一、復(fù)合地基的定義與分類

1.定義

天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強(qiáng),，或被置換,，或在天然地基中設(shè)置加筋材料,，加固區(qū)是由基體（天然地基土體）和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。

2.復(fù)合地基的分類

（1）按增強(qiáng)體方向和材料性質(zhì)分類

特點(diǎn)：樁體有較強(qiáng)粘聚力,，但模量和剛度遠(yuǎn)比混凝土小,，在大荷載作用下會(huì)變形過量甚至斷樁。

復(fù)合地基常用的形式

（2）按基礎(chǔ)剛度和墊層分類

剛性基礎(chǔ)與柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基承載性狀不同：柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基的樁土荷載分擔(dān)比要比剛性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基小,，而其沉降要比剛性基礎(chǔ)大,。

二、復(fù)合地基特點(diǎn)及形成條件

1.復(fù)合地基特點(diǎn)

（1）加固區(qū)是由基體和增強(qiáng)體兩部分組成,，是非均質(zhì),、各向異性的。——區(qū)別于均質(zhì)地基,。

（2）在荷載作用下,，基體和增強(qiáng)體共同直接承擔(dān)荷載的作用。——區(qū)別于樁基礎(chǔ),。

2.復(fù)合地基的形成條件

形成條件：在荷載作用下,，增強(qiáng)體與天然地基土體通過變形協(xié)調(diào)共同承擔(dān)荷載作用,。

復(fù)合地基的組成：

墊層是保證形成復(fù)合地基的措施，但不是必要條件,。

三,、復(fù)合地基作用機(jī)理與破壞模式

（一）作用機(jī)理

1.擠密作用

砂樁、土樁,、石灰樁,、碎石樁等在施工過程中，由于振動(dòng),、擠壓,、排土等原因，可對樁間土起到一定的密實(shí)作用,。石灰樁具有吸水,、發(fā)熱和膨脹特性，對樁間土同樣起到擠密作用,。

2.加速固結(jié)作用

碎石樁,、砂樁具有良好的透水性，可以加速地基的固結(jié),，水泥土類和混凝土類樁在一定程度上也可以加速地基固結(jié),。

3. 置換作用

4. 墊層和加筋作用

墊層作用主要是指在較厚的軟弱土層中，樁體沒有打穿該軟弱土層,，這樣,，整個(gè)復(fù)合地基對于沒有加固的下臥層起到墊層的作用，經(jīng)墊層的擴(kuò)散作用將建筑物傳到地基上的附加應(yīng)力減小,，作用于下臥層的附加應(yīng)力趨于均勻，從而使下臥層的附加應(yīng)力在允許范圍之內(nèi),，這樣就提高了地基的整體抵抗力,，減少了沉降。

加筋作用主要是指厚度不大的軟弱土層,，樁體可穿過整個(gè)軟弱土層達(dá)到其下的硬層上面．此時(shí),，樁體在外荷載的作用下就會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而使樁間土承擔(dān)的壓力相應(yīng)減小,，其結(jié)果與天然地基相比,，復(fù)合地基的承載力會(huì)提高，壓縮量會(huì)減小,，穩(wěn)定性會(huì)得到加強(qiáng),，沉降速率會(huì)加快，還可用來改善土體的抗剪強(qiáng)度,，加固后的復(fù)合樁土層將可以改善土坡的穩(wěn)定性,，這種加固作用即通常所說的加筋作用,。

（二）復(fù)合地基破壞模式

破壞過程：

（1）樁間土首先破壞引起復(fù)合地基全面破壞；

（2）樁體首先破壞引起復(fù)合地基全面破壞,；

（3）樁體與樁間土同時(shí)發(fā)生破壞,。

四、復(fù)合地基的常用概念

（一）面積置換率

1. 復(fù)合地基置換率（m）：樁體橫截面積（Ap）與該樁體所承擔(dān)的加固面積（A）的比值,，m=Ap/A,。

2. 布樁形式與面積置換率的關(guān)系

正方形布置：

網(wǎng)格狀布置：

等邊三角形布置：

（二）樁土應(yīng)力比

1．樁土應(yīng)力比（n）：在某一荷載作用下，單位面積上樁體和土體所受豎向平均應(yīng)力之比,。

2．影響樁土應(yīng)力比的因素

（1）荷載水平,；

（2）復(fù)合地基面積置換率：m增大，n減小,。

（3）樁土模量比：樁土模量比增大,，樁土應(yīng)力比近于線性增長。

（4）原地基土強(qiáng)度：原地基土強(qiáng)度越高,，n越?。辉鼗翉?qiáng)度低,，n越大,；

（5）樁長：樁土應(yīng)力比n，隨樁長增大而增大,，但達(dá)到臨界值Lc后,，n值幾乎不再增大；

（6）時(shí)間：n隨時(shí)間的延續(xù)逐漸增大,，這是由于樁間土的固結(jié)和蠕變使荷載向樁體集中,。

（三）樁土荷載分擔(dān)比

樁土荷載分擔(dān)比：樁、土分擔(dān)荷載的比例,。

式中

Pp —— 樁承擔(dān)的荷載,；

Ps —— 樁間土承擔(dān)的荷載；

P —— 總荷載,。

樁土荷載分擔(dān)比和樁土應(yīng)力比的關(guān)系：

（1）已知樁土荷載分擔(dān)比

（2）已知樁土應(yīng)力比

（四）復(fù)合模量

定義：復(fù)合模量表征復(fù)合土體抵抗變形的能力,，數(shù)選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 值上等于某一應(yīng)力水平時(shí)復(fù)合地基應(yīng)力與復(fù)合地基相對變形之比。

式中

Ep——樁體壓縮模量,；

Es——樁間土壓縮模量,；

Esp——復(fù)合模量；

n——樁土應(yīng)力比,；

m——置換率,。

實(shí)際工程中，樁的模量直接測定比較困難。實(shí)用中可通過假定樁土模量比等于樁土應(yīng)力比,，或者采用復(fù)合地基承載力的提高系數(shù)計(jì)算復(fù)合模量,。

（1）樁土應(yīng)力比等于樁土模量比

式中 Es′——加固后樁間土模量。

（α——樁間土承載力提高系數(shù)）

（2）按承載力提高系數(shù)計(jì)算

式中 ζ——承載力提高系數(shù)

五,、豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基承載力

（一）復(fù)合地基承載力由靜載荷試驗(yàn)確定

荷載試驗(yàn)的操作與天然地基時(shí)相同,。當(dāng)實(shí)際基礎(chǔ)埋深與和壓板差別大時(shí)，應(yīng)作寬,、深度修正,。

（二）經(jīng)驗(yàn)公式估算法

豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基承載力計(jì)算通常有兩種思路：

（1）先分別確定樁體的承載力和樁間土承載力，根據(jù)一定的原則疊加這兩部分承載力得到復(fù)合地基的承載力,；

（2）把樁體和樁間土組成的復(fù)合地基作為整體來考慮,，通過地基滑弧穩(wěn)定分析法確定復(fù)合地基極限承載力。

1．采用單樁及樁間土承載力計(jì)算

式中

ppf —— 單樁極限承載力,；

psf —— 天然地基承載力,；

K1 —— 反映復(fù)合地基中樁體實(shí)際極限承載力與單樁極限承載力不同的修正系數(shù)，一般大于1.0,；

K2 —— 反映復(fù)合地基中樁間土實(shí)際承載力與天然地基極限承載力不同的修正系數(shù),，根據(jù)具體工程情況確定，可能大于1.0,，也可能小于1.0,；

λ1 —— 復(fù)合地基破壞時(shí)，樁體發(fā)揮其極限強(qiáng)度的比例,。若樁體先達(dá)到極限強(qiáng)度繼而引起復(fù)合地基破壞,，則為1.0，若樁間土比樁體先達(dá)到極限強(qiáng)度,，則小于1.0,；

λ2 —— 復(fù)合地基破壞時(shí)，樁間土發(fā)揮其極限強(qiáng)度的比例,。一般情況下,，復(fù)合地基中往往樁體先達(dá)到極限強(qiáng)度，其值通常在0.4～1.0之間,；

m —— 復(fù)合地基面積置換率,。

若能有效確定復(fù)合地基中樁體和樁間土的實(shí)際承載力,，而且破壞模式是樁體先破壞繼而引起復(fù)合地基全面破壞,，則可采用下式計(jì)算：

式中

fspk ——復(fù)合地基的承載力特征值；

fpk ——樁體的豎向承載力特征值,；

fsk ——樁間土加固后承載力特征值,；

β——樁間土承載力折減系數(shù)。

（1）樁體承載力特征值的確定

a．對粘結(jié)材料樁復(fù)合地基，樁體承載力特征值可采用類似摩擦樁承載力特征值以及根據(jù)樁身材料強(qiáng)度分別計(jì)算,，取小值,。

式中

α——樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，不同的樁取值不同,；

li ——按土層劃分的各段樁長,，對柔性樁，樁長大于臨界樁長時(shí),，計(jì)算樁長取臨界樁長值,；

η——樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，0.2～0.33,。

（2）對散體材料樁復(fù)合地基,，樁體極限承載力主要取決于樁側(cè)土體所能提供的最大側(cè)限力。

式中

Kp——樁體材料的被動(dòng)土壓力系數(shù),；

σru——樁間土能提供的側(cè)向極限應(yīng)力,。

計(jì)算樁側(cè)土體所能提供的最大側(cè)限力常用如下方法：

Brauns（1978年）計(jì)算式、圓筒形孔擴(kuò)張理論,、Hughes和Withers（1974）計(jì)算式,、 Wong H.Y.（1975）計(jì)算式 、被動(dòng)土壓力法等,。

2．將樁體和樁間土組成的復(fù)合地基作為整體考慮,，常用穩(wěn)定分析法計(jì)算。

圓弧分析法中,，假設(shè)的滑弧常經(jīng)過加固區(qū)和未加固區(qū),。地基的強(qiáng)度應(yīng)分區(qū)計(jì)算。

未加固區(qū)采用天然土體強(qiáng)度指標(biāo),，加固區(qū)采用復(fù)合土體綜合強(qiáng)度指標(biāo),，也可分別采用樁體和樁間土的強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算。

六,、復(fù)合地基沉降計(jì)算方法

復(fù)合地基總沉降量s:

式中 s1——加固區(qū)土體壓縮量,，

s2——加固區(qū)下臥層土體壓縮量。

（1）復(fù)合模量法（Ec法）

（2）應(yīng)力修正法（Es法）

（3）樁身壓縮量法（Ep法）

>復(fù)合地基基本理論