刚性桩复合地基处理技术探讨

刚性桩复合地基处理技术探讨

开玉柱

身份证号码：32081119630403xxxx江苏淮安223000

摘要：工程建设中，常常遇到天然地基承载力较弱，不满足工程设计要求，如采用桩基础，工程造价较高，工期较长。这时，地基处理和加固技术综合两者优点，不光充分利用了天然地基的承载力，又解决了桩基的造价高的问题。由于刚性桩复合地基技术具有承载力高，施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉等特点,目前大量用于高层和超高层建筑地基的加固。

关键词：复合地基；刚性桩；地基承载力

1导言

在建筑工程施工的过程中，工程地基的稳定性直接影响着建筑整体结构的安全性与稳定性，在一些地质较差的区域施工时，因为工程地基比较软弱，无法满足工程项目的承载需求，这时候就需要考虑利用承台下土的抗力来展开相应的基础设计。在设计的过程中利用桩基施工基础能够有效的将其与原始地基有效的结合在一起，共同承担建筑的荷载，这样的地基因为是由桩基与原始地基复合而成因此也被成为复合地基。该施工技术因为施工简单、速度快、成本低等特点，越来越受到工程界的认可。目前对于单桩复合地基的研究已经积累了丰富的工程经验，国内外学者也有很多重要的理论研究成果，但仍然滞后于工程实践应用，单桩与桩间土检测参数的联合应用研究仍然是一个前沿课题。

2刚性桩复合地基与一般复合地基

根据地基中竖向增强体的性质，复合地基可分为三类：散体材料桩复合地基，柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。刚性桩复合地基的桩体刚度较大，桩身强度也较高，桩体材料多采用混凝土材料，而一般复合地基增强体的刚度较小，强度也不高。

刚性桩复合地基与一般复合地基有许多不同：从增强体材料上看，一般复合地基的增强体多采用碎石、砂石、卵石、钢渣或低强度混凝土等材料而刚性桩复合地基的增强体材料一般采用混凝土材料，如CFG桩复合地基、素混凝土桩复合地基；从受力性能上看，刚性桩复合地基与一般复合地基相比，刚性桩复合地基具有更高承载力，沉降量小的特点；从经济上看，刚性桩复合地基的费用更高些。

3刚性桩复合地基沉降特性

复合地基是工程所在区域原始的天然地基与人工施工材料的复合而成的一种地基，在施工的过程中通过相关的处理技术对工程地基中软弱的部分进行加强，或者对一些软土层进行替换，进而达到提高地基稳定性的目的。复合地基的加固区通常分为基体以及增强体两部分，其本质上还是是一种人造地基。复合地基这一概念最初是在1962年的国际会议上被提出，并且在后来的研究中逐渐的得到了认可，目前在全国范围内都有着十分普遍的应用。目前，国内很多的研究人员在研究地基处理方法时都会以复合地基的基本概念作为研究的基础来建立相应的分析模型，并且分析的理论公式也是建立在这一概念之上的。复合地基在实际的应用中具有较强的包容性与应用性，施工人员可根据工程的实际需要采用不同类型的桩体，并且在多个不同的领域内都有着十分广阔的应用前景。

复合地基的沉降通常是由两部分组成的，其分别是加固区的沉降以及下卧层的沉降。加固区主要是由桩体与土层共同组成的，因此在进行加固区的承载力分析时必须要区分计算，分别分析加固区桩体的承载力与土层的承载力，在综合分析两者之间的应力分布、形变因素以及桩身压缩等一系列特点以后最终得到加固区的整体下沉状况。对于下沉层的沉降分析主要是通过对整体的应用进行分层总和计算，进而得到整体的下沉量。

4刚性桩复合地基处理技术

4.1刚性桩复合地基

刚性桩复合地基适用于处理黏性士、粉土、砂土、素填土和黄土等土层。刚性桩复合地基中的刚性桩应采用摩擦型桩。在使用过程中，通过桩与土变形协调使桩与土共同承担荷载是复合地基的本质和形成条件。由于端承型桩几乎没有沉降变形，只能通过垫层协调桩土相对变形，不可知因素较多，如地下水位下降引起地基沉降，由于各种原因，当基础与桩间土上垫层脱开后，桩间土将不再承担荷载。刚性桩复合地基中刚度桩对端承型桩进行限制。

刚性桩复合地基应从以下几个方面进行设计：

4.1.1桩体材料

刚性桩复合地基中的桩体可采用钢筋混凝土桩、素混凝土桩、预应力管桩、大直径薄壁筒桩和钢管桩等刚性桩。

4.1.2桩径

根据成桩工艺的不同,刚性桩桩径一般设计成300mm~600mm。不同地区可根据当地施工经验及成孔机械规格进行选用,以达到最佳挤密效果为宜。

4.1.3桩长

选择桩长时应使桩端穿过压缩性较高的土层，进入压缩性较低的土层。

4.1.4桩距

当刚性桩复合地基中的桩体穿越深厚软土时，如采用挤土成桩工艺(如沉管灌注成桩)，桩距过小易产生明显的挤土效应，一方面容易引起周围环境变化，另一方面，挤土作用易产生桩挤断、偏位等情况，影响复合地基的承载性能。桩的中心距应符合《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008规范表3.3.3要求。

4.1.5布桩范围

通常情况下刚性桩都布在基础范围内,处理宽度要求超出基础边缘一定范围,防止基底下被处理的土层在附加应力作用下受水浸湿时产生侧向变形,并使处理与未处理交界面的天然土体保持稳定。

4.1.6褥垫层

褥垫层是保证桩土共同作用的重要措施,厚度一般取15～30cm,通常为刚性桩直径的二分之一。褥垫层材料可采用中粗砂、碎石、级配砂石等。

4.1.7复合地基承载力

复合地基承载力的确定,比较可靠的方法是采用单桩或多桩复合地基载荷试验实测,设计估算常采用承载力叠加计算法,即荷载大部分由土承担,单桩承载力取标准值,考虑到安全因素,应按饱和状态下的土性指标进行桩的侧阻与端阻力的取值。

4.2复合地基承载力计算

复合地基承载力由桩的竖向抗压承载力和桩间土地基承载力两部分组成。由于桩土刚度不同，两者对承载力的贡献不可能完全同步。一般情况下桩间土地基承载力发挥度要小一些。在实际工程中，一般采用按照复合地基承载力计算公式来计算。

4.3工程实例

某项目地下一层，地上33层，由7栋高层住宅组成。结构形式为剪力墙结构；采用复合地基；基础采用筏板基础。根据地勘资料，该地区为洪积地带，土层下为岩溶发育区。土层分布情况为：杂填土；中粗砂；粉质粘土；含砾粉质粘土；灰岩层。局部未揭露到基岩，为漏斗区。依据地勘状况，经与业主工程部沟通，一致同意采用复合地基。考虑到基础底为中粗砂层，其承载力为160KPa，采用了多桩型复合地基（刚性桩-亚刚性桩复合地基），即刚性桩采用Φ500长螺旋钻孔灌注桩，亚刚性桩采用Φ500水泥土搅拌桩。施工过程中，先施工搅拌桩将上层中粗砂及粘土层加固，再施工灌注桩。其中搅拌桩桩端持力层为粉质粘土层；灌注桩桩端持力层为含砾粉质粘土层。

复合地基设计时，依据地勘报告对于地质状况的变换，采用桩长及桩距进行相应的调整，来满足上部建筑筏板基础底部压应力。复合地基承载力：塔楼下要求不小于440KPa；裙房不小于280KPa。复合地基检测时，复合地基承载力全部达到设计要求。

5结束语

总之，本工程在岩溶地区采用复合地基，避免使用大直径端承型灌注桩，取得了较好的经济性，缩短工期以及避免了端承桩溶洞处理的难题。高层建筑基础设计时，综合工程地质情况等因素，选用刚性桩复合地基，也是基础设计的一个不错的选择。

参考文献

[1]JGJ94-2015，建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2]JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[3]DBJ/T15-79-2011，广东省《刚性-亚刚性桩三维高强复合地基技术规程》[S]..北京：中国建筑工业出版社，2015.