复合地基的应用

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摘要：通过对复合地基特性的阐述和特例的计算，说明在高层基础设计如遇到深厚软土层的地基时，采用复合地基是现行一种比较好的选择。

关键词：复合地基； 褥垫层； 面积置换率； 复合压缩模量

中图分类号：TU753

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2007）06-0094-03

收稿日期：2007-04-05

作者简介：邓跃辉（1964-），男（汉族），湖南攸县人，工程师，主要从事开发和工程管理。

1前言

复合地基成套技术是中国建筑科研院地基所在20世纪八十年代末开发的一项地基加固技术。该技术在上世纪末被国家科委列为国家级全国重点推广项目，现广泛用于高层和超高层的基础设计及地基处理中。在某些地区，该技术已成为最为普遍的基础设计和地基处理的方法之一。

2复合地基的特性

复合地基是由桩、桩间土和褥垫层一起共同作用而形成。其中褥垫层是复合地基的重要组成部分，是桩与天然地基共同形成复合地基的必要条件。

复合地基一般采用摩擦桩。由于摩擦桩可全长发挥侧阻作用，桩端落在承载力较高的土层可以提供较高的端阻作用。因此，复合地基的承载力可较原有天然地基的承载力有较大幅度的提高，而且复合地基压缩模量高，地基变形小。

3褥垫层的作用

由于褥垫层是桩与天然地基共同形成复合地基的必要条件，它在复合地基中所承担的作用是非常重要的。其作用主要体现以下几个方面：

3.1保证桩、同承担荷载

不设褥垫层时，主要由桩承担荷载，可忽略土的作用。如果在基础下设置了一定厚度的褥垫层，当桩端落在好的土层时，通过褥垫层的作用能保证一部分荷载分担在桩间土上；同时通过褥垫层的调整作用，在给定的荷载作用下，使得桩、土受力的时程曲线均为常值。

3.2调整桩、土荷载分担比

不设褥垫层时，桩、土应力比很大，由桩分担的荷载相当大；当设置褥垫层时，桩、土应力比接近，此时桩分担的荷载相对较小。

3.3减小基础底面的集中应力

不设褥垫层时，桩对基础的应力集中很显著，应考虑桩对基础的冲切破坏。当设置一定厚度的褥垫层时，基底反力则按天然地基的反力分布。不考虑桩对基础的冲切破坏，只考虑基础整体的冲切验算。

3.4调整桩、土水平荷载的分担

当设置一定厚度的褥垫层时，作用在桩顶和桩间土上的剪应力相差不大。桩顶受的剪力占水平荷载的比例大体与面积置换率相当。此时桩受的水平荷载很小，水平荷载主要由桩间土承担。

4褥垫层的厚度

褥垫层的厚度应该合理设置。如果褥垫层的厚度设置过小，桩间土承载力不能充分发挥，必然造成增加桩的数量和长度，不经济。如果褥垫层的厚度设置过大，造成桩、土应力比等于或接近1，此时桩承受的荷载太少，失去了设置复合地基的意义。

根据大量工程实践总结，褥垫层的厚度一般取100～300mm为宜。

5工程实例

某工程位于长沙新中路口立交桥西南侧，建筑地上层数为21层，地下层数为2层，深度为8.0m；结构形式为框剪结构，基础形式采用筏板基础。场地的±0.000相当于绝对标高77.95m，地下水位标高为68.45m。核心筒墙部分平面尺寸为8×15m，按荷载效应基本组合核心筒墙基底所承受的轴力设计值为176000KN，按荷载效应准永久组合核心筒墙基底所承受的轴力设计值为163700KN。各土层的物理力学指标见表一。下面以核心筒墙下基础计算为例，来探讨复合地基在高层基础设计中的应用。

根据表一分析：由于存在深厚软土层，天然地基的承载力显然不能满足要求。如考虑采用端承桩，桩进入岩石层，显然因桩身太长不合适；如考虑采用摩擦桩，经估算承载力又不能满足要求。经反复比较拟采用复合地基，计算过程如表1：

5.1核心筒墙下筏板基础筏板厚度的确定

核心筒墙平面尺寸为8×15m，假定筏板从核心筒墙边四周均外伸3m，则筏板尺寸为14×21m，筏板混凝土强度等级确定为C40。

5.1.1平板式筏基核心筒下筏板抗冲切的验算