概念設(shè)計(jì)的長(zhǎng)短樁復(fù)合地基典型工程應(yīng)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(wàn)m~2。因原場(chǎng)地開(kāi)發(fā)已按照原建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成了預(yù)應(yīng)力管樁的施工,新建建筑根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)、場(chǎng)地地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)要求等,選擇采用長(zhǎng)樁與短樁相結(jié)合的方法對(duì)地基進(jìn)行處理。通過(guò)本工程的設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐,驗(yàn)證了長(zhǎng)短樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)方案的合理性。

闡述了長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的工作機(jī)理及應(yīng)用,對(duì)各種長(zhǎng)短樁復(fù)合地基進(jìn)行了歸類和分析,總結(jié)了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的發(fā)展情況,指出長(zhǎng)短樁復(fù)合地基與傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)相比有很大的優(yōu)勢(shì),具有很大的工程經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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

文章采用有限元方法對(duì)剛-柔長(zhǎng)短樁復(fù)合地基性能進(jìn)行了分析,通過(guò)改變不同褥墊層厚度,分析其對(duì)樁頂軸力、樁頂刺入量及荷載分擔(dān)比等方面的影響;并針對(duì)開(kāi)封地區(qū)地質(zhì)情況提出合理的褥墊層厚度設(shè)計(jì)方法,為剛-柔長(zhǎng)短樁復(fù)合地基在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

以樁土相互作用理論和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用實(shí)體建模對(duì)長(zhǎng)短樁復(fù)合地基進(jìn)行建模,通過(guò)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(duì)長(zhǎng)短樁復(fù)合地基進(jìn)行數(shù)值模擬,分析討論長(zhǎng)短樁的長(zhǎng)細(xì)比、樁間距等對(duì)不同加固區(qū)沉降的影響。研究結(jié)果表明:長(zhǎng)樁的長(zhǎng)細(xì)比較短樁的長(zhǎng)細(xì)比對(duì)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(yīng)力符合半拋物線模型。

地基的承載特性是整體工程質(zhì)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(huì)采用長(zhǎng)短樁復(fù)合地基,主要由于其長(zhǎng)樁具有較強(qiáng)的支撐作用,能夠控制和減少地基的沉降,短樁同時(shí)具有較強(qiáng)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(zhǎng)短樁復(fù)合地基承載特性.

運(yùn)用長(zhǎng)短樁復(fù)合地基進(jìn)行地基加固，是工程領(lǐng)域十分常見(jiàn)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(jiàn)。本文通過(guò)對(duì)長(zhǎng)短樁的復(fù)合地基進(jìn)行詳細(xì)的闡述,對(duì)山區(qū)軟土條件下的復(fù)合地基加固方式提出設(shè)計(jì)方案，提升山區(qū)軟土地基的承載力，并借助直接檢測(cè)和間接檢測(cè)兩種方法，對(duì)復(fù)合地基的加固情況進(jìn)行全面評(píng)析。

本文利用了長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行方案優(yōu)化,較長(zhǎng)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(dá)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(duì)于剛性樁造價(jià)低的特點(diǎn),通過(guò)一工程案例方案設(shè)計(jì),施工過(guò)程及施工后跟蹤沉降觀測(cè),表明長(zhǎng)短樁復(fù)合地基在處理軟土地基中既技術(shù)可行,且經(jīng)濟(jì)合理,實(shí)現(xiàn)了節(jié)約資源,降低造價(jià)的目的。

螺桿樁技術(shù)是在螺旋灌注樁、全螺紋灌注樁和高強(qiáng)度鋼纖維混凝土全螺紋預(yù)制樁的基礎(chǔ)上研制成功的。螺桿樁是采用了變截面的構(gòu)造形狀，滿足了附加應(yīng)力的分布規(guī)律和應(yīng)力分擔(dān)比及剛度變化的要求，調(diào)整了土體與樁之間的作用，樁側(cè)土體應(yīng)力分擔(dān)比及應(yīng)力擴(kuò)散度提高，樁端荷載減少，使樁身受力與土體受力協(xié)調(diào)一致。本文針對(duì)這種樁體的設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。

螺桿樁技術(shù)是在螺旋灌注樁、全螺紋灌注樁和高強(qiáng)度鋼纖維混凝土全螺紋預(yù)制樁的基礎(chǔ)上研制成功的。螺桿樁是采用了變截面的構(gòu)造形狀,滿足了附加應(yīng)力的分布規(guī)律和應(yīng)力分擔(dān)比及剛度變化的要求,調(diào)整了土體與樁之間的作用,樁側(cè)土體應(yīng)力分擔(dān)比及應(yīng)力擴(kuò)散度提高,樁端荷載減少,使樁身受力與土體受力協(xié)調(diào)一致。本文針對(duì)這種樁體的設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。

螺桿樁技術(shù)是在螺旋灌注樁、全螺紋灌注樁和高強(qiáng)度鋼纖維混凝土全螺紋預(yù)制樁的基礎(chǔ)上研制成功的。螺桿樁是采用了變截面的構(gòu)造形狀，滿足了附加應(yīng)力的分布規(guī)律和應(yīng)力分擔(dān)比及剛度變化的要求，調(diào)整了土體與樁之間的作用，樁側(cè)土體應(yīng)力分擔(dān)比及應(yīng)力擴(kuò)散度提高，樁端荷載減少，使樁身受力與土體受力協(xié)調(diào)一致。本文針對(duì)這種樁體的設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。

根據(jù)地質(zhì)情況的不同,闡述了長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)理論,并根據(jù)長(zhǎng)樁作用形式的不同提出了長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的承載力和沉降計(jì)算模式,并得到了工程實(shí)例的驗(yàn)證。

樁體與樁間土共同作用承擔(dān)荷載的復(fù)合地基理論已被廣泛應(yīng)用。在深厚軟土地基中采用長(zhǎng)短樁復(fù)合地基既可有效提高地基承載力又能減小沉降。本文通過(guò)工程實(shí)例,簡(jiǎn)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(fù)合地基法在處理高速公路高填方橋頭深厚軟基時(shí)造價(jià)較高。在管樁間設(shè)置水泥攪拌樁,加大管樁間距,同時(shí)使樁間土的承載力適當(dāng)提高,形成長(zhǎng)短樁復(fù)合地基。詳細(xì)介紹了長(zhǎng)短樁復(fù)合地基在加固橋頭深厚軟基的具體方法,并對(duì)加固效果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)短樁復(fù)合地基處理后,通過(guò)減少總沉降量來(lái)控制工后沉降,減少幅度超過(guò)90%;填土荷載向管樁樁帽與攪拌樁樁頂集中,樁帽平臺(tái)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(chǎn)生了土拱效應(yīng),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(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明長(zhǎng)短樁組合樁基礎(chǔ)可有效地控制基礎(chǔ)整體沉降和差異沉降,證實(shí)了長(zhǎng)短樁復(fù)合地基應(yīng)用的可靠性。

研究目的:路堤荷載下長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的工作機(jī)理十分復(fù)雜,有關(guān)設(shè)計(jì)、計(jì)算的研究成果較少,為更好地推廣這種復(fù)合地基,須深入研究該復(fù)合地基的工作性狀。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),分析長(zhǎng)短樁復(fù)合地基沉降特性,并采用數(shù)值模擬的方法探討樁長(zhǎng)變化對(duì)復(fù)合地基沉降和承載特性的影響。經(jīng)對(duì)比分析,驗(yàn)證模型的正確性和參數(shù)的合理性。研究結(jié)論:(1)路堤荷載下長(zhǎng)短樁復(fù)合地基沉降過(guò)程分為三個(gè)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(zhǎng)樁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮短樁長(zhǎng)度、下臥層剛度等因素,短樁設(shè)計(jì)時(shí)在滿足沉降及承載力的前提下可依據(jù)工程造價(jià)選取最經(jīng)濟(jì)的樁長(zhǎng);(3)長(zhǎng)短樁的樁身應(yīng)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(zhǎng)樁樁身應(yīng)力隨短樁長(zhǎng)度的增加而減小,且能全樁長(zhǎng)發(fā)揮承載作用;(4)長(zhǎng)樁樁土應(yīng)力比和荷載分擔(dān)比隨長(zhǎng)樁長(zhǎng)度的增加先迅速增加然后趨于平穩(wěn),隨短樁長(zhǎng)度的增加逐漸減小;(5)該研究成果可為路堤荷載下長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。

研究目的：路堤荷載下長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的工作機(jī)理十分復(fù)雜,有關(guān)設(shè)計(jì)、計(jì)算的研究成果較少,為更好地推廣這種復(fù)合地基,須深入研究該復(fù)合地基的工作性狀。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),分析長(zhǎng)短樁復(fù)合地基沉降特性,并采用數(shù)值模擬的方法探討樁長(zhǎng)變化對(duì)復(fù)合地基沉降和承載特性的影響。經(jīng)對(duì)比分析,驗(yàn)證模型的正確性和參數(shù)的合理性。研究結(jié)論：（1）路堤荷載下長(zhǎng)短樁復(fù)合地基沉降過(guò)程分為三個(gè)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(zhǎng)樁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮短樁長(zhǎng)度、下臥層剛度等因素,短樁設(shè)計(jì)時(shí)在滿足沉降及承載力的前提下可依據(jù)工程造價(jià)選取最經(jīng)濟(jì)的樁長(zhǎng);（3）長(zhǎng)短樁的樁身應(yīng)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(zhǎng)樁樁身應(yīng)力隨短樁長(zhǎng)度的增加而減小,且能全樁長(zhǎng)發(fā)揮承載作用;（4）長(zhǎng)樁樁土應(yīng)力比和荷載分擔(dān)比隨長(zhǎng)樁長(zhǎng)度的增加先迅速增加然后趨于平穩(wěn),隨短樁長(zhǎng)度的增加逐漸減小;（5）該研究成果可為路堤荷載下長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。

通過(guò)3組cfg-phc組合式長(zhǎng)短樁復(fù)合地基現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),研究復(fù)合地基承載力特征值、樁土應(yīng)力比、應(yīng)力分布、荷載分擔(dān)比等性狀。試驗(yàn)表明長(zhǎng)樁的樁土應(yīng)力比大于短樁;達(dá)到極限承載力后,短樁和長(zhǎng)樁的應(yīng)力比趨于穩(wěn)定。在達(dá)到復(fù)合地基承載力特征值時(shí),樁間土承載力發(fā)揮最多,長(zhǎng)樁次之,短樁最少。建議用發(fā)揮度組合法計(jì)算組合式長(zhǎng)短樁復(fù)合地基承載力,且長(zhǎng)樁、短樁的承載力發(fā)揮度可分別取0.6～0.8、0.2～0.3,認(rèn)為樁間土強(qiáng)度發(fā)揮度β可大于1,并建議取1.4～1.8。

論述，以期對(duì)高層建筑中長(zhǎng)短樁高強(qiáng)復(fù)合地基的應(yīng)用起到進(jìn)一步的推廣作用。近年來(lái)，隨著長(zhǎng)短樁高強(qiáng)復(fù)合地基理論及施工技術(shù)的不斷成熟，其在工程中，尤其是在高層建筑中的使用越來(lái)越頻繁。文章從工程應(yīng)用的角度，對(duì)長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的作用機(jī)理及高層建筑長(zhǎng)短樁高強(qiáng)度復(fù)合地基工程適應(yīng)模式進(jìn)行了較為全面的

開(kāi)展了柔性長(zhǎng)短樁組合型復(fù)合地基和傳統(tǒng)的等長(zhǎng)樁復(fù)合地基2組離心模型試驗(yàn),研究路堤荷載下柔性長(zhǎng)短樁組合型復(fù)合地基的加固機(jī)理。試驗(yàn)中路堤表面關(guān)鍵點(diǎn)處設(shè)置位移計(jì),布設(shè)分層沉降標(biāo)示點(diǎn),在土層不同深度處埋置孔壓傳感器和土壓傳感器等。試驗(yàn)結(jié)果表明:長(zhǎng)短樁組合型復(fù)合地基中長(zhǎng)樁的樁土應(yīng)力比明顯增大,并且在總樁長(zhǎng)相同的條件下比等長(zhǎng)樁復(fù)合地基更利于控制總沉降和側(cè)向位移。

長(zhǎng)短樁高強(qiáng)復(fù)合地基能充分調(diào)動(dòng)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(yīng)力擴(kuò)散變化趨勢(shì)相同。以考慮不同樁體長(zhǎng)度、樁體剛度和考慮周圍多層土體分布的長(zhǎng)短樁相互作用計(jì)算模型為依據(jù),對(duì)某高層建筑進(jìn)行長(zhǎng)短樁高強(qiáng)復(fù)合地基的分析設(shè)計(jì)計(jì)算,通過(guò)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比,表明長(zhǎng)短樁高強(qiáng)復(fù)合地基應(yīng)用于高層建筑可以滿足承載力和沉降的要求。長(zhǎng)短樁高強(qiáng)復(fù)合地基因其高承載力、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)越和施工靈活并工期短的特點(diǎn),將會(huì)成為高層建筑樁基礎(chǔ)的巨大挑戰(zhàn)。

通過(guò)由cfg樁(cementfly-ashgravelpile)與碎石樁組合而成的長(zhǎng)短樁復(fù)合地基,處理24層高層建筑嚴(yán)重液化地基的工程實(shí)例,探討了這一類型復(fù)合地基的承載力與沉降變形的設(shè)計(jì)計(jì)算方法,并與建筑物的實(shí)際測(cè)試的承載力、沉降值進(jìn)行了對(duì)比研究。從中可看出:這種處理方法使原地基土消除了液化,滿足了上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力、變形的要求,同時(shí)也驗(yàn)證了所提出的設(shè)計(jì)計(jì)算方法的可行性。