復(fù)合地基的構(gòu)成形式

通過變形協(xié)調(diào)，增強(qiáng)體與天然地基土體共同承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，這是形成復(fù)合地基的基本條件。在建筑工程中，通常在復(fù)合地基上設(shè)置剛度較大的擴(kuò)展基礎(chǔ)或筏形基礎(chǔ)，也稱為剛性基礎(chǔ)(僅意味著基礎(chǔ)剛度較大之意)下的復(fù)合地基。而在道路工程中，荷載則通過剛度較小的道路面層傳遞，亦稱為柔性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基。理論研究和現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果表明，剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基的性狀有較大差異。因此，增強(qiáng)體與天然地基土體在荷載作用下的變形協(xié)調(diào)關(guān)系是復(fù)合地基性狀的主要特性。設(shè)計(jì)時(shí)為了較充分地發(fā)揮天然地基土的承載作用，要求樁土間的荷載分擔(dān)比在一個(gè)比較合理的范圍內(nèi)，這是復(fù)合地基設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵所在。

【例題1】某軟弱土層厚7.5m，下部為卵礫石層，視為不可壓縮層，采用水泥土攪拌樁對地基進(jìn)行處理，處理深度至卵礫石層頂面，該地基是否為復(fù)合地基( )?

A、 是; B、 不是; 答案：B

在基礎(chǔ)下設(shè)置厚度為200—300mm的墊層可以改善地基中淺層土的受力狀態(tài)，減小樁土荷載分擔(dān)比。墊層是復(fù)合地基的重要組成部分。復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)，一般要求有一定的置換率，恰當(dāng)?shù)姆謸?dān)比。置換率過低，復(fù)合地基承載力特征值低，樁土分擔(dān)比高，樁土壓力相差過大，使復(fù)合地基的均勻性變差，即使通過墊層調(diào)整若仍得不到明顯改善時(shí)，將使樁身受力過于集中，并對基礎(chǔ)底板受力不利。

【例題2】 對某軟弱地基進(jìn)行水泥土攪拌樁地基處理后，基礎(chǔ)以下鋪設(shè)200mm的粗砂墊層，其目的是為了( )

A、增大樁土荷載分擔(dān)比; B、 減小樁土荷載分擔(dān)比;

C、增大復(fù)合地基強(qiáng)度; D、 減小復(fù)合地基強(qiáng)度; 答案：B

【例題3】 某軟弱地基進(jìn)行地基處理后，基礎(chǔ)以下鋪設(shè)石屑墊層，有兩種方案：A、墊層厚度為150mm;B、墊層厚度為500mm;試問：分別采用A、B兩種方案，從理論上分析，樁土荷載分擔(dān)比ra、rb相比較為( )

A、 ra>rb; B、 ra

【例題4】 A、B兩個(gè)工程地質(zhì)條件相同，均采用夯實(shí)水泥土樁進(jìn)行地基處理，樁徑相同，置換率分別為ma=10%，mb=13%;要求處理后復(fù)合地基承載力特征值均為160kpa，基礎(chǔ)以下鋪設(shè)200mm的粗砂墊層;試問： A、B兩工程的樁土荷載分擔(dān)比ra、rb相比較為( )

A、 ra>rb; B、 ra

復(fù)合地基承載力與載荷試驗(yàn)要點(diǎn)

復(fù)合地基承載力特征值：由載荷試驗(yàn)測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值?；趶?fù)合地基是由豎向增強(qiáng)體和地基土通過變形協(xié)調(diào)承載的機(jī)理，復(fù)合地基的承載力目前只能通過現(xiàn)場載荷試驗(yàn)確定。

復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要點(diǎn)如下：

(1)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)承壓板應(yīng)具有足夠剛度。單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的承壓板可用圓形或方形，面積為一根樁承擔(dān)的處理面積;多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的承壓板可用方形或矩形，其尺寸按實(shí)際樁數(shù)所承擔(dān)的處理面積確定。樁的中心(或形心)應(yīng)與承壓板中心保持一致，并與荷載作用點(diǎn)相重合。

(2)承壓板底面標(biāo)高應(yīng)與樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高相適應(yīng)。承壓板底面下宜鋪設(shè)粗砂或中砂墊層，墊層厚度取50～150mm，樁身強(qiáng)度高時(shí)取大值。試驗(yàn)標(biāo)高處的試坑長度和寬度，應(yīng)不小于承壓板尺寸的3倍?；鶞?zhǔn)梁的支點(diǎn)應(yīng)設(shè)在試坑之外。

(3)試驗(yàn)前應(yīng)采取措施，防止因氣候變化、施工及降低地下水位等原因，造成試驗(yàn)場地地基土含水量的變化及土體擾動(dòng)，以免影響試驗(yàn)結(jié)果。

(4)加載等級可分為8～12級。最大加載壓力不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求壓力值的2倍。

(5)每加一級荷載前后均應(yīng)各讀記錄壓板沉降量一次，以后每半個(gè)小時(shí)讀記一次。當(dāng)一小時(shí)內(nèi)沉降量小于0.1 mm時(shí)，即可加下一級荷載。

(6)當(dāng)出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時(shí)可終止試驗(yàn)：①沉降急劇增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起;②承壓板的累計(jì)沉降量已大于其寬度或直徑的6%;③當(dāng)達(dá)不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設(shè)計(jì)要求壓力值的2倍。

(7)卸載級數(shù)可為加載級數(shù)的一半，等量進(jìn)行，每卸一級，間隔半小時(shí)，讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔三小時(shí)讀記總回彈量。

(8)復(fù)合地基承載力特征值的確定：

第一，當(dāng)壓力—沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于直線段比例界限的2倍時(shí)，可取比例界限;當(dāng)其值小于比例界限的2倍時(shí)，可取極限荷載的一半;

第二，當(dāng)壓力—沉降曲線是平緩的光滑曲線時(shí)，按相對變形值確定：①對砂石樁或振沖樁復(fù)合地基或強(qiáng)夯置換墩：當(dāng)以黏性土為主的地基，可取s/b或s/d=0.015所對應(yīng)的壓力(b和d分別為承壓板寬度和直徑，當(dāng)其值大于2m時(shí)，按2m計(jì)算);當(dāng)以粉土或砂土為主的地基，可取s/b或s/d=0.01所對應(yīng)的壓力。②對擠密樁、石灰樁或柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基，可取s/b或s/d=0.012所對應(yīng)的壓力。對灰土擠密樁復(fù)合地基，可取s/b或s/d=0.008所對應(yīng)的壓力。③對水泥粉煤灰碎石樁或夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基，當(dāng)以卵石、圓礫、密實(shí)粗中砂為主的地基，可取s/b或s/d=0.008所對應(yīng)的壓力;當(dāng)以黏性土、粉土為主的地基，可取s/b或s/d=0.01所對應(yīng)的壓力。④對水泥土攪拌樁或旋噴樁復(fù)合地基，可取s/b或s/d=0.006所對應(yīng)的壓力。⑤對有經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，也可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定相對變形值。

按相對變形值確定的承載力特征值不應(yīng)大于最大加載壓力的一半。

試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量不應(yīng)少于3點(diǎn)，當(dāng)滿足其極差不超過平均值的30%時(shí)，可取其平均值為復(fù)合地基承載力特征值。

【例題5】某工程采用灰土擠密樁進(jìn)行地基處理，在用載荷試驗(yàn)確定復(fù)合地基承載力特征值時(shí)，可采用s/b=( )所對應(yīng)的壓力。

A、0.006; B、 0.008; C、 0.01; D、 0.012 答案：B

【例題6】在對某復(fù)合地基進(jìn)行載荷試驗(yàn)時(shí)，測得三組試驗(yàn)值分別為：

=140kpa; =150kpa; =175kpa;則該復(fù)合地基承載力特征值為：( )。

A、140 kpa; B、 145 kpa; C、 152 kpa; D、 155 kpa; 答案：D

【例題7】某CFG樁工程，樁徑 =400mm，置換率為12.6%，試問：作單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)時(shí)，載荷板面積約為：( )。

A、1m2; B、 1.13m2; C、 0.87m2; D、0.2m2; 答案：A

《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》指出，復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，或采用增強(qiáng)體的載荷試驗(yàn)結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。應(yīng)當(dāng)指出，單樁的樁土相互作用條件與承臺(tái)下的單樁相比是有較大區(qū)別的，嚴(yán)格講，有了單樁載荷試驗(yàn)結(jié)果和天然地基土的載荷試驗(yàn)結(jié)果仍難以導(dǎo)得樁、土變形協(xié)調(diào)的復(fù)合地基的載荷試驗(yàn)結(jié)果。因此，規(guī)范強(qiáng)調(diào)指出應(yīng)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)中第3.0.4條之規(guī)定，經(jīng)載荷試驗(yàn)確定的復(fù)合地基承載力特征值修正時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

①地基寬度的地基承載力修正系數(shù)應(yīng)取零;

②基礎(chǔ)埋深的地基承載力修正系數(shù)應(yīng)取1.0;

經(jīng)地基處理后的地基，當(dāng)在受力層范圍內(nèi)仍存在軟弱下臥層時(shí)，尚應(yīng)驗(yàn)算下臥層的地基承載力;對水泥土類樁復(fù)合地基尚應(yīng)根據(jù)修正的復(fù)合地基承載力特征值，進(jìn)行樁身強(qiáng)度驗(yàn)算。

【例題8】經(jīng)處理后的地基，當(dāng)按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積時(shí)及埋深時(shí)，對于用載荷試驗(yàn)確定的復(fù)合地基承載力特征值，應(yīng)按( )進(jìn)行修正。

A、 按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)中規(guī)定的方法;

B、 寬度修正系數(shù)取0.0;深度修正系數(shù)取1.0;

C、 寬度修正系數(shù)取1.0;深度修正系數(shù)取0.0;

D、 可以不進(jìn)行修正; 答案：B

(a)平面布置圖; (b)樁、土分擔(dān)的荷載

圖2.2-1中所示各符號的含義是：P、Pp、Ps。分別為作用于復(fù)合地基上的平均壓力、 樁體及樁間土上的應(yīng)力，kPa;Esp 、Ep、Es 分別為復(fù)合地基、樁體及樁間土的變形模量， kPa;L為樁體長度，m;s為樁體按矩形布孔時(shí)的樁距，m;A為一根樁所承擔(dān)的加固面積，m2，A=S2;Ap為一根樁的截面積，m2;As為一根樁所承擔(dān)的加固范圍內(nèi)土的面積，m2，Ap=A-As。

當(dāng)均布荷載P作用于復(fù)合地基上時(shí)，假設(shè)基礎(chǔ)是剛性的，在地表平面內(nèi)，樁與樁間土的沉降值是相同的，由于Ep>Es，則荷載 P將向樁體上集中，而作用于樁間土上的荷載便降低，這就是復(fù)合地基能提高地基承載力的基本原理。

復(fù)合地基的承載力特征值可按下式估算：

fspk=m + (1-m) fsk 2.2-1

式中：fspk為復(fù)合地基的承載力特征值;m為面積置換率;Ap為樁的截面積;fsk為樁間地基土承載力特征值，無經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取天然地基承載力特征值fak; 為樁間土承載力折減系數(shù);Ra為單樁豎向承載力特征值。

單樁豎向承載力特征值也可按下列二式計(jì)算，取其中較小值：

Ra=ηfcuAp 2.2-2

Ra=UpΣqsili+ qpAp 2.2-3

式中：fcu為與樁身加固體相同的室內(nèi)加固體試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，在規(guī)定齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值;η為強(qiáng)度折減系數(shù);qsi為樁周第i層土的側(cè)阻力特征值;Up為樁周長;li為樁周范圍內(nèi)第i層土的厚度; 為樁端天然地基土的承載力折減系數(shù);qp。為樁端土的承載力特征值。

在深厚的軟土層中，采用復(fù)合地基理論進(jìn)行地基加固處理時(shí)，若樁體下仍有軟弱下臥層存在時(shí)，尚應(yīng)對樁體下的軟弱土層，進(jìn)行軟弱下層強(qiáng)度驗(yàn)算。

【例題9】某軟弱土地基承載力特征值為100kpa,采用水泥土攪拌樁處理方案，設(shè)計(jì)樁徑為 =500mm，采用正方形布置，樁間距為1.2m;按照巖土的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)確定的單樁承載力為 ;已知： =0.8， =0.3， =3Mpa，試確定：

1、 攪拌樁單樁豎向承載力特征值與下面哪一個(gè)最相近( );

A、210KN; B、176KN; C、588KN; D、193KN; 答案：B

2、 復(fù)合地基承載力特征值與下面哪一個(gè)最相近( );

A、215kpa; B、191kpa; C、477 kpa; D、203kpa; 答案：B

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