作者：閆明禮、關偉蘭

主要論述了復合地基的基本特征，進一步說明了復合地基承載力主要由樁及樁間土承載力的發揮，通過試驗推理論證了影響單樁承載力發揮系數及樁間土承載力發揮系數的因素，最后得出了基礎剛度、褥墊層厚度及有無樁帽與復合地基承載力的關系。

一、前言

復合地基通常由增強體（樁）、樁間土、褥墊層和足夠剛度的基礎組成。根據增強體（樁）的性狀不同，冠以不同名稱的復合地基，如增強體為碎石稱為碎石樁復合地基，增強體為水泥和土組成稱為水泥土樁復合地基，等等。

載體樁復合地基是由載體樁、樁間土、褥墊和足夠剛度的基礎組成。如圖 1 所示。與前述復合地基的不同在于，增強體是由載體和混凝土樁組成，載體由低塌落度混凝土、夯實充填料和擠密土體（不可擠密土除外）組成。夯實充填料由塊狀或粒狀為主的材料夯實而成， 當被加固土為擠密效果好的土時，夯實充填料周圍土被擠密，形成擠密土體。低塌落度混凝 土做成直徑自上而下逐漸增大的夯擴體，對樁 身傳來的荷載向下擴散起著重要作用。 當單樁承載力較高時，為了較充分地發揮 樁的承載力，有時在樁頂做一個比樁身斷面大的 樁帽，即擴徑。

由于載體樁的構成、施工方法 與等直徑剛性樁不同，使得復合地 基設計思想、設計參數和它的適用 條件都有所不同。 本文將就載體樁 復合地基設計、施工需注意的問題 做一些分析和討論。                             

圖 1 載體樁復合地基示意圖

二、載體樁的承載性狀

等直徑剛性樁的單樁承載力可以用（1）式表示，

R_a=f₁（q_sa、q_pa，L、d ，C）                            （1）

 式中，

qsa －樁側阻特征值；

 qpa －樁端阻特征值；

 L－樁長；

d－樁徑；

C－樁身強度。

即單樁承載力與樁側樁端土的性狀、樁的幾何尺寸（樁長樁徑）和樁身強度相關。

夯擴樁的單樁承載力可以用（2）式表示，

R_a=f₂（q_sa、q_pa，L、d、D，C ）                             （2）

式中，

D－夯擴樁樁端擴大頭直徑。

即單樁承載力與樁身強度、樁側樁端土的性狀和樁的幾何尺寸相關，樁的幾何尺寸包括樁長、樁徑和樁端擴大頭直徑。夯擴樁是靠增加樁端的斷面面積提高單樁承載力，由于樁端斷面增加量有限，單樁承載力增加量不大。

載體樁的單樁承載力可以用（3）式表示， 

R_a=f₃（q_sa、q_pa，L、d，C,Z_T）                            （3）

式中，ZT－載體性狀。

就是說單樁承載力與樁身強度、樁側樁端土的性狀和樁身幾何尺寸、載體性狀密切相關。載體性狀包括被加固土擠密性、持力層土承載力、充填料材料組成及填料量、夯擊能量大小，低塌落度混凝土投入量及形狀。

 由于載體具有加固土體和應力擴散作用，使得樁長、樁徑大體相同條件下，載體樁比等直徑樁和夯擴樁承載力高的多。

載體樁單樁承載力可參照《復合載體夯擴樁設計規程》J121－2001確定。應當指出，由于載體樁單樁承載力與載體性狀密切相關，而載體性狀由被加固土、持力層土、充填料材料構成及填料量、夯擊能大小，低塌落度混凝土投入量及形狀多種因素所決定?！稄秃陷d體夯擴樁設計規程》給出的計算表達式，只是供初步設計時的估算值，與實測值相比給出很高精度的計算值是困難的?；蛘哒f，載體樁單樁承載力主要靠現場靜載試驗確定。

三、復合地基承載力表達式

三、復合地基承載力表達式

復合地基承載力可用如下表達式表示：

        

式中，

－復合地基承載力特征值；

－單樁承載力特征值；

－樁的斷面面積；

－加固后樁間土承載力特征值；

－一根樁承擔的面積；

－樁間土面積；

－面積置換率；

－分別為單樁承載力、樁間土承載力發揮系數，并有： 

－分別為復合地基達到承載力時樁受的集中力和樁間土受的應力。

由（4）式可知，復合地基承載力由樁承載力和樁間土承載力組成。它的大小取決于樁和樁間土承載力的發揮。在荷載作用下，復合地基達到承載力時，樁、樁間土同時達到各自的承載力是最理想的。此時λ1＝λ2＝1。問題是什么條件下才能保證樁、樁間土同時達到各自的承載力，單樁承載力發揮系數λ1及樁間土承載力發揮系數λ2與哪些因素有關？

試驗表明，對剛性樁復合地基，λ1、λ2與復合地基設計參數樁長、樁徑、樁距、褥墊厚度、樁間土性狀和基礎剛度有關。其中，褥墊厚度與樁徑之比（簡稱厚徑比）和基礎剛度最為顯著。其它條件不變時，基礎剛度越小λ1越小，厚徑比越小λ1越大。

表1、表2給出了夯實水泥土樁、CFG樁復合地基，荷載達到復合地基承載力時樁、土承載力發揮系數。

       表1夯實水泥土樁復合地基中樁、樁間土承載力發揮系數（p=f_spk）

表2  CFG樁復合地基樁、土承載力發揮系數（p=f_spk）

序號	樁數×樁長	置換率m	褥墊厚cm	樁徑cm	厚徑比	λ1	λ2
1#	9×3.2m	0.064	10	15	0..667	0.74	1.13
2#	9×3.2m	0.064	10	15	0..667	0.82	1.12
3#	1×1.6m	0.064	10	15	0..667	0.8	1.06
4#	4×3.2m	0.028	10	15	0..667	0.69	1.15
5#	1×1.6m	0.064	50	15	3.333	0.37	1.11
6#	1×3.2m	0.064	5	15	0.333	1.54	0.61
7＃	1×11m	0.031	20	400	0.500	0.87	1.15

 

由表1、表2可以看出：

（1）厚徑比大于0.5時樁間土承載力都能充分發揮（由于樁對土的側向約束作用，負摩擦區樁起阻止樁間土向下的變形，樁間土承載力發揮系數大于1是正常的）。

（2）厚徑比越大、樁承載力發揮系數越小，當厚徑比大于3時，樁承載力發揮系數不到0.4。

（3）厚徑比小于0.333時樁間土不能充分發揮，發揮系數λ2只有0.61，而樁承載力發揮系數遠大于1。

顯然，褥墊厚度對樁、土承載力發揮系數的影響是非常顯著的。

《建筑地基處理技術規范》JGJ79—2002用（5）式估算剛性樁復合地基承載力，

f_spk=mR_a/A_p+β(1-m)f_sk                               （5）

式中，β取0.75~0.95，即假定λ₁＝1，λ₂＝0.75~0.95

工程實踐表明，當褥墊厚度為1/2d（d為樁徑）時，實測λ1<1而λ2≥1，但（5）式采用的是與實測值不一致的假定，即λ1＝1，β＝0.95，雖然計算的最后結果與實測值比較接近。但進一步積累資料，給出更能反應實際情況的λ1、λ2，會使復合地基承載力表達式得到進一步完善。

四、載體樁表達式及選用條件

足夠剛度基礎下的載體樁復合地基，當λ1＝const，λ2 =const時，載體樁無需在樁頂設樁帽。因為設置樁帽不能提高復合地基承載力。下面分別對帶帽和無帽載體樁復合地基承載力公式做一推導。

令一根樁分擔的面積為A,樁的斷面面積為Ap,置換率m=Ap/A；樁帽的斷面面積為Ap1,置換率m1=Ap1/A ，載體樁單樁承載力為Ra，樁間土承載力為fsk ,無帽時載體樁復合地基承載力為：

       

帶帽載體樁復合地基承載力為：

     

由（6）式、（7）式可知，當λ1＝1時，有帽和無帽載體樁復合地基承載力是相同的。

有如下情況時宜選用帶帽樁復合地基：

（1）單樁承載力高，常用褥墊厚度條件下，厚徑比偏大，λ1小，樁承載力發揮不充分，可保持褥墊層厚度不變，增加樁頂直徑，以獲取較小的厚徑比，使單樁承載力充分發揮。

（2）基礎剛度較差，基礎向樁上轉移荷載的能力弱，可選用帶帽樁。

（3）單樁承載力高，樁間土較差，可選用帶帽樁和適度減少褥墊層厚度，更多地發揮樁的承載力，少發揮樁間土承載力，減少復合地基變形。

（4）單樁承載力高、樁距大，樁距與樁徑之比偏大（大于規范規定限值5），選用帶帽樁可使樁距與樁徑之比在3～5的范圍之內，保證樁、土共同工作。

載體樁變形驗算

參照CFG樁復合地基變形計算方法進行載體樁復合地基變形驗算。

六、載體樁施工

載體樁可參照復合載體夯擴樁及振動沉管CFG樁的施工方法進行。由于采用振動成樁工藝，整板基礎須滿堂布樁，新打樁對已打樁可產生不良影響，以及樁身為不放鋼筋籠等特點，施工時應注意如下幾點：

（1）監測新打樁對流動狀態和已結硬的已打樁的影響（用水準儀測樁頂位移）。當已結硬的已打樁樁頂位移偏大時，樁身與低塌落度混凝土之間有可能已脫開，需采取相應措施。

（2）低塌落度混凝土部位的形狀須做成上小下大的錐體，以有利應力擴散和減少低塌落度混凝土和夯實充填料脫開的可能性。

（3）成孔遇有硬土時，可采取預引孔措施，減少振動對已打樁的不良響。動力夯實可使松土振密，也可使密實土振松。當持力層為密實的硬土層時，充填料填量不宜過多和夯擊能過大，防止將硬土夯松。

（4）混凝土塌落度宜選用3～5cm。在載體部位無地下水時，低塌落度凝土須摻入使水泥充分進行水化反應的用水量。

（5）當確認樁身與低塌落度混凝土交界處已脫開時，應采用逐樁靜壓的方法，將樁脫開的部位接起來。

七、結語

七、結語

（1）載體樁由于采用錘擊振動成樁工藝，具有擠密樁間土和夯實被加固土的作用，加上載體的應力擴散效應，載體樁具有等直徑樁和夯擴樁承載力高的特點。

（2）載體樁復合地基由載體樁、樁間土、褥墊層和足夠剛度的基礎組成。足夠剛度的基礎具有向樁上轉移荷載的能力；褥墊層厚度對樁、土承載力的發揮具有顯著影響。厚徑比越小，單樁承載力發揮系數越大。

（3）當單樁承載力發揮系數等于1時，載體樁設置樁帽不能提高復合地基承載力。

（4）采用帶帽樁，在褥墊厚度不變條件下，通過增加樁帽的斷面面積減小厚徑比，增大單樁承載力發揮系數λ1，可提高復合地基承載力。

（5）載體樁施工時，通過監測新打樁對已結硬的已打樁的樁頂位移，可判定樁身與低塌落度混凝土交界處是否脫開，當確認樁身與低塌落度混凝土交界處已脫開時，應采用逐樁靜壓的方法，將樁脫開的部位接起來。

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完

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