概念设计的长短桩复合地基典型工程应用模式

该工程位于河南省郑州市中牟县,总建筑面积约11万m~2。因原场地开发已按照原建筑的结构设计完成了预应力管桩的施工,新建建筑根据施工现场、场地地质情况和设计要求等,选择采用长桩与短桩相结合的方法对地基进行处理。通过本工程的设计和施工实践,验证了长短桩复合地基设计方案的合理性。

阐述了长短桩复合地基的工作机理及应用,对各种长短桩复合地基进行了归类和分析,总结了近年来国内外长短桩复合地基的发展情况,指出长短桩复合地基与传统桩基础相比有很大的优势,具有很大的工程经济效益和社会效益。

分析了长短桩复合地基的工作机理及承载性能,介绍了其在我国工程中取得成功应用的案例,指出采用长短桩复合地基进行软基处理,能够有效的进行沉降控制,大幅度提高地基的承载力,节约工程成本,说明了该技术具有广阔的应用发展前景。

文章采用有限元方法对刚-柔长短桩复合地基性能进行了分析,通过改变不同褥垫层厚度,分析其对桩顶轴力、桩顶刺入量及荷载分担比等方面的影响;并针对开封地区地质情况提出合理的褥垫层厚度设计方法,为刚-柔长短桩复合地基在实际工程中的应用提供理论依据。

以桩土相互作用理论和现场实测数据为基础,采用实体建模对长短桩复合地基进行建模,通过接触单元模拟桩基与土体、褥垫层与土体之间的摩擦作用,借助midas/gts有限元软件对长短桩复合地基进行数值模拟,分析讨论长短桩的长细比、桩间距等对不同加固区沉降的影响。研究结果表明:长桩的长细比较短桩的长细比对加固区和下卧层的变形的影响要大,土体的竖向沉降量符合双曲线模型,而土体的竖向应力符合半抛物线模型。

地基的承载特性是整体工程质量的保证,为了提高地基的承载能力,在民用建筑地基施工工作中通常会采用长短桩复合地基,主要由于其长桩具有较强的支撑作用,能够控制和减少地基的沉降,短桩同时具有较强的土层加固作用,能有效提高浅层地基的承载能力.两者共同作用能有效提高地基工程的整体性能.主要研究了长短桩复合地基承载特性.

运用长短桩复合地基进行地基加固，是工程领域十分常见的软土地基加固方法，这种加固方法在山区软土地区的地基加固中十分常见。本文通过对长短桩的复合地基进行详细的阐述,对山区软土条件下的复合地基加固方式提出设计方案，提升山区软土地基的承载力，并借助直接检测和间接检测两种方法，对复合地基的加固情况进行全面评析。

本文利用了长短桩复合地基的设计思路进行方案优化,较长的刚性桩贯穿浅层软土将荷载向深层土传递,改善各层土状态以达到较小的沉降变形,较短的柔性桩改善浅层软土承载力,减少沉降,柔性短桩也具有相对于刚性桩造价低的特点,通过一工程案例方案设计,施工过程及施工后跟踪沉降观测,表明长短桩复合地基在处理软土地基中既技术可行,且经济合理,实现了节约资源,降低造价的目的。

螺杆桩技术是在螺旋灌注桩、全螺纹灌注桩和高强度钢纤维混凝土全螺纹预制桩的基础上研制成功的。螺杆桩是采用了变截面的构造形状，满足了附加应力的分布规律和应力分担比及刚度变化的要求，调整了土体与桩之间的作用，桩侧土体应力分担比及应力扩散度提高，桩端荷载减少，使桩身受力与土体受力协调一致。本文针对这种桩体的设计与施工进行了简要的介绍。

螺杆桩技术是在螺旋灌注桩、全螺纹灌注桩和高强度钢纤维混凝土全螺纹预制桩的基础上研制成功的。螺杆桩是采用了变截面的构造形状,满足了附加应力的分布规律和应力分担比及刚度变化的要求,调整了土体与桩之间的作用,桩侧土体应力分担比及应力扩散度提高,桩端荷载减少,使桩身受力与土体受力协调一致。本文针对这种桩体的设计与施工进行了简要的介绍。

螺杆桩技术是在螺旋灌注桩、全螺纹灌注桩和高强度钢纤维混凝土全螺纹预制桩的基础上研制成功的。螺杆桩是采用了变截面的构造形状，满足了附加应力的分布规律和应力分担比及刚度变化的要求，调整了土体与桩之间的作用，桩侧土体应力分担比及应力扩散度提高，桩端荷载减少，使桩身受力与土体受力协调一致。本文针对这种桩体的设计与施工进行了简要的介绍。

根据地质情况的不同,阐述了长短桩复合地基的设计理论,并根据长桩作用形式的不同提出了长短桩复合地基的承载力和沉降计算模式,并得到了工程实例的验证。

桩体与桩间土共同作用承担荷载的复合地基理论已被广泛应用。在深厚软土地基中采用长短桩复合地基既可有效提高地基承载力又能减小沉降。本文通过工程实例,简要介绍了在污水处理厂工程中采用双灰桩与沉管灌注桩两种桩型共同加固软弱土的方法。

管桩复合地基法在处理高速公路高填方桥头深厚软基时造价较高。在管桩间设置水泥搅拌桩,加大管桩间距,同时使桩间土的承载力适当提高,形成长短桩复合地基。详细介绍了长短桩复合地基在加固桥头深厚软基的具体方法,并对加固效果进行了分析。结果表明,经过长短桩复合地基处理后,通过减少总沉降量来控制工后沉降,减少幅度超过90%;填土荷载向管桩桩帽与搅拌桩桩顶集中,桩帽平台上的平均土压力是桩间土压力均值的4.5倍,搅拌桩桩顶平均压力是桩间土压力均值的1.7倍,路堤产生了土拱效应,使桩的高承载能力特性得以发挥。提高桩体承载比例的主要途径是提高桩的置换率,增大桩帽面积。

现场检测结果表明长短桩组合桩基础可有效地控制基础整体沉降和差异沉降,证实了长短桩复合地基应用的可靠性。

研究目的:路堤荷载下长短桩复合地基的工作机理十分复杂,有关设计、计算的研究成果较少,为更好地推广这种复合地基,须深入研究该复合地基的工作性状。本文通过现场试验,分析长短桩复合地基沉降特性,并采用数值模拟的方法探讨桩长变化对复合地基沉降和承载特性的影响。经对比分析,验证模型的正确性和参数的合理性。研究结论:(1)路堤荷载下长短桩复合地基沉降过程分为三个阶段:快速发展阶段的沉降占总沉降的59.2%~62.5%;缓慢发展阶段为静置期前45d,沉降占总沉降的28.1%~33.3%;稳定阶段为静置期45d之后的沉降,约占总沉降的7.5%~9.45%;(2)路基基底沉降沿横断面呈近似盆状分布,中心线处最大,坡脚处最小;长桩设计时应综合考虑短桩长度、下卧层刚度等因素,短桩设计时在满足沉降及承载力的前提下可依据工程造价选取最经济的桩长;(3)长短桩的桩身应力随着深度的增加先增大后减小,峰值出现在桩顶下一定深度,长桩桩身应力随短桩长度的增加而减小,且能全桩长发挥承载作用;(4)长桩桩土应力比和荷载分担比随长桩长度的增加先迅速增加然后趋于平稳,随短桩长度的增加逐渐减小;(5)该研究成果可为路堤荷载下长短桩复合地基的设计提供一定的理论依据。

研究目的：路堤荷载下长短桩复合地基的工作机理十分复杂,有关设计、计算的研究成果较少,为更好地推广这种复合地基,须深入研究该复合地基的工作性状。本文通过现场试验,分析长短桩复合地基沉降特性,并采用数值模拟的方法探讨桩长变化对复合地基沉降和承载特性的影响。经对比分析,验证模型的正确性和参数的合理性。研究结论：（1）路堤荷载下长短桩复合地基沉降过程分为三个阶段：快速发展阶段的沉降占总沉降的59.2%～62.5%;缓慢发展阶段为静置期前45d,沉降占总沉降的28.1%～33.3%;稳定阶段为静置期45d之后的沉降,约占总沉降的7.5%～9.45%;（2）路基基底沉降沿横断面呈近似盆状分布,中心线处最大,坡脚处最小;长桩设计时应综合考虑短桩长度、下卧层刚度等因素,短桩设计时在满足沉降及承载力的前提下可依据工程造价选取最经济的桩长;（3）长短桩的桩身应力随着深度的增加先增大后减小,峰值出现在桩顶下一定深度,长桩桩身应力随短桩长度的增加而减小,且能全桩长发挥承载作用;（4）长桩桩土应力比和荷载分担比随长桩长度的增加先迅速增加然后趋于平稳,随短桩长度的增加逐渐减小;（5）该研究成果可为路堤荷载下长短桩复合地基的设计提供一定的理论依据。

通过3组cfg-phc组合式长短桩复合地基现场试验,研究复合地基承载力特征值、桩土应力比、应力分布、荷载分担比等性状。试验表明长桩的桩土应力比大于短桩;达到极限承载力后,短桩和长桩的应力比趋于稳定。在达到复合地基承载力特征值时,桩间土承载力发挥最多,长桩次之,短桩最少。建议用发挥度组合法计算组合式长短桩复合地基承载力,且长桩、短桩的承载力发挥度可分别取0.6～0.8、0.2～0.3,认为桩间土强度发挥度β可大于1,并建议取1.4～1.8。

论述，以期对高层建筑中长短桩高强复合地基的应用起到进一步的推广作用。近年来，随着长短桩高强复合地基理论及施工技术的不断成熟，其在工程中，尤其是在高层建筑中的使用越来越频繁。文章从工程应用的角度，对长短桩复合地基的作用机理及高层建筑长短桩高强度复合地基工程适应模式进行了较为全面的

开展了柔性长短桩组合型复合地基和传统的等长桩复合地基2组离心模型试验,研究路堤荷载下柔性长短桩组合型复合地基的加固机理。试验中路堤表面关键点处设置位移计,布设分层沉降标示点,在土层不同深度处埋置孔压传感器和土压传感器等。试验结果表明:长短桩组合型复合地基中长桩的桩土应力比明显增大,并且在总桩长相同的条件下比等长桩复合地基更利于控制总沉降和侧向位移。

长短桩高强复合地基能充分调动桩间土体参与工作,并在竖向方向上的刚度梯度变化与附加荷载的应力扩散变化趋势相同。以考虑不同桩体长度、桩体刚度和考虑周围多层土体分布的长短桩相互作用计算模型为依据,对某高层建筑进行长短桩高强复合地基的分析设计计算,通过与实测数据对比,表明长短桩高强复合地基应用于高层建筑可以满足承载力和沉降的要求。长短桩高强复合地基因其高承载力、经济性优越和施工灵活并工期短的特点,将会成为高层建筑桩基础的巨大挑战。

通过由cfg桩(cementfly-ashgravelpile)与碎石桩组合而成的长短桩复合地基,处理24层高层建筑严重液化地基的工程实例,探讨了这一类型复合地基的承载力与沉降变形的设计计算方法,并与建筑物的实际测试的承载力、沉降值进行了对比研究。从中可看出:这种处理方法使原地基土消除了液化,满足了上部结构对地基承载力、变形的要求,同时也验证了所提出的设计计算方法的可行性。