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淺議長(zhǎng)短樁復(fù)合地基
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在土木工程建設(shè)中,目前,對(duì)于大型建筑結(jié)構(gòu),在沉降和承載力控制方面,樁基礎(chǔ)無(wú)疑是目前工程應(yīng)用中首選的地基形式,然而在多層和小高層建筑中樁基礎(chǔ)成本造價(jià)相對(duì)過(guò)高。為了在滿足工程需要的同時(shí)又能夠減小地基處理成本,復(fù)合地基應(yīng)運(yùn)而生,其中尤以長(zhǎng)短樁復(fù)合地基最為突出,其充分發(fā)揮了天然土體承載能力,同時(shí)減少了沉降,即滿足了上層建筑結(jié)構(gòu)要求,又減小了打樁對(duì)于周圍環(huán)境的影響,同時(shí)大大地降低了地基成本,是近年來(lái)在多層和小高層工程中得到廣泛采用的一種地基形式。
一、復(fù)合地基的定義和樁基的區(qū)分
經(jīng)過(guò)處理形成的地基多數(shù)可歸屬為兩類:一類是天然地基土體的承載性質(zhì)得到普遍的改良形成均質(zhì)地基,如通過(guò)預(yù)壓法、強(qiáng)夯法以及換填法等形成的土體改良地基,這類地基的承載力與沉降計(jì)算類似于淺基礎(chǔ)。另一類是在地基處理過(guò)程中,部分土體得到增強(qiáng),或置換,或在天然地基中設(shè)置加筋材料,加固區(qū)是基體(天然地基土體)和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基,在荷載作用下,基體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的作用,其通常被稱為復(fù)合地基。
復(fù)合地基和樁基礎(chǔ)尚存在一定的差異,復(fù)合地基理論的產(chǎn)生實(shí)際上是基于樁基理論。從地基工程成本上考慮,在滿足上層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)變形控制要求的條件下,充分發(fā)揮樁間土的承載力,使樁分擔(dān)的上部荷載部分轉(zhuǎn)向樁間土,由樁間土承擔(dān)進(jìn)而減小樁數(shù),降低地基成本。從環(huán)境的方面考慮,這種新型地基可以減小由于大面積和大量的打樁施工所造成的原有天然地基內(nèi)超孔隙水壓力增加所引發(fā)的土體有效重度降低和地基內(nèi)出現(xiàn)滲流現(xiàn)象,包括:流沙、管涌、上浮、局部不均勻沉降等對(duì)地基承載力和上部結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定造成的不利影響。樁基理論中主要考慮樁體和基礎(chǔ)底部相互作用對(duì)整體地基性狀的影響,充分發(fā)揮樁的承載力而忽略樁間土直接和基礎(chǔ)之間的相互作用,將樁間土作為地基承載力的安全儲(chǔ)備。從經(jīng)濟(jì)和適用方面上,這種設(shè)計(jì)理念在減小上層建筑差異沉降和提高地基承載力方面效果顯著,在大型高層建筑和超高層建筑中得到充分推廣,但對(duì)于多層和小高層建筑,相對(duì)于整個(gè)工程的成本來(lái)說(shuō),樁基礎(chǔ)成本較高,性價(jià)比較低。
二、長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的作用機(jī)理和研究現(xiàn)狀
隨著對(duì)復(fù)合地基理論認(rèn)識(shí)的提高以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,提出了由兩種不同類型(或同種類型而長(zhǎng)度差別較大)的樁與土組成的三元組合型復(fù)合地基。這種新型復(fù)合地基形式從目前研究與應(yīng)用情況來(lái)看,基本形式大多為長(zhǎng)短樁復(fù)合地基。目前,在承載力和沉降變形設(shè)計(jì)理論方面存在兩種設(shè)計(jì)理念:一種是長(zhǎng)樁協(xié)力形式的長(zhǎng)短樁復(fù)合地基,當(dāng)基底以下存在較厚的軟弱土層時(shí),采用短樁對(duì)該區(qū)域土層進(jìn)行加固,減小地基上層的沉降變形,同時(shí)也可提高基底土層的承載力。而長(zhǎng)樁的主要作用是彌補(bǔ)經(jīng)短樁加固后的地基承載力的不足,同時(shí)長(zhǎng)樁的設(shè)置也減小了復(fù)合地基的沉降。另一種是長(zhǎng)樁控沉形式的長(zhǎng)短樁復(fù)合地基。當(dāng)基底以下存在上下兩層較為理想的樁端持力層時(shí),如采用短樁方案將樁端放在上層持力層,即使復(fù)合地基承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求,由于加固較淺,沉降變形將有可能偏大。采用長(zhǎng)樁和短樁相結(jié)合的方案,將長(zhǎng)樁、短樁樁端分別落在上、下兩層樁端持力層上,充分發(fā)揮上、下兩層樁端持力層的特性,長(zhǎng)樁與短樁間隔設(shè)置,利用短樁提高復(fù)合地基的承載力,通過(guò)長(zhǎng)樁不僅能夠提高地基承載力,而且可將荷載通過(guò)樁身向地基深處傳遞,減少壓縮層變形。
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