復合地基設計思想

　　2.1 設計的基本思路

　　采用由剛性樁、水泥土攪拌樁和樁間土組成的復合地基，主要從以下幾個方面[1]考慮：

　　⑴當豎向荷載施加于樁頂時，樁身的上部受到壓縮發生相對于土的向下位移，樁周土在樁側界面上形成向上的摩阻力;荷載沿樁身向下傳遞過程中不斷克服摩阻力并通過它向土中擴散，因而樁身的軸力沿著深度逐漸減小，在樁端處與樁底反力相平衡;與此同時，樁端持力層在樁端壓力作用下產生壓縮，使樁身下沉，樁與樁間土的相對位移又使摩阻力進一步發揮。隨著樁頂荷載的逐漸增加，上述過程周而復始地進行，直到變形穩定為止。由于樁身壓縮量的累積，上部樁身位移總是大于下部，因此上部摩阻力總是先于下部發揮，樁側摩阻力達到極限后就保持不變，繼續增加的荷載就完全由樁端持力層承受，當樁底荷載達到樁端持力層的極限承載力時，樁便發生急劇的、不停滯的下沉而破壞。因此，增強樁身上部樁側土的結構強度，對提高樁的承載力、改善樁的變形特性具有現實意義。

　　⑵水泥土攪拌樁加固軟土地基改善軟土的固結特性。通常水泥土的壓縮曲線表現出明顯的超固結特性，可近似地認為水泥土樁體不存在固結現象，而只有彈性的樁身壓縮。水泥土攪拌樁加固深厚軟土地基一般不會貫穿整個軟土層，由此形成的加固層和下臥層軟土的固結特性仍可用雙層地基一維固結理論來分析。從固結機理來看，加固層滲透性極低的水泥土攪拌樁(比原狀土低3到4個數量級[2])設置減小下臥層軟土的排水固結;同時加固層豎向附加應力向水泥土攪拌樁集中而使樁間土所受應力大大減小，孔隙壓力也大為降低，因此在下臥層軟土和加固層樁間土之間形成較大的孔隙壓力差，加快下臥層軟土的固結。

　　⑶水泥土攪拌樁改善天然軟土的性質。流塑態軟粘土拌入固化劑后形成的加固土呈堅硬狀態。粘聚力和內摩擦角較原狀土增加，其抗壓、抗剪強度、變形模量等指標分別比天然軟土提高數十倍至數百倍。當固化劑摻入比αw>5%時，加固土無側限抗壓強度qu可達500～4000kPa，相應抗拉強度σ1=(0.15～0.25)qu，粘聚力c=(0.2～0.3)qu，摩擦角Ф變化于20o～30o之間，變形模量E50=(120～150)qu.加固土強度隨固化劑摻入比、水泥標號和加固土齡期的增加而提高。隨著水泥摻量的增加抗滲系數由原狀土的10-7㎝/s下降為(10-7～10-11)㎝/s數量級。

　　⑷樁、土復合構成的地基形成了平面及豎向合適的剛度級配梯度和三維共同工作的應力狀態，達到對天然地基承載力的有效補強，滿足設計要求，減少地基的沉降。

　　⑸長剛性樁、短水泥土攪拌樁的布置，形成三層地基剛度，符合天然地基土層淺弱深強的規律以及地基應力傳遞特征，同時長剛性樁可以進入深層良好土層，減少復合地基的沉降。

　　⑹復合地基與上部結構通過褥墊層的柔性連接，在水平荷載作用下，有效地傳遞垂直荷載.

　　⑺復合地基與上部結構柔性連接的褥墊層調整復合地基的樁土荷載分配，發揮土體的承載能力特別是淺層土體的承載作用;墊層的作用歸納為：

　　①保證樁體和樁間土共同承擔荷載，在上部荷載作用下，樁體一定程度“剌入”褥墊層中，充分發揮樁間土作用。在實測的復合地基樁體和樁間土時程曲線(給定荷載下)中，樁、土受力始終為一常數;

　　②調整樁、土荷載分擔比，墊層越厚，樁間土承擔的荷載越多;荷載水平越高，樁承擔的荷載占總荷載的百分比越大。因此調整墊層厚度可調整樁土荷載分擔比，反之根據樁土應力的要求來確定墊層的厚度;

　　③緩解基礎底面的應力集中，樁頂對應的基礎應力與樁間土對應的基礎底面應力之比隨墊層厚度的變化而變化;據研究：當墊層厚度大于10㎝時，樁對基礎底面產生的應力集中已明顯降低;當墊層厚度為30㎝時，n只有1.2左右;

　　④調整樁土水平荷載的分配，未設置褥墊層時，水平荷載主要由樁承擔。隨著褥墊層的設置和增厚，樁頂承受的水平荷載逐漸變小。當褥墊層厚度大到一定程度時，水平荷載主要由樁間土承擔，樁體發生水平折斷的可能性減小，樁在復合地基中失去工作能力的機會減小。

　　⑤褥墊層的設置，復合地基中樁體存在向上的剌入變形，阻止樁間土的變形。

　　2.2 復合地基承載力計算

　　剛性樁—水泥土攪拌樁復合地基承載力計算的思路：⑴由天然地基和剛性樁復合形成復合地基，視為一種新的等效天然地基，其承載力特征值為fspk1.⑵將等效天然地基和水泥土攪拌樁復合形成復合地基，求得復合地基承載力即剛性樁—水泥土攪拌樁復合地基承載力。