概念設(shè)計的長短樁復(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m~2。因原場地開發(fā)已按照原建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計完成了預(yù)應(yīng)力管樁的施工,新建建筑根據(jù)施工現(xiàn)場、場地地質(zhì)情況和設(shè)計要求等,選擇采用長樁與短樁相結(jié)合的方法對地基進(jìn)行處理。通過本工程的設(shè)計和施工實踐,驗證了長短樁復(fù)合地基設(shè)計方案的合理性。

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

分析了長短樁復(fù)合地基的工作機(jī)理及承載性能,介紹了其在我國工程中取得成功應(yīng)用的案例,指出采用長短樁復(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剛-柔長短樁復(fù)合地基性能進(jìn)行了分析,通過改變不同褥墊層厚度,分析其對樁頂軸力、樁頂刺入量及荷載分擔(dān)比等方面的影響;并針對開封地區(qū)地質(zhì)情況提出合理的褥墊層厚度設(shè)計方法,為剛-柔長短樁復(fù)合地基在實際工程中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

以樁土相互作用理論和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用實體建模對長短樁復(fù)合地基進(jìn)行建模,通過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有限元軟件對長短樁復(fù)合地基進(jìn)行數(shù)值模擬,分析討論長短樁的長細(xì)比、樁間距等對不同加固區(qū)沉降的影響。研究結(jié)果表明:長樁的長細(xì)比較短樁的長細(xì)比對加固區(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采用長短樁復(fù)合地基,主要由于其長樁具有較強(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.主要研究了長短樁復(fù)合地基承載特性.

運用長短樁復(fù)合地基進(jìn)行地基加固，是工程領(lǐng)域十分常見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。本文通過對長短樁的復(fù)合地基進(jìn)行詳細(xì)的闡述,對山區(qū)軟土條件下的復(fù)合地基加固方式提出設(shè)計方案，提升山區(qū)軟土地基的承載力，并借助直接檢測和間接檢測兩種方法，對復(fù)合地基的加固情況進(jìn)行全面評析。

本文利用了長短樁復(fù)合地基的設(shè)計思路進(jìn)行方案優(yōu)化,較長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于剛性樁造價低的特點,通過一工程案例方案設(shè)計,施工過程及施工后跟蹤沉降觀測,表明長短樁復(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,實現(xiàn)了節(jié)約資源,降低造價的目的。

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。本文針對這種樁體的設(shè)計與施工進(jìn)行了簡要的介紹。

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。本文針對這種樁體的設(shè)計與施工進(jìn)行了簡要的介紹。

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。本文針對這種樁體的設(shè)計與施工進(jìn)行了簡要的介紹。

根據(jù)地質(zhì)情況的不同,闡述了長短樁復(fù)合地基的設(shè)計理論,并根據(jù)長樁作用形式的不同提出了長短樁復(fù)合地基的承載力和沉降計算模式,并得到了工程實例的驗證。

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。本文通過工程實例,簡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造價較高。在管樁間設(shè)置水泥攪拌樁,加大管樁間距,同時使樁間土的承載力適當(dāng)提高,形成長短樁復(fù)合地基。詳細(xì)介紹了長短樁復(fù)合地基在加固橋頭深厚軟基的具體方法,并對加固效果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,經(jīng)過長短樁復(fù)合地基處理后,通過減少總沉降量來控制工后沉降,減少幅度超過90%;填土荷載向管樁樁帽與攪拌樁樁頂集中,樁帽平臺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)場檢測結(jié)果表明長短樁組合樁基礎(chǔ)可有效地控制基礎(chǔ)整體沉降和差異沉降,證實了長短樁復(fù)合地基應(yīng)用的可靠性。

研究目的:路堤荷載下長短樁復(fù)合地基的工作機(jī)理十分復(fù)雜,有關(guān)設(shè)計、計算的研究成果較少,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。本文通過現(xiàn)場試驗,分析長短樁復(fù)合地基沉降特性,并采用數(shù)值模擬的方法探討樁長變化對復(fù)合地基沉降和承載特性的影響。經(jīng)對比分析,驗證模型的正確性和參數(shù)的合理性。研究結(jié)論:(1)路堤荷載下長短樁復(fù)合地基沉降過程分為三個階段: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;長樁設(shè)計時應(yīng)綜合考慮短樁長度、下臥層剛度等因素,短樁設(shè)計時在滿足沉降及承載力的前提下可依據(jù)工程造價選取最經(jīng)濟(jì)的樁長;(3)長短樁的樁身應(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,長樁樁身應(yīng)力隨短樁長度的增加而減小,且能全樁長發(fā)揮承載作用;(4)長樁樁土應(yīng)力比和荷載分擔(dān)比隨長樁長度的增加先迅速增加然后趨于平穩(wěn),隨短樁長度的增加逐漸減小;(5)該研究成果可為路堤荷載下長短樁復(fù)合地基的設(shè)計提供一定的理論依據(jù)。

研究目的：路堤荷載下長短樁復(fù)合地基的工作機(jī)理十分復(fù)雜,有關(guān)設(shè)計、計算的研究成果較少,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。本文通過現(xiàn)場試驗,分析長短樁復(fù)合地基沉降特性,并采用數(shù)值模擬的方法探討樁長變化對復(fù)合地基沉降和承載特性的影響。經(jīng)對比分析,驗證模型的正確性和參數(shù)的合理性。研究結(jié)論：（1）路堤荷載下長短樁復(fù)合地基沉降過程分為三個階段：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;長樁設(shè)計時應(yīng)綜合考慮短樁長度、下臥層剛度等因素,短樁設(shè)計時在滿足沉降及承載力的前提下可依據(jù)工程造價選取最經(jīng)濟(jì)的樁長;（3）長短樁的樁身應(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,長樁樁身應(yīng)力隨短樁長度的增加而減小,且能全樁長發(fā)揮承載作用;（4）長樁樁土應(yīng)力比和荷載分擔(dān)比隨長樁長度的增加先迅速增加然后趨于平穩(wěn),隨短樁長度的增加逐漸減小;（5）該研究成果可為路堤荷載下長短樁復(fù)合地基的設(shè)計提供一定的理論依據(jù)。

論述，以期對高層建筑中長短樁高強(qiáng)復(fù)合地基的應(yīng)用起到進(jìn)一步的推廣作用。近年來，隨著長短樁高強(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越頻繁。文章從工程應(yīng)用的角度，對長短樁復(fù)合地基的作用機(jī)理及高層建筑長短樁高強(qiáng)度復(fù)合地基工程適應(yīng)模式進(jìn)行了較為全面的

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

長短樁高強(qiáng)復(fù)合地基能充分調(diào)動樁間土體參與工作,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)散變化趨勢相同。以考慮不同樁體長度、樁體剛度和考慮周圍多層土體分布的長短樁相互作用計算模型為依據(jù),對某高層建筑進(jìn)行長短樁高強(qiáng)復(fù)合地基的分析設(shè)計計算,通過與實測數(shù)據(jù)對比,表明長短樁高強(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,將會成為高層建筑樁基礎(chǔ)的巨大挑戰(zhàn)。

介紹長短樁復(fù)合地基在白蘭花園工程設(shè)計中的應(yīng)用的設(shè)計思路和計算方法,可為同類工程設(shè)計提供參考。

為了研究墊層厚度對長短樁復(fù)合地基工作性狀的影響,在室內(nèi)模型試驗的基礎(chǔ)上,對無墊層2、cm墊層和5cm墊層三種情況下長短樁復(fù)合地基的荷載與沉降的關(guān)系、樁土應(yīng)力比、荷載分擔(dān)比等問題進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,長短樁復(fù)合地基的沉降量隨著墊層厚度的增加而增加;長樁樁土應(yīng)力比隨墊層厚度的增加而減小,短樁樁土應(yīng)力比的變化不如長樁明顯;無墊層時,長樁荷載分擔(dān)比較大,樁間土和短樁荷載分擔(dān)比很小,鋪設(shè)墊層后,隨墊層厚度的增加,長、短樁荷載分擔(dān)比都逐漸減小,樁間土荷載分擔(dān)比逐漸增大。