概念設計的長短樁復合地基典型工程應用模式

該工程位于河南省鄭州市中牟縣,總建筑面積約11萬m~2。因原場地開發(fā)已按照原建筑的結構設計完成了預應力管樁的施工,新建建筑根據(jù)施工現(xiàn)場、場地地質情況和設計要求等,選擇采用長樁與短樁相結合的方法對地基進行處理。通過本工程的設計和施工實踐,驗證了長短樁復合地基設計方案的合理性。

闡述了長短樁復合地基的工作機理及應用,對各種長短樁復合地基進行了歸類和分析,總結了近年來國內外長短樁復合地基的發(fā)展情況,指出長短樁復合地基與傳統(tǒng)樁基礎相比有很大的優(yōu)勢,具有很大的工程經濟效益和社會效益。

分析了長短樁復合地基的工作機理及承載性能,介紹了其在我國工程中取得成功應用的案例,指出采用長短樁復合地基進行軟基處理,能夠有效的進行沉降控制,大幅度提高地基的承載力,節(jié)約工程成本,說明了該技術具有廣闊的應用發(fā)展前景。

文章采用有限元方法對剛-柔長短樁復合地基性能進行了分析,通過改變不同褥墊層厚度,分析其對樁頂軸力、樁頂刺入量及荷載分擔比等方面的影響;并針對開封地區(qū)地質情況提出合理的褥墊層厚度設計方法,為剛-柔長短樁復合地基在實際工程中的應用提供理論依據(jù)。

以樁土相互作用理論和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為基礎,采用實體建模對長短樁復合地基進行建模,通過接觸單元模擬樁基與土體、褥墊層與土體之間的摩擦作用,借助midas/gts有限元軟件對長短樁復合地基進行數(shù)值模擬,分析討論長短樁的長細比、樁間距等對不同加固區(qū)沉降的影響。研究結果表明:長樁的長細比較短樁的長細比對加固區(qū)和下臥層的變形的影響要大,土體的豎向沉降量符合雙曲線模型,而土體的豎向應力符合半拋物線模型。

地基的承載特性是整體工程質量的保證,為了提高地基的承載能力,在民用建筑地基施工工作中通常會采用長短樁復合地基,主要由于其長樁具有較強的支撐作用,能夠控制和減少地基的沉降,短樁同時具有較強的土層加固作用,能有效提高淺層地基的承載能力.兩者共同作用能有效提高地基工程的整體性能.主要研究了長短樁復合地基承載特性.

運用長短樁復合地基進行地基加固，是工程領域十分常見的軟土地基加固方法，這種加固方法在山區(qū)軟土地區(qū)的地基加固中十分常見。本文通過對長短樁的復合地基進行詳細的闡述,對山區(qū)軟土條件下的復合地基加固方式提出設計方案，提升山區(qū)軟土地基的承載力，并借助直接檢測和間接檢測兩種方法，對復合地基的加固情況進行全面評析。

本文利用了長短樁復合地基的設計思路進行方案優(yōu)化,較長的剛性樁貫穿淺層軟土將荷載向深層土傳遞,改善各層土狀態(tài)以達到較小的沉降變形,較短的柔性樁改善淺層軟土承載力,減少沉降,柔性短樁也具有相對于剛性樁造價低的特點,通過一工程案例方案設計,施工過程及施工后跟蹤沉降觀測,表明長短樁復合地基在處理軟土地基中既技術可行,且經濟合理,實現(xiàn)了節(jié)約資源,降低造價的目的。

螺桿樁技術是在螺旋灌注樁、全螺紋灌注樁和高強度鋼纖維混凝土全螺紋預制樁的基礎上研制成功的。螺桿樁是采用了變截面的構造形狀，滿足了附加應力的分布規(guī)律和應力分擔比及剛度變化的要求，調整了土體與樁之間的作用，樁側土體應力分擔比及應力擴散度提高，樁端荷載減少，使樁身受力與土體受力協(xié)調一致。本文針對這種樁體的設計與施工進行了簡要的介紹。

螺桿樁技術是在螺旋灌注樁、全螺紋灌注樁和高強度鋼纖維混凝土全螺紋預制樁的基礎上研制成功的。螺桿樁是采用了變截面的構造形狀,滿足了附加應力的分布規(guī)律和應力分擔比及剛度變化的要求,調整了土體與樁之間的作用,樁側土體應力分擔比及應力擴散度提高,樁端荷載減少,使樁身受力與土體受力協(xié)調一致。本文針對這種樁體的設計與施工進行了簡要的介紹。

螺桿樁技術是在螺旋灌注樁、全螺紋灌注樁和高強度鋼纖維混凝土全螺紋預制樁的基礎上研制成功的。螺桿樁是采用了變截面的構造形狀，滿足了附加應力的分布規(guī)律和應力分擔比及剛度變化的要求，調整了土體與樁之間的作用，樁側土體應力分擔比及應力擴散度提高，樁端荷載減少，使樁身受力與土體受力協(xié)調一致。本文針對這種樁體的設計與施工進行了簡要的介紹。

根據(jù)地質情況的不同,闡述了長短樁復合地基的設計理論,并根據(jù)長樁作用形式的不同提出了長短樁復合地基的承載力和沉降計算模式,并得到了工程實例的驗證。

樁體與樁間土共同作用承擔荷載的復合地基理論已被廣泛應用。在深厚軟土地基中采用長短樁復合地基既可有效提高地基承載力又能減小沉降。本文通過工程實例,簡要介紹了在污水處理廠工程中采用雙灰樁與沉管灌注樁兩種樁型共同加固軟弱土的方法。

管樁復合地基法在處理高速公路高填方橋頭深厚軟基時造價較高。在管樁間設置水泥攪拌樁,加大管樁間距,同時使樁間土的承載力適當提高,形成長短樁復合地基。詳細介紹了長短樁復合地基在加固橋頭深厚軟基的具體方法,并對加固效果進行了分析。結果表明,經過長短樁復合地基處理后,通過減少總沉降量來控制工后沉降,減少幅度超過90%;填土荷載向管樁樁帽與攪拌樁樁頂集中,樁帽平臺上的平均土壓力是樁間土壓力均值的4.5倍,攪拌樁樁頂平均壓力是樁間土壓力均值的1.7倍,路堤產生了土拱效應,使樁的高承載能力特性得以發(fā)揮。提高樁體承載比例的主要途徑是提高樁的置換率,增大樁帽面積。

現(xiàn)場檢測結果表明長短樁組合樁基礎可有效地控制基礎整體沉降和差異沉降,證實了長短樁復合地基應用的可靠性。

研究目的:路堤荷載下長短樁復合地基的工作機理十分復雜,有關設計、計算的研究成果較少,為更好地推廣這種復合地基,須深入研究該復合地基的工作性狀。本文通過現(xiàn)場試驗,分析長短樁復合地基沉降特性,并采用數(shù)值模擬的方法探討樁長變化對復合地基沉降和承載特性的影響。經對比分析,驗證模型的正確性和參數(shù)的合理性。研究結論:(1)路堤荷載下長短樁復合地基沉降過程分為三個階段:快速發(fā)展階段的沉降占總沉降的59.2%~62.5%;緩慢發(fā)展階段為靜置期前45d,沉降占總沉降的28.1%~33.3%;穩(wěn)定階段為靜置期45d之后的沉降,約占總沉降的7.5%~9.45%;(2)路基基底沉降沿橫斷面呈近似盆狀分布,中心線處最大,坡腳處最小;長樁設計時應綜合考慮短樁長度、下臥層剛度等因素,短樁設計時在滿足沉降及承載力的前提下可依據(jù)工程造價選取最經濟的樁長;(3)長短樁的樁身應力隨著深度的增加先增大后減小,峰值出現(xiàn)在樁頂下一定深度,長樁樁身應力隨短樁長度的增加而減小,且能全樁長發(fā)揮承載作用;(4)長樁樁土應力比和荷載分擔比隨長樁長度的增加先迅速增加然后趨于平穩(wěn),隨短樁長度的增加逐漸減小;(5)該研究成果可為路堤荷載下長短樁復合地基的設計提供一定的理論依據(jù)。

研究目的：路堤荷載下長短樁復合地基的工作機理十分復雜,有關設計、計算的研究成果較少,為更好地推廣這種復合地基,須深入研究該復合地基的工作性狀。本文通過現(xiàn)場試驗,分析長短樁復合地基沉降特性,并采用數(shù)值模擬的方法探討樁長變化對復合地基沉降和承載特性的影響。經對比分析,驗證模型的正確性和參數(shù)的合理性。研究結論：（1）路堤荷載下長短樁復合地基沉降過程分為三個階段：快速發(fā)展階段的沉降占總沉降的59.2%～62.5%;緩慢發(fā)展階段為靜置期前45d,沉降占總沉降的28.1%～33.3%;穩(wěn)定階段為靜置期45d之后的沉降,約占總沉降的7.5%～9.45%;（2）路基基底沉降沿橫斷面呈近似盆狀分布,中心線處最大,坡腳處最小;長樁設計時應綜合考慮短樁長度、下臥層剛度等因素,短樁設計時在滿足沉降及承載力的前提下可依據(jù)工程造價選取最經濟的樁長;（3）長短樁的樁身應力隨著深度的增加先增大后減小,峰值出現(xiàn)在樁頂下一定深度,長樁樁身應力隨短樁長度的增加而減小,且能全樁長發(fā)揮承載作用;（4）長樁樁土應力比和荷載分擔比隨長樁長度的增加先迅速增加然后趨于平穩(wěn),隨短樁長度的增加逐漸減小;（5）該研究成果可為路堤荷載下長短樁復合地基的設計提供一定的理論依據(jù)。

論述，以期對高層建筑中長短樁高強復合地基的應用起到進一步的推廣作用。近年來，隨著長短樁高強復合地基理論及施工技術的不斷成熟，其在工程中，尤其是在高層建筑中的使用越來越頻繁。文章從工程應用的角度，對長短樁復合地基的作用機理及高層建筑長短樁高強度復合地基工程適應模式進行了較為全面的

開展了柔性長短樁組合型復合地基和傳統(tǒng)的等長樁復合地基2組離心模型試驗,研究路堤荷載下柔性長短樁組合型復合地基的加固機理。試驗中路堤表面關鍵點處設置位移計,布設分層沉降標示點,在土層不同深度處埋置孔壓傳感器和土壓傳感器等。試驗結果表明:長短樁組合型復合地基中長樁的樁土應力比明顯增大,并且在總樁長相同的條件下比等長樁復合地基更利于控制總沉降和側向位移。

長短樁高強復合地基能充分調動樁間土體參與工作,并在豎向方向上的剛度梯度變化與附加荷載的應力擴散變化趨勢相同。以考慮不同樁體長度、樁體剛度和考慮周圍多層土體分布的長短樁相互作用計算模型為依據(jù),對某高層建筑進行長短樁高強復合地基的分析設計計算,通過與實測數(shù)據(jù)對比,表明長短樁高強復合地基應用于高層建筑可以滿足承載力和沉降的要求。長短樁高強復合地基因其高承載力、經濟性優(yōu)越和施工靈活并工期短的特點,將會成為高層建筑樁基礎的巨大挑戰(zhàn)。

介紹長短樁復合地基在白蘭花園工程設計中的應用的設計思路和計算方法,可為同類工程設計提供參考。

為了研究墊層厚度對長短樁復合地基工作性狀的影響,在室內模型試驗的基礎上,對無墊層2、cm墊層和5cm墊層三種情況下長短樁復合地基的荷載與沉降的關系、樁土應力比、荷載分擔比等問題進行了分析,結果表明,長短樁復合地基的沉降量隨著墊層厚度的增加而增加;長樁樁土應力比隨墊層厚度的增加而減小,短樁樁土應力比的變化不如長樁明顯;無墊層時,長樁荷載分擔比較大,樁間土和短樁荷載分擔比很小,鋪設墊層后,隨墊層厚度的增加,長、短樁荷載分擔比都逐漸減小,樁間土荷載分擔比逐漸增大。