建筑地基基础施工规范.pdf

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1、本讲内容：一、总则与术语及开篇案例 二、地基施工 三、基础施工 四、基坑支护施工 本讲内容：五、地下水控制 六、土方工程 七、边坡工程 八、典型案例分析与经验交流。一、总则与术语（1）、为了在建筑地基、基础与基坑工程的施工中做到安全适用、保护环境、确保质量、技术先进、经济合理，特制订本规范。本规范适用于建筑地基、基础与基坑工程的施工，其它类似工程可参照使用。（2）、建筑地基、基础与基坑工程的施工除应满足设计要求外，尚应做到因地制宜、节约资源、具有可操作性。（3）、建筑地基、基础与基坑工程的施工除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。质量验收应符合建筑地基基础施工质量验收规范（GB50

2、202）的规定。工程事故实例(13层在建住宅楼发生倒塌事故)楼倒倒事件 楼垮垮 20092009年6 6月2727日5 5时3030分左右，上海市闵行区莲花南路、罗阳路在建的“莲花河畔景苑”商品房小区工地内，发生一幢1313层楼房（7 7号楼）向南整体倾倒事故 (图1)1)一名工人逃生不及被压致死。一名施工人员说：5时30分许，他正在工地上距离倒覆大楼仅几十米处。短短半分钟内，大楼短短半分钟内，大楼就整体倒了下来。就整体倒了下来。昨晚就有人看到倒塌楼房向西南方向倾斜。图1 13层楼房（7号楼）向南整体倾倒事故 图2 整体倾倒的楼房（7号楼）图3 3十多米宽的倒塌楼房几乎被堆土全部遮住 堆土是够

3、高的堆土是够高的 引起了广泛的关注 图4 堆土太高了 图5 整体倾倒的楼房(十字条形基础)图6 北面的断桩长度长，南面的断桩长度短。图7 管桩碎了数段，最多的管桩碎了5段 楼房主体结构基本完好楼房主体结构基本完好 主体质量没问题 楼房倒塌后绝大多数玻璃竟然没有被震碎楼房倒塌后绝大多数玻璃竟然没有被震碎 楼房的基础采用的是楼房的基础采用的是PHC桩桩(预应力高强混凝土预应力高强混凝土)管桩管桩 13层楼房采用桩-十字条形基础，十字条形基础埋深1.9m。管桩共118根，桩型号为AB 400 80 33。管桩的入土深度是33m，桩尖持力层是71-2层。连在十字条形基础下的管桩的断桩长度是：北面的断桩

4、长度长，南面的断桩长度短。2.2.发生工程事故的环境 （1）7号楼（倒塌楼房）周围环境 “莲花河畔景苑”商品房小区工地共有11幢在建13层楼房，在淀浦河（宽约40m）的南面，11幢在建楼房长度方向与淀浦河河岸基本平行，这些楼房北面边界距淀浦河河岸距离在2050m之间，其中倒塌楼房距防汛墙最近，据人目测仅有二三十米。土方紧贴建筑物，堆积在7号楼（倒塌楼房）楼房北侧，北面的空地上堆放7号楼南面基坑开挖的泥土有足球场那么大，堆土在6天内即堆高 10m左右。边边挖边堆，堆土速度很快。挖边堆，堆土速度很快。图8 在建楼房长度方向与淀浦河河岸基本平行 与淀浦河相对位置（2）淀浦河的防汛墙被堆土损坏 200

5、9年6月26日，淀浦河河道南侧83米长的防汛墙(高2米多)遭严重损坏,发生了滑动破坏，使在建的莲花河畔景苑工地内的防汛墙裂成了好几段，墙体上现出了3个很大的缺口。中间较长的两段墙体往外移位了4米多，外侧河道中堆积的泥土已经露出河面，形成一片类似滩涂的小块陆地。这导致河道的航行安全受到影响。而在防汛墙南面，一座由泥土堆成的小山丘矗立在建筑工地上，离防汛墙不过数米。防汛墙内的地面也出现了开裂，最长的裂缝宽度在70厘米左右。“初步查下来是泥土堆放太多造成。”图9 工地旁防汛墙破坏图 防汛墙防汛墙破坏严重破坏严重 图10 工地内防汛墙旁地面的大裂缝 防汛防汛墙周边地面破坏墙周边地面破坏 图11 工地内

6、防汛墙旁地面的沉陷 图12 倒塌7号楼和河堤明显破坏区域在工地上的位置(3)7号楼桩位图和土层分层图.7号楼桩位图见图13；土层分层图见图14。地表下211.2m是上海的典型软土，软土有流动性，建楼时必须考虑它的特殊性，建楼时必须考虑它的特殊性，尤其不宜快速堆土。尤其不宜快速堆土。图13 7号楼桩位图 图14 土层分层图 地表下211.2m是上海的典型软土，软土有流动性，建楼时必须考虑它的特殊性，尤其不宜快速堆土。(4)雷暴雨大作 6月26日起雷阵雨天气将频繁现身.6月27日晨上海雷雨大作，家住闵行梅陇地区的居民则被更猛烈的一声轰响惊醒5时30分许，闵行区莲花南路罗阳路口西侧，一在建楼盘工地发

7、生楼体倒覆事件。“当时外面正在下雷暴雨，我们还以为是打雷呢！”与倒塌楼房仅隔一条淀浦河的嘉和花苑小区住户傅小姐说：清晨5时30分许，一家人几次被窗外的雷声惊醒，其中有一声较为猛烈的轰响让她觉得有些异常。3.设计，施工，监理，监测的情况分析（1）关于设计，施工，监理，监测的专家组意见 专家组的调查结果称，原勘测报告经现场补充勘测和复核，符合规范要求；原结构设计经复核符合规范要求。大楼所用PHC管柱经检测质量符合规范要求。记者截稿时获悉，除倒覆的“莲花河畔景苑”7号楼，其他在建的10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。7号楼倒塌的间接原因主要有6个方面：一是土方堆放不当。二是开挖基坑违反相关规定。

8、三是监理不到位。四是管理不到位。五是安全措施不到位。六是围护桩施工不规范。（2）依据规范的分析 1）设计方面 中华人民共和国行业标准建筑桩基技术规范JGJ94-2008 的强制性条文3.1.3.4指出：“对位于坡地、岸边的桩基应进行整“对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算；”体稳定性验算；”，“莲花河畔景苑”商品房的设计单位在设计时是否按3.1.3.4进行整体稳定性验算？它的抗滑安全系数为多少？“原结构设计经复核符合规范要求”的结论从何而来？3.4.5.2 建筑桩基与边坡应保持一定的水平距离；建筑场地内的建筑桩基与边坡应保持一定的水平距离；建筑场地内的边坡必须是完全边坡必须是完全稳定稳定

9、的边坡。的边坡。事实证明，在事实证明，在1010mm高的堆载高的堆载下，下，河岸土体已经河岸土体已经不是稳定不是稳定土体。土体。2）施工方面 a.“莲花河畔景苑”的监理方上海光启建设监理有限公司负责人说：“而对于工地堆土，国家并没有相关规定与强制性要求而对于工地堆土，国家并没有相关规定与强制性要求”。国标建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）3.0.2 3.2,4,5三条均是强制性规定，均要求作不均匀沉降验算和稳定性验算均是强制性规定，均要求作不均匀沉降验算和稳定性验算.堆载造成整体滑动破坏例子很多：例1.上海世纪公园人造湖泊堆山土体的整体滑动破坏；例2.沪杭高速公路嘉兴段堆土土体

10、的纵向整体滑动破坏，把纵向的桥梁基础下的灌注桩剪断。堆土太高太快均会造成土体的整体滑动破坏。堆土太高太快均会造成土体的整体滑动破坏。b.上海市基坑工程设计规范DBJ08DBJ08-6161-9797的3.0.8.23.0.8.2条指出：一一般地面般地面超载超载,-通常按通常按20kN/m20kN/m2 2考虑。考虑。本工程施工大干快上，不按规范办事，6 6天内堆土高天内堆土高1010米米(相当于相当于180180kN/m2的荷载)，其堆土荷载远远超过第，其堆土荷载远远超过第3 3第第4 4层土的抗剪强度，使第层土的抗剪强度，使第3 3第第4 4层土处于塑性流动状态，层土处于塑性流动状态，土体向

11、其软弱处滑动。土体向其软弱处滑动。土体的滑动使桩基础在第4第5层交界处发生向河道方向的移动，致使高层建筑向南地下车库的基坑方向倒塌。这是典型的土体丧失稳定的破坏。这是典型的土体丧失稳定的破坏。3）监测方面 这样的工程，必定要有对在建楼房的监测，基坑围护开挖的监测，堆土对河堤的滑动监测。在专家组的调查中，很少有监测数据的反映。只看到了：截至27日18时，除倒覆的“莲花河畔景苑”7号楼，其他在建的其他在建的1010幢楼均未发生倾斜、幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。偏移、沉降等问题。周边小区和道路的地下煤气管道、-，完全符合安全标准，发生次生灾害的可能性极小。政府承诺 “其他在建的10幢楼均未发

12、生倾斜、偏移、沉降等问题。”这种表达是违背土力学的科学规律的。哪有土体在受到13层楼房的荷载而未发生倾斜、偏移、沉降的？这只能使人们怀疑现场监测是否正常？据专家组长江欢成介绍，专家组当天发现，紧邻的6号楼与倒覆的7号楼可谓“双胞胎”、“姊妹楼”，也存在北面堆土、南面挖坑的问题，并已有所倾斜，并已有所倾斜，因其山墙还有一点未挖，微小差别使6号楼幸免于难。因此，专家组立即对其展开了“抢救”。他表示，目前6号楼的抢险已经基本完成，通过填土等一系列措施，6号楼向北回了29毫米，倒塌的隐患已可排除。比较专家组长江欢成的讲话和有关单位对记者的介绍：紧邻的6号楼，微小差别使6号楼幸免于难。并不是“其他在建的

13、10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。”。专家组长江欢成表示，目前6号楼的抢险已经基本完成，通过填土等一系列措施，6号楼向北回了29毫米，倒塌的隐患已可排除。不管破坏的机理是什么，楼房倒塌前应该是有预兆的（倾斜量及倾斜速率的变化）。1995年12月，武汉一幢刚建成的18层大楼，因沉降倾斜速度超过抢护纠偏速度，控爆前该大楼向西北倾斜，倾斜程度距垂直线达2.884m，不得不实施定向控爆拆除。究其原因主要是地基基础的问题。这幢1818层大楼，倾斜程度距垂直线达2.884m2.884m，仍未倒塌，说明房屋倾倒是有先兆的。而本工程没有看到这方面的内容，7 7号楼倒塌前会没有先兆，可能吗？号楼倒塌前会没

14、有先兆，可能吗？昨晚就有人看到倒塌楼房向西南方向倾斜。监测单位在做什么？监测单位在做什么？4）监理方面 监理要求承建单位所从事的工程建设活动及其效果，必须满足相应法规、技术标准和工程合同的要求。工地上快速堆土工地上快速堆土1010m m是明显违规，是明显违规，监理为什监理为什么没有令其停工？没有及时监测和分析，监理在么没有令其停工？没有及时监测和分析，监理在做什么？做什么？5）建设单位方面 现在基本建设最大的毛病，第一是抢工期，第二个是低造价。这是指令经济的基本特征.为了政绩和最大的利润，开发商说了算，根本不顾土体受力的客观规律，基坑开挖可以没围护，可以不按开挖的施工组织路线进行施工。明知工地

15、上快速堆土明知工地上快速堆土10m10m是明显违规，开发商为是明显违规，开发商为什么会允许？什么会允许？灾难本有征兆，只要防微杜渐；按土体受力灾难本有征兆，只要防微杜渐；按土体受力的规律施工，悲剧本可避免的规律施工，悲剧本可避免.4.专家事故原因分析 上海市政府召开新闻发布会宣布：上海“莲花河畔景苑”在建楼房倒覆事故的主要原因是：紧贴紧贴7 7号楼北侧，在短期内堆土过高，最高号楼北侧，在短期内堆土过高，最高处达处达1010米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度下车库基坑正在开挖，开挖深度4.64.6米，大楼两米，大楼两侧的压力差使土体产

16、生水平位移，过大的水平侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。图15 大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水 平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。楼房倒塌楼房倒塌示意图示意图 示意图 图16 空中有一个侧向力3000吨作用在楼 上，显然是不对的。图17 7号楼倒塌示意图 大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。这个结论与破坏实例不符：这个结论与破坏实例不符：1.土体产生水平位移，是不会使房屋倾倒的，只能使房屋平移。2.过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。

17、从房屋桩基的破坏图可见：房屋北面的桩基是被拔房屋北面的桩基是被拔出拉断的。这不是过大的水平力超过了桩基的抗侧能力出拉断的。这不是过大的水平力超过了桩基的抗侧能力的破坏模式。的破坏模式。见图1818。图18 红线内土的破坏是桩被拔出造成的 7 7号楼房屋倒覆应该是土体丧失稳定的破坏，号楼房屋倒覆应该是土体丧失稳定的破坏，见图见图1919。南面4.6m深的地下车库基坑掏空13层楼房基础下面的土体，可能加速房屋南面的沉降，使房屋向南倾斜。7号楼北侧堆土太高，堆载已是土承载力的两倍多，使第3层土和第4层土处于塑性流动状态，造成土体向淀浦河方向的局部滑动，滑动面上的滑动力使桩基倾斜，使向南倾斜的上部结构

18、加速向南倾斜。图 19 7号楼倒塌原因研究-典型的土体丧 失稳定的破坏。同时，10m高的堆土是快速堆上的，这部分堆土是松散的，在雨水的作用下，堆土自身要滑动（见图20），滑动的动力水平作用在房屋的基础上，不但使该楼水平位移，更严重的是这个力与深层的土体滑移力引成一对力偶，加速桩基继续倾斜。高层建筑上部结构的重力对基础底面积形心的力矩随着倾斜的不断扩大而增加，最后使得高层建筑上部结构向南迅速倒塌至地。这个过程是逐步发生的，是可以监测得到的，直到高层建筑倾斜到一定数值才会突然倾倒。土体不滑动，高层建筑上部结构是不会迅速倒塌的。这是土体滑动造成的失稳破坏。图20 堆土的滑动破坏照片 土体向淀浦河滑动

19、的理由：土体向淀浦河滑动的理由：1.地下车库基坑的埋深没有淀浦河底深。地下车库基坑底面在第3层，淀浦河底在第4层，第4层更易滑动;2.堆载离淀浦河近，离地下车库基坑远；3.7号楼的118根桩在堆载和地下车库基坑之间，起到被动桩的作用。同济大学教授杨敏模拟三种可能性的破坏模式：在堆土下方的软土受重压，向南流动，导致地基土整体失稳，楼房“躺”倒；堆土的压力通过流动的软土推动桩基，使桩基向南发生水平位移，令楼房倾倒；堆土下方的软土受压，向北部即河道方向流动，同样将楼房近堆土一侧“掏空”，楼房终被“撬”倒。图22 倒塌房侧土的隆起是由此房倒塌的动力所致 几个值得深思的几个问题：1.7号楼的破坏机理-滑

20、动失稳破坏还是大楼两侧的压力差造成的破坏?2.建设工程中技术问题,谁说了算?3.地下工程问题，土力学问题谁说了算?岩土工程师的地位？4.监理单位的作用和权威如何确立?7 7号楼旁边楼的户主号楼旁边楼的户主以后能住的安心吗？以后能住的安心吗？倒楼后果倒楼后果 倒楼后引发业主和开发商复杂的赔偿纠纷倒楼后引发业主和开发商复杂的赔偿纠纷 死者肖德坤生前工作的装潢公司赔偿其家人金额死者肖德坤生前工作的装潢公司赔偿其家人金额77.577.5万元。万元。莲花河畔景苑小区未倒楼的四百四十九户购房者多数莲花河畔景苑小区未倒楼的四百四十九户购房者多数选择了不退房，按购房合同总价选择了不退房，按购房合同总价5%5%

21、折让的方案。而折让的方案。而6 6号号楼的三十八户业主由于离倒覆楼的三十八户业主由于离倒覆7 7号楼最近，眼下其房屋号楼最近，眼下其房屋正在进行重新加固。正在进行重新加固。7 7号楼业主均获赔偿。号楼业主均获赔偿。上海万科房地产有限公司也发布了相关通告，表示应上海万科房地产有限公司也发布了相关通告，表示应梅都公司邀请，作为第三方托管梅都公司邀请，作为第三方托管“莲花河畔景苑莲花河畔景苑”楼盘楼盘建设。建设。7 7号楼原址计划改建公共设施或绿地。号楼原址计划改建公共设施或绿地。处理结果处理结果 关于事故责任认定及处理关于事故责任认定及处理 （一）对相关单位的责任认定与处罚。通过调查和责任认定，依

22、据有关法律法规，共对6家单位进行处罚。建设单位梅都房地产公司、总包单位众欣建筑公司，对事故发生负有主要责任；土方开挖单位索途清运公司，对事故发生负有直接责任；基坑围护及桩基工程施工单位胜腾基础公司，对事故发生负有一定责任。依据相关法律法规规定，对上述单位分别给予经济罚款，其中对梅都房地产公司和众欣建筑公司，均处以法定最高限额罚款。对众欣建筑公司建筑施工企业资质证书及安全生产许可证予以吊销。待事故善后处理工作完成后，吊销梅都房地产公司房地产开发企业资质证书。监理单位光启监理公司，对事故发生负有重要责任，吊销其工程监理资质证书。工程监测单位协力勘察公司对事故发生负有一定责任，予以通报批评处理。二）

23、对相关人员的责任认定和处理 通过调查和责任认定,依据相关法律法规，下列有关责任人员被追究责任。其中有6人被刑事拘留，7人被取保候审。梅都房地产公司法定代表人张志琴、众欣建筑公司法定代表人张耀杰等7名责任人员，对事故发生负有直接责任，涉嫌重大责任事故罪，被移送司法机关追究刑事责任；光启监理公司法定代表人王金泉、索途清运公司法定代表人王永福等8名责任人员，对事故发生负有相关责任，被处以吊销执业证书、罚款、解除劳动合同等处罚；闵行区副区长连正华和梅陇镇镇长施宝其、副镇长周亮等公职人员，对辖区内建设工程安全生产工作负有领导责任，分别被给予行政警告、行政记过、行政记大过处分。2010年4月1日18时，广

24、西 南宁市一小区一栋6层新楼 爆破后倾而未倒，呈40度 角倾斜，随即 该楼照片开始在网上流传，被称为广西“楼歪歪”。据了解，该楼房因工程 质量不合格而爆破拆除 。2011年2月19日一 网友从芜湖南陵许 镇太丰街道经过时，看见一幢建在水中 的楼房 (建设中)整体倾倒。该网友 还拍了照片传到网 上，芜湖“楼歪歪 ”立即引起了网友 的关注。（4）、地基 foundation soils 支承基础的土体或岩体。（5）、基础 foundation 将上部结构荷载传递到地基上的结构。（6）、复合地基 composite foundation 部分地基土被增强 或被置换增强后与 周围地基土共同承 担荷载的

25、地基。复合地基 复合复合地基地基基本基本理论理论与设计与设计 6.1 复合地基概念与分类 6.2 复合地基的作用机理与破坏模式 6.3 复合地基设计参数 6.4 复合地基承载力计算 6.5 复合地基沉降计算 6.6 复合地基应用实例 6.16.1复合地基概念与分类复合地基概念与分类 1.1.发展概况发展概况 复合地基 复合地基的概念已成为很多地基处理方法的理论分析及公式建立的基础和根据。它已广泛地运用于如碎石桩、砂桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩和石灰桩等加固地基的理论分析中。初期 后来 复合地基一词最早出现在1962年，用来形容采用碎石桩加固的地基 深层搅拌法和高压喷射注浆法的应用，人们开始重视水泥

26、土桩复合地基的研究 复合复合地基在我国发展概况地基在我国发展概况 碎石桩碎石桩 复合地基复合地基 水泥搅拌桩水泥搅拌桩 复合地基复合地基 低强度混凝土桩低强度混凝土桩 复合地基复合地基 钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩 复合地基复合地基 散体材料桩散体材料桩 复合地基复合地基 柔性桩柔性桩 复合地基复合地基 刚性桩刚性桩 复合地基复合地基 狭义狭义 复合地基概念复合地基概念 广义广义 复合地基概念复合地基概念 复合地基的本质 是否设置垫层是形成复合地基的必要条件?是否桩体不与基础底板连接是形成复合地基的必要条件?是否只有砂石桩才能形成复合地基?桩体与桩间土是否直接同时承担荷载是形成复合地基的必要条件，

27、也是复合地基的本质 垫层对桩体复合地基性状影响：a.为提高柔性基础下复合地基的桩土荷载分担比，减小复合地基沉降，可在复合地基和柔性基础之间设置刚度较大的垫层（如土工格珊碎石垫层、灰土垫层）。不设置刚度较大的垫层的柔性基础下复合地基应慎用。b.为改善刚性基础下复合地基性状，常在复合地基和柔性基础之间设置柔性垫层（如砂石垫层）。可减小柔性基础下复合地基的桩土荷载分担比，同时可改善复合地基中桩体上端部分的受力状态。垫层对桩体复合地基性状影响：c.刚性基础下复合地基的桩土荷载分担比与设置的砂石垫层的厚度有关：垫层愈厚，荷载愈小。但是，垫层厚度达到一定数字后，继续增加垫层厚度，桩土荷载分担比并不会继续减

28、小。形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过变形协调共同承担荷载作用。形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过变形协调共同承担荷载作用。EpEs1 分析结果：难以分析结果：难以形成复合地基。形成复合地基。形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过变形协调共同承担荷载作用。EpEs1 EpEs2 结论：复合地基结论：复合地基 形成条件：在荷载作用下，增强体与天 然地基土体通 过变形协调共 同承担荷载作 用。2.2.复合地基概念与分类复合地基概念与分类 （1）概念：概念：复合地基（复合地基（composite foundationcomposite foundation）是指

29、）是指部分土体被增强部分土体被增强或或被置换被置换形成形成增强体增强体，由增强体和周围地基土共同承担上，由增强体和周围地基土共同承担上部荷载并协调变形的人工地基部荷载并协调变形的人工地基。复合地基与天然地基同属地基范畴。复合地基与天然地基同属地基范畴。复合地基 粉喷桩复合地基 复合地基示意图（2 2）复合地基分类）复合地基分类 1）根据地基中增强体的方向分类 水平向增强体复合地基:土工聚合物、金属材料格栅等形成的复合地基。竖向增强体复合地基:桩体复合地基。复合地基 图6-2 人工地基分类 均质人工地基 双层地基 水平向增强体复合地基 竖直向增强体复合地基 2）复合地基中桩的分类复合地基中桩的分

30、类 复合地基 在竖向增强体复合地基中，桩的作用是主要的，而地基处理中桩的类型较多，性能变化较大。为此，可根据增强体（桩体）所采用的材料以及成桩后桩体的强度（或刚度）来进行分类。2）复合地基中桩的分类复合地基中桩的分类 复合地基 由柔性桩和桩间土所组成的复合地基可称为柔性桩复合地基，依次有：散体材料桩复合地基如碎石桩、砂桩、矿渣桩等；柔性桩复合地基如石灰桩、土（或灰土）桩；半刚性桩如水泥土搅拌桩、旋喷桩等；刚性桩复合地基混凝土类桩（如CFG桩等）。桩中水泥掺入量的大小将直接影响桩体的强度。当掺入量较小时，桩体的特性类似柔性桩；而当掺入量较大时，又类似于刚性桩。复合 地基 水平向增强体复合地基 竖

31、向增强体复合地基 加筋土地基 桩体复合地基 桩体复合地基 散体材料桩复合地基 粘结材料桩复合地基 碎石桩 砂桩 矿渣桩 特点：桩身材料无粘聚力，单独不能成桩，需依靠周围土体的围箍作用才能形成桩体。按增强体方向和材料性质分类 粘结材料桩 柔性桩（半）刚性桩 土桩 灰土桩 石灰桩 水泥土搅拌桩 粉体喷射搅拌桩 旋喷桩 CFG桩 树根桩 特点：桩体有较强粘聚力，但模量和刚度远比混凝土小，在大荷载作用下会变形过量甚至断桩。刚度较一般柔性桩大，但明显小于一般混凝土桩 3）复合地基常用的形式复合地基常用的形式 复合地基 图6-3 复合地基常用的形式 竖直向增强复合地基 斜向增强复合地基 水平向增强复合地基

32、 长短桩复合地基 多元复合地基的定义及分类 多元多元复合地基是指由复合地基是指由水平向水平向增强体、增强体、竖向竖向增强体中的刚性桩增强体中的刚性桩、柔性桩、散体材料桩中的两种或两种以上的增强体，采取、柔性桩、散体材料桩中的两种或两种以上的增强体，采取不同的组合方式对天然地基加固所形成的复合地基。不同的组合方式对天然地基加固所形成的复合地基。二、分类二、分类 主要分为三大类：主要分为三大类：（1)1)多桩型复合地基多桩型复合地基 （2)2)双向单桩型复合地基双向单桩型复合地基 （3)3)双向多桩型复合地基双向多桩型复合地基 在多桩型复合地基中，可将桩身强度较高的桩称为主在多桩型复合地基中，可将

33、桩身强度较高的桩称为主桩，将强度较低的桩称为次桩。可将多桩型复合地基分为桩，将强度较低的桩称为次桩。可将多桩型复合地基分为两类：在第一类多桩型复合地基中，主桩作用为主，次桩两类：在第一类多桩型复合地基中，主桩作用为主，次桩为辅；在第二类多桩型复合地基中，为辅；在第二类多桩型复合地基中，主桩的数量较少，仅主桩的数量较少，仅布置在节点或荷载较大处，其主要目的是减小沉降，地基布置在节点或荷载较大处，其主要目的是减小沉降，地基承载力提高主要依靠次桩的置换作用。承载力提高主要依靠次桩的置换作用。多桩型复合地基 双向增强体复合地基由水平向的增强体和竖向的增强体与天然地基土体共同组成。在双向增强体复合地基中

34、，如果竖向的增强体只有一种桩型，那么可称之为双向单桩型复合地基(见图15-2)；如果竖向的增强体有两种或两种以上的桩型，那么可以称之为双向多桩型复合地基（见图15-3）。双向增强体复合地基 多桩型复合多桩型复合地基地基 双向单桩型复合地基双向单桩型复合地基 双向多桩型复合地基双向多桩型复合地基 双向双向增强体复合地基增强体复合地基 所谓双向增强体复合地基就是对天然地基的下部采用竖向增强体（包括刚性桩、柔性桩和散体材料桩等）加固，而上部采用水平向增强体加固，竖向增强体、水平向增强体与天然地基共同作用所形成的人工地基。该类复合地基可发挥水平向增强体和竖向增强体的各自的优势，共同有效地承担上部荷载，

35、大大减小地基变形。双向增强体复合地基法也称为桩网复合地基法和桩承式加筋复合垫层法。双向增强体复合地基形成的背景 双向增强体复合地基法是在单一增强体复合地基存在一些不足的背景下产生的。（1）水平向增强体(土工合成材料、金属材料格栅等)不足之处：不方便在较深的土层下施工，难以用于基坑特别是深基坑支护；不能充分调动下部土的承载潜力；应用于软土地基处理时，所需沉降变形时间往往较长，不利于加快工程进度。双向增强体复合地基形成的背景 双向增强体复合地基法是在单一增强体复合地基存在一些不足的背景下产生的。（2）单一的竖直向增强体(通常称为桩体)不足之处：没有加筋、过滤、防渗功能；在高边坡情况下往往要设专用抗

36、滑斜桩，难以施工；有时因特殊情况需要，仍嫌其沉降变形达到稳定的时间过长；受到柔性荷载或者基础刚度不大时，竖向增强体的承载力难以充分发挥，导致承载力难以得到大幅度提高，沉降也较大。双向双向增强体复合地基的优点增强体复合地基的优点 双向增强体复合地基综合了水平向增强体和竖向增强体的优势，可以克服上述单一增强体复合地基的不足之处，通过不同增强体的合理组合，获得较高的承载力，并大大减少沉降。双向增强体复合地基具有以下优点。(1)双向增强体复合地基具有桩体、垫层、排水、挤密、加筋、防护等综合效能。(2)竖向增强体复合地基法比较容易实现在天然软土地基上快速填筑稳定的高路堤或堤坝。(3)当竖向增强体按照稀疏

37、间距布置时，采用减沉桩理论进行设计和施工，可大幅度降低工程建设成本。双向双向增强体复合地基的优点增强体复合地基的优点 双向增强体复合地基综合了水平向增强体和竖向增强体的优势，可以克服上述单一增强体复合地基的不足之处，通过不同增强体的合理组合，获得较高的承载力，并大大减少沉降。双向增强体复合地基具有以下优点。(4)沉降较小且完成时间较短，工后沉降较易控制，可缩短工期，相对加快工程进度。(5)不需采用预压来先期完成沉降，施工方便。双向增强体复合地基法的应用范围 由于双向增强体复合地基法这一新技术在控制沉降和不均匀沉降有着具大的技术优势，且经济效益显著，目前，逐步开始在国内得到应用，主要应用范围集中

38、在以下这些方面：(l)大面积堆载场地的地基处理；(2)路堤软土地基处理，比如高速公路和高速铁路路基处理；(3)软土地基上新老路堤接合部的处理，以防止不均匀沉降；(4)高层建筑物地基软弱下卧层处理；(5)桥台过渡段地基处理，比如处理“桥头跳车”现象；(6)其他工程应用，例如持力层为斜坡的桩基础，以防止地基侧向失稳。双向增强体复合地基的发展 1993年，南(宁)一昆(明)铁路线永丰营车站的软土地基处理采用了粉喷桩结合土工格栅这一桩承加筋土复合地基；1998年，江苏省泰州市首次利用“土工编织布(geotextile)加筋垫层+水泥粉喷搅拌桩”的复合地基方案，修复处理泰州市引江河嘶马码头下的软土地基；

39、国内发展：2001年，铁道部科学研究院深圳分院采用了桩网复合地基处理不同处理技术路段的接合段来控制沉降和差异沉降；2007年，在宁波钢铁厂轧钢车间采用了素混凝土桩+水泥搅拌桩形成的两种竖向增强体同双层土工格栅形成的双向增强体复合地基进行地基处理；3.3.复合地基特点复合地基特点 复合地基与天然地基比较：复合地基加固区是由增强体增强体和基体基体两部分组成，是非均质和各向异性的，该特点使复合地基区别于均质地基。复合地基 天然地基 复合地基 图2-4 地基复合地基区别 垫层 复合地基 复合地基与桩基比较 桩身材料与强度。复合地基中桩有散体材料桩、柔性桩、半刚性桩和刚性桩；桩基中的桩均为刚性桩；桩与上

40、部结构的连接方式。复合地基中桩体与基础不是直接相连的，它们之间通过垫层（碎石或砂石垫层）来过渡；而桩基中桩体与基础直接相连，两者形成一个整体。如图2-5所示。受力特性不同。复合地基的主要受力层在加固体内，由基体和增强体两部分共同承担上部荷载、协同工作；而桩基的主要受力层是在桩尖以下一定范围内，主要由桩体承担 荷载作用。图6-5 复合地基桩基的区别 a.桩基础 b.复合地基 由桩体 承担荷载 基体和增强体共同承担荷载 垫层 承台 4.4.复合地基应用领域复合地基应用领域 道路 工民建筑 机场 堤坝 复合地基 工业厂房地基 复合地基 碎石桩复合地基 强夯置换复合地基 复合地基应用 道路 工民建筑

41、复合地基 码头 机场 复合地基应用 复合地基施工 复合地基 复合地基 复合地基 复合地基 水下的碎石桩复合地基 复合地基静载荷试验 复合地基 6.2 6.2 复合地基的作用机理与破坏模式复合地基的作用机理与破坏模式 （1）复合地基作用机理作用机理 1 1）桩体作用）桩体作用 复合地基承载力和整体刚度高于原地基，沉降量有所减少。复合地基承载力和整体刚度高于原地基，沉降量有所减少。2)2)垫层作用垫层作用 可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。3)3)加速固结作用加速固结作用 除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速地基

42、的固结外，水泥土类和除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速地基的固结外，水泥土类和混凝土类桩在某种程度上也可加速地基固结。混凝土类桩在某种程度上也可加速地基固结。复合地基。6.2 6.2 复合地基的作用机理与破坏模式复合地基的作用机理与破坏模式 （1）复合地基作用机理作用机理 4 4)挤密作用挤密作用 在施工过程中由于振动、挤压、排土等原因，可使桩间土起到一定的密实作在施工过程中由于振动、挤压、排土等原因，可使桩间土起到一定的密实作用。用。5)5)加筋作用加筋作用 各种复合地基除了可提高地基的承载力和整体刚度外，还可提高土体的抗各种复合地基除了可提高地基的承载力和整体刚度外，还可提高土体的抗

43、剪强度，增加土坡的抗滑能力。剪强度，增加土坡的抗滑能力。目前在国内的深层搅拌桩、粉体喷搅桩和目前在国内的深层搅拌桩、粉体喷搅桩和砂桩等以被广泛地用于高速公路等路基或路堤的加固，这都利用了复合地砂桩等以被广泛地用于高速公路等路基或路堤的加固，这都利用了复合地基中桩体的加筋作用。基中桩体的加筋作用。复合地基。(2)(2)复合地基桩体破坏模式复合地基桩体破坏模式 复合地基中，桩体破坏模式可分为以下复合地基中，桩体破坏模式可分为以下4 4种：刺入种：刺入破坏、鼓胀破坏、整体剪切破坏和滑动破坏破坏、鼓胀破坏、整体剪切破坏和滑动破坏 复合地基 图6-6 复合地基中桩体可能破坏模式(a)刺入破坏；(b)鼓胀

44、破坏；(c)整体剪切破坏；(d)滑动破坏(d)滑动破坏(a)刺入破坏(b)鼓胀破坏(c)整体剪切破坏 破坏过程：破坏过程：（1 1）桩间土首先破）桩间土首先破坏引起复合地基全面破坏引起复合地基全面破坏；坏；（2 2）桩体首先破坏）桩体首先破坏引起复合地基全面破坏；引起复合地基全面破坏；（3 3）桩体与桩间土）桩体与桩间土同时发生破坏。同时发生破坏。a.刺入破坏（刺入破坏（图图6 6-6a6a）桩体刚度较大，地基土强度较低的情桩体刚度较大，地基土强度较低的情况下较易发生桩体刺入破坏。桩体发生刺入破坏后，不能承况下较易发生桩体刺入破坏。桩体发生刺入破坏后，不能承担荷载，进而引起桩间土发生破坏担荷载

45、，进而引起桩间土发生破坏，导致导致复合地基全面破坏复合地基全面破坏。刚性刚性桩复合地基桩复合地基较易较易发生发生 此此类破坏。类破坏。复合地基 破坏模式 刺入破坏（图6-6a）Fk 复合地基（b）鼓胀破坏（图6-6b）在荷载作用下，桩间土不能提供足够的围压来阻止桩体发生过大的侧向变形，从而产生桩体鼓胀破坏，并引起复合地基全面破坏。散体材料桩复合地基往往发生鼓胀破坏，在一定的条件下，柔性桩复合地基也可能产生此类型式的破坏。破坏模式 鼓胀破坏（图6-6b）Fk 非均质粘性土中碎石桩破坏机理 复合地基 鼓胀破坏 鼓胀破坏 复合地基（c）整体剪切破坏（图6-6c）在荷载作用下，复合地基将出现图2-6c

46、所示的塑性区，在滑动面上桩和土体均发生剪切破坏。散体材料桩复合地基较易发生整体剪切破坏，柔性桩复合地基在一定条件下也可能发生此类破坏。破坏模式 整体剪切破坏（图6-6c）塑性区 复合地基（d）滑动破坏（图6-6d）如图2-6d所示，在荷载作用下复合地基沿某一滑动面产生滑动破坏。在滑动面上，桩体和桩间土均发生剪切破坏。各种复合地基都可能发生这类型式的破坏。破坏模式 滑动破坏（图6-6d）滑动面 复合地基 复合地基发生何种破坏模式，与复合地基的桩型，桩身强度，土层条件，荷载形式及复合地基上基础结构的形式有关。复合地基破坏模式小结（1）对于不同的桩型，有不同的破坏模式。（2）对于同一桩型，当其桩身强

47、度不同时，也会有 不同的破坏模式。（3）对于同一桩型，当土层条件不同时，也将发生 不同的破坏模式。复合地基 复合地基破坏模式小结 综上所述，由于复合地基的破坏模式比较复杂，一般可以认为取决与桩体和桩间土的破坏，其中桩体的破坏特性是主要的。散体土类桩复合地基,由于桩和桩间土的模量和破坏时的应变值等一般相差不大，往往同时进入破坏状态；水泥土类桩复合地基，水泥土的模量较大，破坏应变较小，在同等应变条件下，水泥土率先进入破坏状态。6.3 6.3 复合地基应力特性复合地基应力特性 （1）基地反力;（2）附加应力分布;（3）桩土应力比，n;（4）复合地基动力特性；s 图28复合地基计算简图 p 复合地基应

48、力特性复合地基应力特性 （1）基底反力 桩顶范围内应力集中明显；桩间土反力仍保持类似天然地基时的马鞍形分布 复合地基应力特性复合地基应力特性 （2）附加应力分布 国内外目前尚无复合地基附件应力计算公式；复合地基中应力分布不均匀；但总体上讲，仍然呈现出随深度增加而明显衰减的特性。因此，复合地基中的附加应力的分布特点与天然地基中的很接近，而与桩基础中的相差较大。（3）桩土应力比，n 桩土应力比，n,是复合地基的一个重要计算参数，它关系到复合地基承载力和变形的计算，影响因素有：1）荷载水平 2）桩土模量比 3）桩土面积置换率，m 4）原地基土强度 5）桩长 6）时间 7）垫层 复合地基应力特性复合地

49、基应力特性 spEE（4）复合地基动力特性 碎石桩或砂桩处理液化地基的效果在于 1）提高了地基土（桩间土）的密实度；2）改善了地基的排水条件；3）地基土受到一定时间的预振动；4）由于桩对桩间土的约束作用，使得地基的刚度增大 其他复合地基同样具有上述特征 复合地基应力特性复合地基应力特性 6.36.3复合地基设计参数复合地基设计参数 面积置换率面积置换率 m 桩土应力比桩土应力比 n 复合模量复合模量 Esp 复合地基 1.1.面积置换率面积置换率m 研究复合地基时，是在众多根桩所加固的地基中，选取一根桩及其影响的桩周土所组成的单元体作用为研究对象。若桩体的横截面积为Ap，桩身平均直径为d,该桩

50、体对应的加固面积为A，该桩体所对应的加固面积的等效圆直径为de，则面积置换率面积置换率m：m=Ap/A 或 m=d2/de2 （2-1）式中：正方形布桩等效圆直径正方形布桩等效圆直径:de1.13L 矩形布桩等效圆直径矩形布桩等效圆直径:L、L1、L2分别为桩间距、纵向间距 和横向间距。复合地基 2113.1LLde图27a正方形布桩 L de 复合地基 等边三角形布桩等效圆直径:de1.05L L为桩间距。L de 面积置换率 m 图67b正方形布桩 L de A223LAe2.2.桩土应力比桩土应力比 n 在荷载作用下，设复合地基中桩体的竖向平均应力为p，桩间土的竖向平均应力为s，则桩土应