不同刚度组合桩复合地基及其处理方法.pdf

本发明公开了一种不同刚度组合桩复合地基，它包括刚性桩、柔性桩、土以及褥垫层，刚性桩采用长桩，刚性桩桩端置于较深的持力层，柔性桩采取短桩，柔性桩桩端置于较浅的持力层，所述刚性桩、柔性桩采取变厚度不同材料褥垫层。本发明还提供了一种不同刚度组合桩复合地基，它包括刚性桩、柔性桩、土以及褥垫层，刚性桩采用长桩，刚性桩桩端置于较深的持力层，柔性桩采取短桩，柔性桩桩端置于较浅的持力层，所述刚性桩、柔性桩采取变厚度不同材料褥垫层。与传统复合地基相比不同刚度组合桩复合地基更有效地利用复合地基中桩体的承载潜能，具备以下优点：一、节约工程成本；二、可有效地处理复杂的地基情况，减少传统桩基挤土桩不良的环境效应，有利于保证施工质量；三、工程工期可以缩短，适合沿海深厚软土地区应用，具有很高的推广价值。

1、  一种不同刚度组合桩复合地基，其特征是：该复合地基包括刚性桩、柔性桩、土以及褥垫层，刚性桩采用长桩，刚性桩桩端置于较深的持力层，柔性桩采取短桩，柔性桩桩端置于较浅的持力层，所述刚性桩、柔性桩采取变厚度不同材料褥垫层。

2、  根据权利要求1所述的不同刚度组合桩复合地基，其特征是：刚性桩褥垫层厚度为30cm，褥垫层采用碎石加粗砂材料；柔性桩褥垫层厚度为20cm，褥垫层采用粗砂材料。

3、  根据根据权利要求1或2所述的不同刚度组合桩复合地基，其特征是：刚性桩是材料刚度较高的桩。

4、  根据权利要求3所述的不同刚度组合桩复合地基处理，其特征是：刚性桩是钢筋混凝土桩或者钢桩，桩顶部标高低于柔性桩和土标高10cm。

5、  根据权利要求3所述的不同刚度组合桩复合地基，其特征是：柔性桩是材料刚度较低的桩。

6、  根据权利要求4所述的不同刚度组合桩复合地基，其特征是：柔性桩是材料刚度较低的桩。

7、  根据权利要求6所述的不同刚度组合桩复合地基，其特征是：柔性桩是水泥搅拌桩或者石灰桩。

8、  一种不同刚度组合桩复合地基的处理方法，其特征是：包括A、将刚性桩置于较深的持力层，将碎石加粗砂材料制成刚性桩的30CM褥垫层，将柔性桩制成短桩置于较浅的持力层，将粗砂材料制成柔性桩的20CM褥垫层，B、先施工刚性桩再施工柔性桩，刚性桩和柔性桩可流水作业，当部分刚性桩施工完毕留出工作面后，便可组织柔性桩进场施工。

9、  根据权利要求8所述的不同刚度组合桩复合地基的处理方法，其特征是：刚性桩是材料刚度较高的桩，是钢筋混凝土桩或者钢桩，桩顶部标高低于柔性桩和土标高10cm；柔性桩是材料刚度较低的桩，是水泥搅拌桩或者石灰桩。

不同刚度组合桩复合地基及其处理方法
技术领域
本发明涉及一种组合桩复合地基处理方法。
背景技术
传统桩体复合地基采用单一桩，加固区复合体的刚度相同，由于在荷载作用下，地基中附加应力随着深度增加而减小，地基应变也逐渐减小，所需地基刚度相应变小，均质加固区易引起两种不良的倾向：下部加固区刚度过大显得浪费，或者上部加固区刚度不足而导致安全度不足。另外，不同刚度桩的应力传递能力存在差别，大刚度桩应力传递深度深，小刚度桩应力传递深度短，在承载力和沉降方面桩存在有效桩长现象，其相关资料可在现有文献中查到。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够根据实际需要产生变刚度的不同刚度组合桩复合地基。本发明所要解决的技术问题还包括提供一种不同刚度组合桩复合地基的处理方法。
为此，本发明提供了一种不同刚度组合桩复合地基，它包括刚性桩、柔性桩、土以及褥垫层，刚性桩采用长桩，刚性桩桩端置于较深的持力层，柔性桩采取短桩，柔性桩桩端置于较浅的持力层，所述刚性桩、柔性桩采取变厚度不同材料褥垫层。
本发明还提供了一种上述不同刚度组合桩复合地基的处理方法，包括A、将刚性桩置于较深的持力层，将碎石加粗砂材料制成刚性桩的30CM褥垫层，将柔性桩制成短桩置于较浅的持力层，将粗砂材料制成柔性桩的20CM褥垫层，B、先施工刚性桩再施工柔性桩，刚性桩和柔性桩可流水作业，当部分刚性桩施工完毕留出工作面后，便可组织柔性桩进场施工。
与传统复合地基相比不同刚度组合桩复合地基更有效地利用复合地基中桩体的承载潜能，它是一种能够通过刚性桩、柔性桩和桩间土体变形协调共同承担荷载的复合地基，适应了地基附加应力由上而下减小的特征；与传统复合地基处理相比，该项新技术主要优势有三点：一、工程成本可以节约20％～35％；二、采用该技术可有效地处理复杂的地基情况，减少传统桩基挤土桩不良的环境效应，有利于保证施工质量；三、工程工期可以缩短1/3～1/4时间，适合沿海深厚软土地区应用，具有很高的推广价值。这类复合地基适用于多层建筑和小高层建筑，尤其对于有地下室的建筑物更加适宜。
附图说明
图1不同刚度组合桩复合地基示意图。
图2不同刚度组合桩复合地基条形基础布桩形式图。
图3不同刚度组合桩复合地基筏板基础布桩形式图。
图4为图3的A-A剖面图。
具体实施方式
如图1所示，不同刚度组合桩复合地基是指通过刚性桩5、柔性桩6和桩间土体变形协调共同承担荷载的复合地基，本发明提供的不同刚度组合桩复合地基处理方法中，复合地基包括刚性桩5、柔性桩6、土以及褥垫层，刚性桩5是材料刚度较高的桩，刚性桩5采用长桩，刚性桩5桩端置于较深的持力层，柔性桩6是材料刚度较低的桩，柔性桩6采取短桩，柔性桩6桩端置于较浅的持力层，所述刚性桩5、柔性桩6采取变厚度不同材料褥垫层，承台1以下刚性桩5褥垫层厚度为30cm，图1所示为300mm碎石加粗砂褥垫层4，褥垫层采用碎石加粗砂材料；柔性桩6褥垫层厚度为20cm，图1所示为200mm砂褥垫层3，褥垫层采用粗砂材料，另外图1中还有100mm厚细石混凝土找平层2。在本实施例中刚性桩5可以是钢筋混凝土桩或者钢桩，其桩顶部标高低于柔性桩6和土标高10cm，采用这种方式调整不同桩的高度后，一方面降低刚性桩5的应力集中度，另一方面使柔性桩6和土被动地受荷，增大了土的法向应力，从而提高了桩侧摩阻力，另外，柔性桩6可以是水泥搅拌桩或者石灰桩。
本发明提供的不同刚度组合桩复合地基的处理方法中包括A、将刚性桩置于较深的持力层，将碎石加粗砂材料制成刚性桩的30CM褥垫层，将柔性桩制成短桩置于较浅的持力层，将粗砂材料制成柔性桩的20CM褥垫层，B、先施工刚性桩再施工柔性桩，刚性桩和柔性桩可流水作业，当部分刚性桩施工完毕留出工作面后，便可组织柔性桩进场施工，其中刚性桩是材料刚度较高的桩，是钢筋混凝土桩或者钢桩，桩顶部标高低于柔性桩和土标高10cm；柔性桩是材料刚度较低的桩，是水泥搅拌桩或者石灰桩。
以下结合附图对本发明两种实施例进行详细描述：
本发明提供的复合地基可以采用条形基础和筏板基础两种形式，如图2、图3、图4所示，当采用条形基础时，基础与土接触面积宜大，从而增大土荷载分担比。刚性桩5应布置在建筑物控制沉降与稳定起主要控制作用位置上，如位于建筑物的边缘桩、角点桩以及上部荷载能力起直接作用的桩位，刚性桩5总体布置重心应与建筑物形心一致。柔性桩6根据上部荷载大小对承载力进行补偿。
当采用筏板基础时，刚性桩5和柔性桩6均匀布置，间隔分布，视不同情况有梅花形和长方形两种布置形式。在刚性桩5部位设置倒梁，做成格构式筏板，避免刚性桩5应力集中造成破坏。
本发明总沉降包括桩间土体的压缩量以及下卧层沉降，下卧层沉降可采用传统的分层总和法计算，该方法在复合地基文献中可以发现。加固区压缩量采取复合模量法，复合模量计算采取下式
Ec=(m1HrErλr·γrthλr+λrλrthλr+γr+HdEd+m2HfEfλf·γfthλf+λfλfthλf+γf+HdEd+1-m1-m2HrES+HdEd)Hr]]>
式中E_c为不同刚度组合桩复合地基的复合模量；m₁为刚性桩55置换率；m₂为柔性桩6置换率；E_r为刚性桩5的变形模量；E_f为柔性桩6的变形模量；E_s为土的压缩模量；E_d为褥垫层模量；H_r为刚性桩5桩长；H_f为柔性桩6桩长；H_d为褥垫层厚度；λ_r＝μ_rH_r，μ_r为刚性桩5桩周土参数；λ_f＝μ_fH_f，μ_f柔性桩6桩周土参数；γr=nrHrArEr,]]>n_r为刚性桩5桩端土参数；γf=nfHfAfEf,]]>n_f为柔性桩6桩端土参数；桩周土参数及桩端土参数计算可在桩基文献中查到。
本发明承载力计算公式可采取下式
fsp,k=β1m1R1Ap1+β2m2R2Ap2+β3(1-m1-m2)fsk]]>
式中f_sp，k为复合地基承载力特征值；m₁为刚性桩5置换率；m₂为柔性桩6置换率；f_s，k为桩间土承载力特征值；R₁为刚性桩5单桩承载力特征值；R₂为柔性桩6单桩承载力特征值；A_p1为刚性桩5的截面面积；A_p2为柔性桩6的截面面积；β₁为刚性桩5承载力发挥度，数值取0.85～1.0之间，β₂为柔性桩6承载力发挥度，数值取0.7～0.8之间，β₃为桩间土承载力发挥度，数值取0.9～1.0之间。工程应用中，土质越差、桩置换率越高、建筑物越重要，承载力发挥度取高值；反之取低值。
本发明包括以下施工步骤：先施工刚性桩5再施工柔性桩6，刚性桩5和柔性桩6可流水作业，当部分刚性桩5施工完毕留出工作面后，便可组织柔性桩6进场施工，从而施工工期比常规复合地基施工工期要大大缩短。
本发明检测方式要采用复合地基静荷载试验，复合地基静荷载试验面积采取置换率相同的小块等效面积，在褥垫层周围设置砖模，加载前褥垫层应经过预压。静荷载试验曲线通常呈缓变形，根据沉降与承压板相对变形值0.002～0.003对应的承载力来确定复合地基承载力特征值。