二類多多樁型復(fù)合地地基，主樁的的數(shù)量較少，，僅布置在節(jié)節(jié)點(diǎn)或荷載較較大處，其主主要目的是減減小沉降，地地基承載力提提高主要依靠靠次樁的置換換作用。在實(shí)際工程中中，可按兩種種情形考慮：：第一種情形考慮主樁分擔(dān)擔(dān)一定的荷載載，根據(jù)樁的的類型及地質(zhì)質(zhì)條件采用經(jīng)經(jīng)驗參數(shù)法計計算單樁承載載力，扣除主主樁承受的荷荷載后，剩余余荷載由次樁樁形成的復(fù)合合地基承擔(dān)。。第二種情形將主樁的承載載作用作為安安全儲備，僅僅考慮次樁形形成的復(fù)合地地基承擔(dān)上部部結(jié)構(gòu)荷載，，此種情形即即由兩樁型復(fù)復(fù)合地基退化化為普通的單單一樁型復(fù)合合地基。復(fù)合合地基承載力力按通常單一一樁型復(fù)合地地基的承載力力計算公式計計算。15.3.2多樁型復(fù)合地地基沉降計算算1.第一類多樁型型復(fù)合地基沉沉降計算方法法(1)第一種情形（（主樁與次樁樁樁長相等））s=s1+s2加固區(qū)土層壓壓縮量s1可采用復(fù)合模模量法計算。。復(fù)合壓縮模量量Ecs通過面積加權(quán)權(quán)法計算，也也可通過試驗驗確定。Ecs=m1Ep1+m2Ep2+(1-m1-m2)Es加固區(qū)下臥土土層壓縮量s2可采用分層總總和法計算。。其次討論復(fù)合合地基加固區(qū)區(qū)下臥土層壓壓縮量s2的計算方法。。由于在第一一類多樁型復(fù)復(fù)合地基中，，主樁的置換換率較大，主主樁起主要的的置換作用，，而且由于主主樁較長，建建議宜采用實(shí)實(shí)體基礎(chǔ)法計計算作用在下下臥土層上的的附加應(yīng)力，，采用分層總總和法計算下下臥土層壓縮縮量s2。2.第二類多樁型型復(fù)合地基沉沉降計算方法法在第二類多樁樁型復(fù)合地基基中，由于主主樁的置換率率很小，主樁樁的置換作用用較小，絕大大部分荷載由由次樁及樁間間土承擔(dān)，而而主樁僅布置置在節(jié)點(diǎn)或荷荷載較大處，，因此第二類類多樁型復(fù)合合地基的沉降降計算方法與與第一類多樁樁型復(fù)合地基基的沉降計算算方法有較大大區(qū)別，下面面建議兩種計計算方法。第一種計算方法：：采用復(fù)合模模量法計算加加固區(qū)土層的的壓縮量s1，采用改進(jìn)的的Geddes法計算下臥土土層的壓縮量量s2。第二種計算方法為為工程中的實(shí)實(shí)用簡化計算算方法，即將將總荷載扣除除樁體承受的的荷載后的剩剩余荷載作用用在復(fù)合地基基加固區(qū)上，，其加固區(qū)土土層和下臥層層土層上的附附加應(yīng)力計算算方法與天然然地基中應(yīng)力力計算方法相相同。1多樁型復(fù)合地地基中的單樁樁檢測對于多樁型復(fù)合地地基中的單樁樁樁身質(zhì)量，，可依照各類類樁的檢測辦辦法分別進(jìn)行行檢測，例如如，剛性樁可可采用低應(yīng)變變動力檢測法法檢測樁身完完整性，深層層攪拌水泥土土樁可采用輕輕便動力觸探探或抽芯檢測測，石灰樁可可采用靜力觸觸探或輕便動動力觸探檢測測樁身強(qiáng)度和和成樁質(zhì)量，，碎石樁可采采用重型動力力觸探檢測成成樁質(zhì)量。15.3.3多樁型復(fù)合地地基檢測方法法15.3.3VerificationTestofMulti-pileCompositeFoundation2多樁型復(fù)合地地基承載力檢檢測方法（直直接法）(1)規(guī)范方法對于一般的復(fù)復(fù)合地基加固固效果檢測，，《建筑地基處理理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002規(guī)定采用復(fù)合合地基靜載荷荷試驗，若為為單樁復(fù)合地地基靜載荷試試驗，壓板可可采用圓形或或方形，面積積為單根樁承承擔(dān)的處理面面積。多樁復(fù)復(fù)合地基載荷荷試驗的壓板板可采用方形形或矩形，其其尺寸按實(shí)際際樁數(shù)所承擔(dān)擔(dān)的處理面積積確定。采用矩形壓板板，是否合適適？采用異性壓板板，是否合適適？(2)平行四邊形壓壓板法建議對于工程程中有時采用用矩形或方形形壓板難以準(zhǔn)準(zhǔn)確合理地檢檢測多樁型復(fù)復(fù)合地基承載載力時，在多多樁型復(fù)合地地基靜載荷試試驗中可采用用平行四邊形形壓板。平行四邊形壓壓板采用平行四邊形壓壓板時，應(yīng)注注意以下事項項：（1）當(dāng)按相對變變形s/b取值時，b應(yīng)取平行四邊邊形較短的一一個高；或取取與平行四邊邊形面積相等等的正邊形的的邊長；（2）平行四邊形形相鄰邊邊長長及平行四邊邊形相鄰內(nèi)角角之差不宜過過大，否則平平行四邊形的的兩銳角處容容易產(chǎn)生應(yīng)力力集中而使土土體過早產(chǎn)生生擠出破壞；；（3）由于板的平平面尺寸比相相同面積的方方形板大，因因此壓板應(yīng)具具有較高的剛剛度。3多樁型復(fù)合地地基承載力檢檢測（間接法法）所謂間接法就就是分別對主主樁或次樁進(jìn)進(jìn)行單樁或復(fù)復(fù)合地基靜載載荷試驗，然然后利用多樁樁型復(fù)合地基基的承載力計計算公式計算算出多樁型復(fù)復(fù)合地基的承承載力。工程實(shí)例一:深層攪拌樁與與石灰樁聯(lián)合合加固雜填土土（該項目完完成于1994年）工程實(shí)例二:鉆孔壓灌混凝凝土樁與水泥泥粉噴樁聯(lián)合合加固深厚軟軟土（該項目目完成于2000年）15.3.4多樁型復(fù)合地地基法的工程程實(shí)踐15.3.4CaseHistoriesofMulti-pileCompositeFoundation15.4雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基法近近些年來在工工程中開始逐逐漸得到應(yīng)用用。但是，由由于目前這種種新型的復(fù)合合地基的作用用機(jī)理尚不十十分清楚，既既沒有現(xiàn)成的的設(shè)計理論和和設(shè)計方法，，也沒有成熟熟的施工工藝藝和控制措施施，更缺乏施施工質(zhì)量的檢檢驗驗收標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，沒有形成成技術(shù)規(guī)范和和設(shè)計指南。。也就是說，，目前雙向增增強(qiáng)體復(fù)合地地基的理論研研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后后于其工程實(shí)實(shí)踐。雖然目目前的工程應(yīng)應(yīng)用停留在邊邊摸索邊總結(jié)結(jié)的經(jīng)驗狀態(tài)態(tài)，但是，其其有限的應(yīng)用用卻顯示出非非常好的技術(shù)術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益，具有有開展進(jìn)一步步深入研究和和擴(kuò)大應(yīng)用范范圍的重要價價值。15.4.1雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基所謂雙向增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)合地基基就是對天然然地基的下部部采用豎向增增強(qiáng)體（包括括剛性樁、柔柔性樁和散體體材料樁等））加固，而上上部采用水平平向增強(qiáng)體加加固，豎向增增強(qiáng)體、水平平向增強(qiáng)體與與天然地基共共同作用所形形成的人工地地基。該類復(fù)復(fù)合地基可發(fā)發(fā)揮水平向增增強(qiáng)體和豎向向增強(qiáng)體的各各自的優(yōu)勢，，共同有效地地承擔(dān)上部荷荷載，大大減減小地基變形形。雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基法也也稱為樁網(wǎng)復(fù)復(fù)合地基法和和樁承式加筋筋復(fù)合墊層法法。15.4.2雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基形成成的背景雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基法是是在單一增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)合地基基存在一些不不足的背景下下產(chǎn)生的。（1）水平向增強(qiáng)強(qiáng)體(土工合成材料料、金屬材料料格柵等)不足之處：①①不方便在較較深的土層下下施工，難以以用于基坑特特別是深基坑坑支護(hù)；②不不能充分調(diào)動動下部土的承承載潛力；③③應(yīng)用于軟土土地基處理時時，所需沉降降變形時間往往往較長，不不利于加快工工程進(jìn)度。（2）單一的豎直直向增強(qiáng)體(通常稱為樁體體)不足之處：①①沒有加筋、、過濾、防滲滲功能；②在在高邊坡情況況下往往要設(shè)設(shè)專用抗滑斜斜樁，難以施施工；③有時時因特殊情況況需要，仍嫌嫌其沉降變形形達(dá)到穩(wěn)定的的時間過長；；④受到柔性性荷載或者基基礎(chǔ)剛度不大大時，豎向增增強(qiáng)體的承載載力難以充分分發(fā)揮，導(dǎo)致致承載力難以以得到大幅度度提高，沉降降也較大。15.4.3雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基綜合合了水平向增增強(qiáng)體和豎向向增強(qiáng)體的優(yōu)優(yōu)勢，可以克克服上述單一一增強(qiáng)體復(fù)合合地基的不足足之處，通過過不同增強(qiáng)體體的合理組合合，獲得較高高的承載力，，并大大減少少沉降。雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基具有有以下優(yōu)點(diǎn)。。(1)雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基具有有樁體、墊層層、排水、擠擠密、加筋、、防護(hù)等綜合合效能。(2)豎向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基法比比較容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在天然軟土土地基上快速速填筑穩(wěn)定的的高路堤或堤堤壩。(3)當(dāng)豎向增強(qiáng)體體按照稀疏間間距布置時，，采用減沉樁樁理論進(jìn)行設(shè)設(shè)計和施工，，可大幅度降降低工程建設(shè)設(shè)成本。(4)沉降較小且完完成時間較短短，工后沉降降較易控制，，可縮短工期期，相對加快快工程進(jìn)度。。(5)不需采用預(yù)壓壓來先期完成成沉降，施工工方便。15.4.4雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基法的的應(yīng)用范圍由于雙向增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)合地基基法這一新技技術(shù)在控制沉沉降和不均勻勻沉降有著具具大的技術(shù)優(yōu)優(yōu)勢，且經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益顯著，，目前，逐步步開始在國內(nèi)內(nèi)得到應(yīng)用，，主要應(yīng)用范范圍集中在以以下這些方面面：(l)大面積堆載場場地的地基處處理；(2)路堤軟土地基基處理，比如如高速公路和和高速鐵路路路基處理；(3)軟土地基上新新老路堤接合合部的處理，，以防止不均均勻沉降；(4)高層建筑物地地基軟弱下臥臥層處理；(5)橋臺過渡段地地基處理，比比如處理“橋橋頭跳車”現(xiàn)現(xiàn)象；(6)其他工程應(yīng)用用，例如持力力層為斜坡的的樁基礎(chǔ)，以以防止地基側(cè)側(cè)向失穩(wěn)。15.4.5雙向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基的發(fā)發(fā)展1993年，南(寧)一昆(明)鐵路線永豐營營車站的軟土土地基處理采采用了粉噴樁樁結(jié)合土工格格柵這一樁承承加筋土復(fù)合合地基；1998年，江蘇省省泰州市首首次利用““土工編織織布(geotextile)加筋墊層+水泥粉噴攪攪拌樁”的的復(fù)合地基基方案，修修復(fù)處理泰泰州市引江江河嘶馬碼碼頭下的軟軟土地基；；國內(nèi)發(fā)展：：2001年，鐵道部部科學(xué)