作者简介
王长科：河北省工程勘察设计大师，正高级工程师，注册土木工程师（岩土）
专家导读——邱明兵
1、现行做法
复合地基褥垫层厚度的设计，按照当前的做法，是按照规范规定结合工程实际进行选用。比如《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012的规定是：
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对水泥粉煤灰碎石桩复合地基，7.7.2条4款规定：
对夯实水泥土桩复合地基，7.6.2条6款规定：
对灰土挤密桩和土挤密桩复合地基，7.5.2条8款规定：
对旋喷桩复合地基，7.4.6条规定：
对水泥土搅拌桩复合地基，7.3.1条6款规定：
对振冲碎石桩、沉管砂石桩复合地基，7.2.2条7款规定：
2、褥垫层作用原理的启发
笔者在1996年发表一篇文章，见文献[1]，对复合地基褥垫层的作用原理进行了阐述分析，基础-褥垫层-桩土共同作用，褥垫层起到了桩土应力调节的重要作用。
对于柔性褥垫层（砂、碎石等散体材料）情况，在上部荷载作用下，基础底面向下位移，因桩间土的刚度低于桩的刚度，桩间土承担荷载在趋势上首先产生沉降，接着，基底压力向桩顶进行应力集中，桩顶之上的柔性褥垫层材料开始陆续侧向位移到桩间土之上，桩间土进一步分担荷载向下沉降，期间，出现“桩上刺”现象，桩顶相对向上刺入了柔性褥垫层。在上部荷载作用下，基础-褥垫层-桩及桩间土，三者共同工作，经过柔性褥垫层调节，直至最终达到基底压力、桩反力与桩间土反力三者的平衡。
对于刚性褥垫层，在上部荷载作用下，基础底面向下位移，因刚性褥垫层没有调节作用，从而出现“桩下刺”现象，在趋势上桩顶先向下位移，接着桩间土逐渐承担荷载，最终直至达到基底压力、桩反力与桩间土反力三者的平衡。
对于刚度介于刚性和柔性之间的褥垫层，作用原理介于上述二者之间。刚者先坚持，柔者先变形。
可以看出，基础-褥垫层-桩及桩间土，三者是一个共同作用的系统。合适厚度、足够柔性的柔性褥垫层，保障了桩间土承载力的发挥，不足部分有桩承担。足够刚度的刚性褥垫层，保障了桩承载力的发挥，不足部分，有桩间土承担。
应该说，褥垫层因其性质、状态、厚度不同而发挥不同的作用。有什么样的褥垫层，就有什么样的机理。
3、褥垫层厚度设计计算方法建议
这里只对柔性褥垫层的厚度设计提出计算建议（对刚性褥垫层，从发挥作用原理上来说，不能称为褥垫层，只能称作垫层。这里不再赘述）。
先看下面三张图：
图1 复合地基承担上部荷载之前的结构图
图2 复合地基承担上部荷载之后的结构图
图3 上部荷载作用下的桩与桩间土受力变形曲线示意图
根据上述三张图，柔性褥垫层厚度设计的计算公式建议如下：
t=ss-sp+tr+tb
式中，t表示柔性褥垫层厚度；ss表示桩间土在上部荷载作用下相应于其设计分担压力对应的沉降量；sp表示桩在上部荷载作用下相应于其设计分担压力对应的沉降量；tr表示上部荷载作用下桩顶之上的柔性褥垫层最终残余厚度，取决于桩顶直径和柔性褥垫层材料的性质；tb表示上部荷载作用下柔性褥垫层的压缩量。
注意，ss、sp的取值，要保障桩间土、桩，其相应的分担荷载均不能超过其承载力特征值。
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参考文献
1、王长科，郭新海. 基础—垫层—复合地基共同作用原理. 土木工程学报, 1996年第5期
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