【论文关键词】：地基设计;复合地基;地基;湿陷性黄土地基;设计
【论文摘要】：文章首先讨论了桩与桩间土共同承担荷载，接着分析了基础刚度对复合地基性状的影响﹑复合地基按沉降控制设计，最后研究了湿陷性黄土地基常用的处理方法。因此文章具有深刻的理论意义和广泛的实际应用。
1.桩与桩间土共同承担荷载
在外荷载作用下，复合地基中桩与土是在等变形条件下工作的，其关键问题是桩土变形协调。由于桩土刚度差异较大，桩身压缩变形量小于土的压缩变形量，两者差距需由桩与土的相对位移来完成，若是柔性桩复合地基，桩土应力比及压缩模量比相对较小，桩土变形协调相对易于达到，而刚性桩复地基桩土应力比及压缩模量比远大于柔性桩复合地基，特别是刚性桩端一般为较好土层，桩较长，难于以向下刺入满足变形协调，因此刚性桩复合地基通常在桩顶部放置一定厚度粒状材料的褥垫层，为桩向上刺入提供条件，满足变形协调，实践证明，效果很好。
褥垫层技术是复合地基的核心技术。如不设褥垫层，基础直接与桩间土接触，承担荷载的性能与桩基相似，荷载主要由桩承担，随着荷载的增加和基础的沉降变形，桩间土的承载能力才逐渐得以发挥，但其发挥比例很小。复合地基由于褥垫层的设置，基础荷载通过褥垫层作用在桩和桩间土上。由于桩的弹性模量远大于土的压缩模量，桩顶沉降小于桩间土的沉降变形。桩顶的垫层材料不断向桩间土蠕动补充，造成桩顶向上刺入垫层中。这保证了在任何荷载水平下桩和桩间土始终参与工作。当荷载一定，其它条件相同时，桩和桩间土分担荷载的比例随桩长、桩距、桩间土强度等的不同而变化。桩越长，桩距越小，桩间土强度越低，桩分担荷载的比例越大。反之，桩间土分担荷载的比例越大。
当基础承受水平荷载时，复合地基与桩基相比，由于褥垫层的设置，桩承担的水平荷载会由基础与褥垫层的摩阻力抵抗，提高了抵抗水平荷载的能力。由于复合地基中桩间土所占面积的比例远大于桩，所以桩承担的水平荷载只占很小一部分。大量试验与实践证明，刚性桩复合地基的褥垫层厚度不小于100mm时，采用不配筋的刚性桩是不会折断的。
2.基础刚度对复合地基性状的影响
刚性基础下和柔性基础下复合地基的工作性状有较大的差异。前者的复合地基中桩和地基土的承载力均能得到较好的发挥,一般情况下是桩先达到极限状态,桩土应力比随荷载的增大而增大,直至桩体达到极限状态,然后随荷载的继续增加而减小;后者的复合地基中地基土的承载力能得到充分的发挥,而破坏时桩体强度(承载力)的发挥度却很低,桩土应力比随荷载的增大而减小,直至土体达到极限状态,然后随荷载的继续增加而增大。所以,无论刚性基础下还是柔性基础下的复合地基均有必要设置垫层。其中,刚性基础下复合地基的垫层一般为砂石(散体材料)垫层,其主要作用是减小桩土应力比,改善复合地基浅层桩体和桩间土的受力状态;柔性基础下复合地基的垫层则应具有一定的刚度(一般为灰土或加筋土垫层),其主要作用是增大桩土应力比,让复合地基中桩体更好地发挥作用,从而有效地改善复合地基的工作性状。
3.复合地基按沉降控制设计
任何工程都必须同时满足承载力和沉降量要求。常规设计的设计思路是先满足地基承载力要求,再验算沉降量是否小于某一规定的数值要求,而不论其量值的大小。如沉降量不满足,则考虑提高承载力,直至满足沉降量要求为止,称为按承载力控制设计。按沉降控制设计的设计思路是先按沉降控制要求进行设计,然后再验算地基承载力是否满足要求。即首先控制沉降量至某一接近沉降量要求的具体数值,然后再验算地基承载力是否满足要求。如承载力不满足,则考虑适当增加复合地基置换率或增加桩长,直至满足为止。对于复合地基而言,在沉降满足的条件下,一般情况下地基承载力大部分均能满足要求。所以,按沉降控制设计特别适用于复合地基。
4.湿陷性黄土地基常用的处理方法
湿陷性黄土地基常用的处理方法如下:
a.垫层法。土或灰土垫层一般适用于消除1m～3m厚土层的湿陷性。对于垫层的质量,除有经验的地区外,应一律采用压实系数指标来控制。对地基浸水可能性大的建筑物或厚度大于1.5m的垫层,压实系数不得小于0.93;对其余的垫层,应根据当地建筑物的经验确定,但不得小于0.90。
b.土桩或灰土桩法。土桩或灰土桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土地基,处理深度宜为5m～15m。当地基土的含水量超过23%及其饱和度大于0.65时,不宜采用。土桩适用于以消除地基湿陷性为主要目的的湿陷性黄土地基,而灰土桩则适用于以提高地基承载力为主要目的的场合。采用土桩或灰土桩挤密地基,一般桩孔的直径(d)以300mm～600mm为宜,桩孔的布置以等边三角形排列为宜。
c.强夯法和重锤夯实法。强夯法是在湿陷性黄土地基上进行强夯,当单击夯实能力为1000kN·m～2000kN·m时,一般可消除夯面以下4m～6m深度内黄土的湿陷性。强夯前应正确选择强夯参数,夯锤的静压力在20kPa以上。重锤夯实法是在湿陷性黄土地基上采用重锤表层夯实,通过15kN～30kN夯锤对天然地基表面进行夯实,可消除1m～1.5m深度内黄土的湿陷性。如表层土的饱和度大于60%时,不宜采用此法。
参考文献
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