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复合地基的几种优化设计方法探讨-建筑论文 复合地基的几种优化设计方法探讨 冯志威 （青岛地铁集团有限公司工程建设分公司 山东 青岛 266000） 【摘 要】由于建筑场地地形的复杂，地基处理一直是建筑施工的关键。随着建筑业及复合地基的应用与发展，我国施工和设计人员进行了相关复合地基的优化，这些优化因为施工的简便性及预算的大量减少，已逐渐被人们接受与学习，并广泛应用推广，有的甚至已写入相关规范，下边就对这些相关的优化设计进行简单的介绍。 关键词 复合地基；优化；变刚度；联合应用 1. 前言 复合地基处理方法是在天然地基中设置一定比例的增强体(桩体)，使桩、土共同承担荷载，并具有密实法和置换法的效应。由于设置增强体的方法不同、选用的桩体材料不同。复合地基法的密实作用和置换作用对承载力的提高幅值占的比例也不相同。不同桩型的复合地基，其承载力和变形特性明显不同，了解不同桩型承载特性的共同点以及它们之间的差异，对在实际工程中合理选择复合地基中的桩型具有重要的积极意义［1～3］。由于实际工程中的复杂多变，设计、施工人员对相应的复合地基进行了大量的实践，总结出大量的优化经验，其中有几种复合地基的联合使用，有变刚度调平复合地基桩的设计等，以下就结合相应的工程实例对这几种优化设计进行简单的介绍。 2. 几种复合地基的联合使用 复合地基按桩的类型可以划分为三类。第一类为散体材料桩复合地基。其桩体是由散体材料组成，没有粘结强度，只有依靠周围土体的约束才能形成桩体。其中代表为碎石桩和砂桩复合地基。第二类为柔性桩复合地基。桩体具有较低的粘结强度，能单独形成桩体，常见的有水泥土复合地基和灰土桩复合地基。第三类为刚性桩复合地基。桩体具有较高强度和刚度，目前，我们常用的有CFG桩和钢筋混凝土桩复合地基。由于这三类复合地基的桩体材料不同，施工方法不同，用于不同土质情况，其作用机理不同，加固效果存在明显的差异。对于散体材料复合地基主要是依靠土体的“围箍”作用来提高地基的承载力，虽然地基的承载力提高较小，但却有良好的排水作用；对于粘性材料桩复合地基主要依靠桩侧阻力和端阻力把作用与桩体的荷载传至深部土层，地基的承载力较大，但排水性能等其他特性不是特别突出。针对以上各种复合地基的特性，人们在工程选用时取长补短，使其更好地发挥各自优势，把地基处理的更好［4～7］。 2.1 CFG桩和碎石桩的联合使用。 （1）碎石桩和CFG桩在我国应用已久，是比较成熟的地基处理工艺。正如上边提到：碎石桩是散体材料桩，桩体承载力主要依赖于桩间土的“围箍”作用，对于提高复合地基的承载能力有限。但由于其良好的排水通道作用，对于处理软粘土地基和消除地基土的地震液化具有得天独厚的优势；CFG桩是刚性桩，桩体刚度大，承载力高，可以大幅度的提高地基承载力和控制变形。当把这两种桩型组合在一起使用时，可以产生明显的优势互补作用：利用碎石桩来提高浅层地基的承载力，并增大浅层地基土的复合模量，减少浅层土变形，同时建立排水通道消除地基土层液化；利用CFG桩寻找深层持力层，大幅提高地基承载力并控制沉降变形。如对于可液化的地基，既要求消除土体的液化，又要求有较高的承载力，当采用单一的碎石桩加固地基，虽然可以消除液化，但承载力提高幅度有限，达不 到设计要求。此时，可采用碎石与CFG两桩型复合地基方案，以达到既消除 地基的液化又大幅度的提高地基承载力的目的。 （2）从公开发表的文献看，在国内采用碎石与CFG两桩型复合地基的工程数不胜数，下边就举山西省财政厅办公楼工程。该工程利用碎石桩的挤密、振密作用，提高桩间土的密实度与强度，又利用其振动工艺使地基土受到一定时间与一定程度的多次重复预液化作用，并通过高渗透性碎石桩体，改善地基的排水条件，达到缩短排水路径、加速超静空隙水压消散、抑制液化发展、有效提高地基土的抗 液化能力的效果。但考虑到仅仅采用碎石桩复合地基对该工程地基承载力的提 高幅度有限，为进一步提高复合地基承载力，并增强对碎石桩的侧限约束作用 以减少碎石桩顶部的压胀变形，避免产生鼓胀破坏的可能性，该工程又采用了 CFG桩对地基进行进一步处理，形成了碎石与CFG两桩型复合地基。实践证 明，能够充分发挥两种桩型的优势，具有良好的技术和经济效益。 2.2 碎石桩和水泥土搅拌桩联合应用。 2.2.1 我们都知道，在多种可液化地基处理加固方法中，干振碎石桩由于施工简单、工程造价低、消除液化效果明显等优点而应用较广，并且积累了丰富经验.但施工 时的振动使易液化地基产生预先液化，而且软弱土因排水固结对邻近建筑带来不利影响。从城市建设来讲，碎石桩使用有局限性。根据文献［1］第8.2.4条的规定，碎石桩处理地基的宽度应