【道路施工新技术】复合地基的方法及应用

　　一、含义：

　　复合地基（compositeFoundation）：部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。增强体和周围地基土协调变形，共同承担上部结构传下来的荷载。

　　二、分类

　　复合地基根据地基中增强体的设置方向可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基两大类。

　　水平向增强体复合地基就是在地基中水平向铺设各种加筋材料，如土工织物、金属材料、土工格栅、竹筋等形成的复合地基。加筋材料的作用是约束地基土侧向位移，增强土的抗剪能力，防止地基土侧向挤出。

　　竖向增强体复合地基中的竖向增强体习惯上称之为桩，因此又称为桩体复合地基。竖向增强体复合地基根据竖向增强体的性质和成桩后的刚度分为三类：柔性桩复合地基、半刚性桩复合地基和刚性桩复合地基。

　　三、复合地基常采用的方法：

　　（1）振冲置换法；

　　（2）强夯置换法；

　　（3）砂石桩置换法；

　　（4）石灰桩法；

　　（5）深层搅拌法；

　　（6）高压喷射注浆法；

　　（7）振冲密实法；

　　（8）挤密砂石桩法；

　　（9）土桩；

　　（10）灰土桩法；

　　（11）夯实水泥土桩法；

　　（12）孔内夯扩桩法；

　　（13）低强度桩复合地基法；

　　（14）钢筋混凝土桩复合地基法

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　　褥垫层

　　竖向增强体和基础间铺设的一层碎石垫层称为褥垫层，厚度一般为300-400mm，具有如下作用：

　　（1）调整桩土应力比：褥垫层使一部分基础荷载传到桩间土上，保证桩土共同承担荷载，调整桩土间应力比。特别是当桩身刚度较大时，设了褥垫层之后，桩土应力比减小，桩间土的应力增大，有利于改善浅层桩体的强度和稳定，发挥桩间土的潜力。褥垫层越厚，桩土应力比越小，反之亦然。

　　（2）排水作用：能缩短排水路径，加速软土的固结。

　　（3）应力扩散作用：褥垫层是由砂砾或碎石材料经夯压密实形成的，具有较高的抗剪强度，具有一定的应力扩散作用。

　　四、复合地基与桩基的区别

　　（1）承载特性

　　桩基上部荷载全部由桩承担，复合地基上部荷载由桩和桩间土共同承担。

　　（2）构造特征
　　作用机理

　　复合地基在施工阶段的作用机理主要表现为挤密效应和排水固结效应，工作阶段的作用机理主要表现为桩体效应、垫层效应和加筋效应。

　　①挤密效应：竖向增强体复合地基在施工过程中将桩位处的土部分或全部的挤压到桩侧，使桩间土体挤压密实。

　　②排水固结效应：增强体透水性强，是良好的排水通道，能有效地缩短排水距离，加速桩间饱和软粘土的排水固结。

　　③桩体效应：复合地基中桩体刚度大，强度高，承担的荷载大，能将荷载传到地基深处，从而使复合地基承载力提高，地基沉降量减小。

　　④垫层效应：复合地基的复合土层宏观上可视为一个深厚的复合垫层，具有应力扩散效应。

　　⑤加筋效应：水平向增强体复合地基，在荷载的作用下，发生竖向压缩变形，同时产生侧向位移。复合地基中的加筋材料，将阻碍地基土侧向位移，防止地基土侧向挤出，提高复合地基中水平向的应力水平，改善应力条件，增强土的抗剪能力。

　　⑥协作效应：增强体与周围土体协调变形、共同工作、相得益彰。如竖向增强体复合地基，桩体强度高，刚度大，约束土体侧向变形，改善土体的应力状态，使土体在较高应力状态下不致发生剪切破坏。同时，土体也约束桩体的侧向变形，保持桩体的形状，提高桩的强度和稳定性。

　　破坏模式

　　复合地基有多种破坏模式，它与复合地基的类型，增强体的材料性质，增强体的布置形式、长度，地基土的性质等因素有关。复合地基的破坏模式是建立复合地基承载力和沉降计算理论的依据。

　　（1）竖向增强体复合地基的破坏模式 　　（2）水平向增强体复合地基的破坏模式 　　五、存在问题和发展趋势

　　（1）复合地基承载力和沉降计算理论和方法还很不成熟，理论落后于工程实践。

　　①对各种形式的复合地基荷载传递机理的研究。

　　②进一步了解基础刚度、桩土相对刚度、复合地基置换率、复合地基加固区深度、荷载水平等对复合地基应力场和位移场的影响，提高各类复合地基应立场和位移场的计算精度。

　　③增加工程实录、经验的总结。

　　④特别重视沉降计算理论的发展，特别是提高桩体复合地基沉降计算精度。

　　（2）复合地基研究方向

　　复合地基的计算理论、复合地基的形式、复合地基的施工工艺、复合地基质量检测。