浅谈桩基础与桩体复合地基的区别和联系

侯希楠1,2

(1.吉林大学建设工程学院; 2.辽宁地质工程职业学院 辽宁丹东 118008)

摘 要:本文阐述了桩基础和桩型复合地基的发展过程,分析了桩基础和桩型复合地基的相似之处,并且从荷载传递的路径、结构构成和桩体材料、桩体本身的受力情况三方面综合分析了两者的差异,得出两者的根本区别是荷载传递路径不同的结论。关键词:桩基础 桩型复合地基 荷载传递中图分类号:TU72文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)03(b)-0044-02

随着我国经济建设的不断高速发展,年。从20世纪70年代起,我国开始利用碎石基础设施建设的规模也日益扩大。为了合桩处理地基,在砂土、粉土中消除地基液化理有效的利用土地资源,建设工作者不断和提高地基承载力,效果令人满意。第二次的使用各种方法对软弱地基等不利于工程世界大战以后,美国研制成功一种就地搅建筑的因素进行改造,以提高地基强度,保拌桩(MIP),这种搅拌桩是从旋转的中空螺证地基的稳定性,减少地基的沉降和不均旋钻杆端部向周围被搅散的土中喷射水泥匀沉降等等。当天然地基能够满足建筑物浆,然后再由叶片搅拌均匀而形成的桩体。建设需求时通常采用浅基础,当天然地基1953年,日本清水建设株式会社从美国引不能满足建筑物的要求时,通常就需要采进这种施工方法,并进一步加以改进,开发用人工处理地基形成复合地基或选择深部出CSL法和MR-D法,都是通过钻杆供给水持力层设计桩基。

泥浆,用钻杆自带的特殊形状的搅拌翼片搅拌土体,形成水泥土桩。20世纪60年代,1 桩基础和桩体复合地基的发展过程

日本和瑞典分别开发出深层搅拌法,专用桩基础是一种古老的基础型式。早在于加固深层软土。1977年,我国冶金部建筑七千余年前的新石器时代,人们曾在湖泊研究总院和交通部水运规划设计院进行了和沼泽地里栽木筑平台,修建居住点来防室内试验和施工机具研制工作。1978年成止猛兽侵犯。中国最早的桩基是在浙江省功研制出我国第一台SJB-1型双搅拌轴、中河姆渡原始社会遗址中发现的。桩基技术心管输浆、陆上型深层搅拌机。1984年开到宋代已经比较成熟,在《营造法式》中载始,由江阴振冲机厂生产SJB型成套深层搅有临水筑基一节。到了明、清两代,桩基技拌机械,加固深度可达25-30m。1992年,交术更趋完善。如清代《工部工程做法》一书通部第一航务工程局开发出了我国第一代对桩基的选料、布置和施工方法等方面都深层搅拌船。

有了规定。上海市龙华镇龙华塔(建于北宋太平兴国二年)和山西太原市晋祠圣母殿2 二者之间的联系

(建于北宋天圣年间),都是中国现存的使用桩基础和复合地基均为天然软弱土层桩基础的古建筑。桩基础技术经历了几千上进行建筑的改造方法,桩基础是由桩基年的发展直至今日,无论是桩体材料、桩类和链接于桩顶的承台共同组成,复合地基型、制桩机械或施工方法都有了巨大的发是指天然地基在地基处理过程中部分土体展,已经形成了现代化基础工程体系。

得到增强或被置换,或在天然地基中设置复合地基的概念被提出来是在1960

加筋材料,加固区由天然地基土体或被改良的天然地基土体和增强体两部分组成,本文中所指的桩体复合地基也称竖向增强体复合地基,是指增强体在地基中的排布方向是竖直向的。适用对象为天然承载力

(a) (b)

图1 荷载传递路径图

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不满足建筑要求,或天然地层情况不适合建筑的地区。

广义上来说,可以认为桩基础也是一种特殊的地基处理方法,复合地基是介于天然地基和桩基础之间的一种形式。复合地基的桩土应力比为1时就是天然地基,不考虑桩间土的承载力时则与桩基础的计算方法一致。

3 二者之间的区别

3.1上部荷载的传递路线不同

按照经典桩基理论,桩基础的上部荷载通过基础底板传递给桩体,再依靠桩的侧摩阻和桩端端承力传递给地基土层,经典桩端理论不考虑基础底板下地基土堆荷载的传递作用。虽然客观上桩间土是直接参与承担和传递荷载的,但是在设计计算中是不考虑的。

对于复合地基来说,荷载通过基础底板传递给桩体和地基土体。散体材料桩承担的荷载中,部分通过桩体鼓胀传递给桩侧土体,另一部分通过桩体传递给深层土体。粘结材料桩承担的荷载通过桩体侧摩阻和端承力传递给地基土体。(如图1)3.2组成结构和桩体材料

桩基础是由基础底板以下部坚实土层或岩层作为持力层。由桩体和承接上部结构的承台组成桩基。桩基础的桩身材料有三种,分别为混凝土桩,钢桩和组合材料桩。混凝土桩成分为混凝土,可根据工程具体情况设置钢筋笼或不配筋,成桩工艺又有灌注桩和预制桩两种。钢桩主要有钢管桩,H型钢桩和钢轨桩。组合材料桩是由以上两种材料组合而成的桩,可以在钢管桩内充填混凝土,或者上部为钢管桩下部为混凝土桩等形式的组合。承台的材料通常为钢筋混凝土,作用是将各桩联合成整体,把上部结构传来的荷载转换并分配给各个桩体,在上不结构和下部桩体之间起到传递和分配荷载的作用,并且协同下部桩体的沉降。

桩体复合地基可根据增强体的材料的性质分为散体材料桩复合地基(例如砂石桩复合地基和振冲桩复合地基),柔性材料桩复合地基(例如灰土桩复合地基和水泥土搅拌桩复合地基)和刚性材料桩复合地基(CFG桩复合地基等),根据原始土体组成和强度不同选取合理的桩体材料;桩体材料不同,设计时的面积置换率也不同,桩体

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对于桩体复合地基,特别是刚性桩复合地基中,由于在设计时充分考虑到桩体与桩周土间的协同作用,桩体本身的压缩性被充分利用。以CFG桩复合地基为例,轴力图如图2(b)所示,在竖向荷载作用下,桩体和桩间土同时沉降,在某一深度内,土的沉降大于桩,则土对桩体产生负摩阻力,使浅部桩体的轴力呈逐渐增大的形式。(如图2)

综上所述,桩基础和桩型复合地基虽然在很多方面颇为相似,但是由于两者最根本的荷载传递机理是不同的,其荷载分布和结构设计等才会出现诸多区别,再具体个案中要注意区分。

参考文献

图2 轴力图

.com.cn. All Rights Reserved.材料刚度越大,面积置换率就越小。对于刚性材料桩复合地基,在设计时会在桩体顶部设置150-300mm的褥垫层,褥垫层材料为级配砂石,在力的传递上可以保证基础式中通过褥垫层的塑性调节作用,把一部分荷载传递到桩间土上,保证桩和土共同承担荷载并且协同变形,并且可以减小基础底面的应力集中。故承台与褥垫层分别是桩基础和桩型复合地基采取的协同变形和传递荷载的措施,虽然常见,但不能利用其作为区别桩基础的标志。3.3桩体受力情况不同

对于桩基础来说,桩体所承受的水平荷载则是依靠桩侧土层的侧向阻力来支撑的,轴向荷载是通过作用于桩周土的桩侧摩阻和桩端地层的桩端阻力共同承担的,而侧摩阻与端阻力的荷载分担比例则由地基土的性质、桩的尺寸和施工工艺等条件共同决定。按上述因素可将桩分为端承型桩和摩擦型桩两大类,摩擦型桩的桩顶荷载全部或主要由桩侧摩阻力承受,端承型桩的桩顶荷载全部或主要由端阻力承受,桩侧阻力相对较小或可忽略不计。以常见的摩擦型桩为例,轴力图如图2(a)所示,桩顶荷载Q由桩端阻力Nl和侧摩阻力QS两部

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