专利名称：地基的组合型复合地基处理法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地基的处理方法，特别是地基的复合地基处理方法。
复合地基一词源于我国，目前已逐渐被国外所接受，它的研究开始于六、七十年代，主要关键是要有效地解决地基的桩、土变形协调与共同工作问题。复合地基主要采用碎石子、砂子、水泥混凝土或其材料的混合形成桩来加固地基，根据材料的不同，复合地基分为刚性桩复合地基(以水泥混凝土桩为主)和柔性桩复合地基(以生石灰桩、灰土桩、碎石桩、砂桩为主)两类，刚性桩复合地基虽然有效桩长大，变形小，能调动深层桩端土承载力，但其对于桩间土变形协调困难，桩土应力比大，在深厚软土中有变形急进等缺陷。柔性桩复合地基虽然桩间土有充分的调动，桩土应力比小，变形呈渐进式，但其地基处理后的承载力小，有效桩长短，只适合加固浅层地基。近二十年来，人们对复合地基的研究一直局限在单一桩型的改进方面，如刚性桩对地基的桩与土的应力协调不理想，有些单位采取在刚性桩的地基表面增设褥垫层来解决桩与土的应力协调问题，但这种方法造价高。在柔性桩研究方面，人们又提出了粉喷桩、搅拌桩等各种桩型，以求解决加固较深层的地基及提高强度，但效果及应用范围受到不同的限制，强度提高不够。长期以来，国内外对各种地基的处理方法都一直围绕单一桩型来研究的，其规范也只有单一桩型的规范，由于传统理论的束缚，在复合地基研究方面也是如此，从未有过两种或两种以上桩型的组合型研究的报道及实际使用的先例。到目前为止，国内外在复合地基研究方面始终没有找到一个很好的理论和方法，也没有形成一种复合地基的系统的理论及规范。
本发明的目的就是为了解决上述问题，开辟复合地基研究的新领域，提出一种既能有效地解决地基的桩与土的应力协调问题，又能提高地基承载力的地基的组合型复合地基处理法。
本发明方法的技术解决方案是在同一块地基上将不同材料、不同刚度的桩共同混合布置，组成组合型复合地基，其最佳方案是在同一块地基上混合布置刚性桩和柔性桩，构成刚-柔组合型复合地基。组合型复合地基的不同材料、不同刚度的桩的混合布置最佳采用交叉布置或三角形布置。
在刚性桩与柔性桩组成的组合型复合地基中，采用粉煤灰刚性桩与生石灰柔性桩组成的组合型复合地基效果更佳，其中粉煤灰刚性桩的各成份及其相对百分比含量为水泥 5-15%粉煤灰 8-20%石屑+中碎石 60-80%水 5-15%U型膨胀剂 0-15%生石灰柔性桩的各成份及相对百分比含量为生石灰 20-100%
粉煤灰(或火山灰、矿渣等工业废料) 0-80%这种刚、柔桩组成的复合地基由于使用粉煤灰工业废料，省去了水泥混凝土，其造价大大降低，而桩与土的变形协调得到了很好的解决，桩间土的改善情况较好。
本发明方法是通过大量试验和非线性空间有限元计算对复合地基的桩土应力比、桩身刚度、置换率、有效桩长、传力特征、变形协调六项主要关键问题的研究而发现的。在本发明的组合型复合地基中，由于刚性桩桩距加大(刚性桩的置换率降低了，一般只有4%左右)，不仅大幅度提高了桩侧摩阻力和桩端阻力，也更大程度调动了桩端土参加复合地基工作，而且由于刚性桩的存在，增加了有效桩长，调动了刚性桩下部的摩阻力及端阻力参加工作(这是柔性桩复合地基所不可能的)，从而增加了复合地基的刚度(提高了加固区的综合当量压缩模量)，使复合地基的应力扩散范围大大加大，降低了建筑变形。又由于柔性桩的存在，使复合地基形成了一个刚性桩-柔性桩-加固后的桩间土的不同刚度梯度，得以使刚性桩复合地基大幅度提高了土参与复合地基的工作状态，并且除其本身强度因素外，较大程度上依靠对土的挤密加固作用，提高了土体强度，这对于生石灰桩犹为突出。上部的柔性桩及加固后的桩间土的强度必然延迟了刚桩下部桩端土的塑性区的开展及贯通，这就提高了复合地基承载力，也使复合地基的破坏由刚性桩复合地基的急进式破坏变化为在出现拐点以后的渐进式破坏，组合型复合地基中由于刚性、柔性桩并存，从而使复合地基的应力场范围大大扩大，既不像柔性桩复合地基仅在浅层扩散，又不像刚性桩复合地基，大部分高应力区存在于刚性桩端。这样，组合型复合地基既调动了浅层也调动了深层土的应力，使之整个加固区的应力场分布均匀(这是目前任何一种复合地基所不可能达到的)，从而大幅度提高了复合地基的承载力。并且，这些特点对于刚性桩复合地基而言是以降低造价而换来的。上述特点与用计算机采用有限元计算方法绘出的天然地基、柔性桩、刚性桩及组合型桩的应力场等值线图是相符合的。
图1是天然地基应力等值线图;
图2是柔性桩复合地基应力等值线图;
图3是刚性桩复合地基应力等值线图;
图4是组合型复合地基应力等值线图。
从图中可以看出1、天然地基上高应力区在浅层(如图1)，柔性桩复合地基高应力区较集中于加固区体内，应力向深层扩散(如图2)，刚性桩复合地基主要应力集中于桩端和承台边缘的边桩外侧(如图3)，组合型复合地基则应力线大为均匀，应力扩散范围大大增加，上部柔性桩加固区及刚性桩端都存在较密的应力线，这样应力场分布既在上部加固区又在下部加固区分布了应力场，而加固区以下应力迅速减小，这显然是合理的(如图4)。
2、刚性桩复合地基应力场分布已经类似于群桩深基础，其加固区象实体深基础受力，而柔性桩和组合型复合地基在加固区内的土中存在较大应力。在组合型复合地基中这不仅发挥了土的承载力，也由于土中的应力又增加了土的抗剪强度，而土的抗剪强度的增加又减少了刚性桩与土的相对位移，增加刚性桩承载力，这是一个良性循环，这说明土与柔性桩和刚性桩较为合理的共同工作了。
3、在深厚地基中加固区的变形模量加大，泊松比下降，地基刚度增加，因而垂直应力分散范围加大，大大减少了加固区与下卧层面的附加应力(垂直应力)的应力系数，这种有利的影响使组合型复合地基要大大优于柔性桩复合地基和刚性桩复合地基的。
本发明的组合型复合地基综合了柔性桩复合地基和刚性桩复合地基的长处而克服了两种复合地基的短处，能全场地调动土参加工作，并充分利用了生石灰柔性桩复合地基的快速吸水膨胀加固土体的特点，对组合型复合地基中的刚性桩承载力的大幅度提高起到良好作用，而刚性桩又将组合型复合地基中的有效桩长大大增加，并形成了复合地基中的三种不同刚度梯度，从而较好地解决了桩间土、柔性桩和刚性桩的变形协调问题，具有工艺简单、施工方便、适用范围广、降低造价、地基承载力提高、桩土应力协调好等优点，有很好的社会效益和经济效益。适用于杂填土、淤质亚粘土、大孔土、塘泥、膨胀土、泥炭土、湿陷性黄土等软土地基以及粘性及砂性土的互层地基，这为我国广泛存在的第四系新迈沉积土的各种复杂地层的加固提供了很灵活的方法，在应用上不但可用于工业民用建筑，一般高层，而且可用于堆场、道路、铁路路基的软土加固，还可用于加固边坡及消除混凝土桩基中的负摩擦。
实施例。
1、粉煤灰刚性桩与生石灰柔性桩组成的组合型复合地基粉煤灰刚性桩的各成份及重量(以每立方米桩料计)为水泥 170公斤粉煤灰 300公斤中碎石+石屑 1640公斤水 240公斤U型膨胀剂 13.6公斤将它们混匀拌合在一起。
生石灰柔性桩的各成份及重量(以每米桩长用料计)为生石灰 96公斤粉煤灰 24公斤将它们混匀拌合在一起。
将两种拌合好的刚性桩料和柔性桩料在同一块地基上以交叉布置的方式分别成桩，其中粉煤灰刚性桩的桩长大于生石灰柔性桩的桩长，组成刚-柔组合型复合地基。该实施例曾在高层建筑的地基上做过试验，其地基强度提高了2-3倍。
2、砂桩柔性桩与生石灰柔性桩组成的组合型复合地基(以每米桩长用料为例)采用150公斤的砂子和150公斤的生石灰在同一块地基上以三角型布置的方式分别成桩，即构成柔-柔组合型复合地基。
3、混凝土刚性桩和粉煤灰刚性桩组成的组合型复合地基(以每立方米桩料为例)混凝土刚性桩的各成份及重量为水泥 350公斤砂子 300公斤石子 1460公斤水 240公斤粉煤灰刚性桩的各成份及重量为水泥 150公斤粉煤灰 300公斤石子 1660公斤水 240公斤U型膨胀剂 12公斤将上述两种刚性桩料分别混匀拌合后在同一块地基上以交叉布置的方式分别成桩，即组成刚-刚组合型复合地基。
权利要求
1.一种地基的组合型复合地基处理法，其特征在于在同一块地基上将不同材料、不同刚度的桩共同混合布置，组成组合型复合地基。
2.按权利要求1所述的地基的组合型复合地基处理法，其特征在于在同一块地基上最佳采用刚性桩和柔性桩混合布置，构成刚-柔组合型复合地基。
3.按权利要求1或2所述的地基的组合型复合地基处理法，其特征在于组合型复合地基的不同材料，不同刚度的桩的混合布置最佳为交叉布置或三角形布置。
4.按权利要求2所述的地基的组合型复合地基处理法，其特征在于刚-柔组合型复合地基最好采用由粉煤灰刚性桩与生石灰柔性桩构成，其中粉煤灰刚性桩的各成份及其相对百分比含量为水泥 5-15%粉煤灰 8-20%石屑+中碎石 60-80%水 5-15%U型膨胀剂 0-15%生石灰柔性桩的各成份及相对百分比含量为生石灰 20-100%粉煤灰(或火山灰、矿渣工业废料) 0-80%
全文摘要
本发明涉及一种地基的复合地基处理方法，它一改传统的复合地基只注重单一桩型的改进和研究，首次在同一块地基上将不同材料、不同刚度的桩共同混合布置，组成组合型复合地基。本发明综合了柔性桩复合地基和刚性桩复合地基的长处而克服了两种复合地基的短处，能全场地调动土参加工作，具有工艺简单、施工方便、适用范围广、降低造价、地基承载力提高、桩土应力协调好等优点。
文档编号E02D5/34GK1064721SQ9210730
公开日1992年9月23日 申请日期1992年3月6日 优先权日1992年3月6日
发明者沙祥林, 赵海宁, 陶茂之, 樊德润, 陈昌华, 朱策民 申请人:江苏省建筑设计院