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    成永剛:淺談復合地基長期有效

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    信息編號:2022094818 發布

    2022-09-29 09:59:25

    • 西安市 位置
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    • 巖土工程類型

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    本文來源于公眾號:悠游2019

    作者:成永剛,博士,教高,注冊巖土工程師,中國巖石力學與工程學會滑坡與工程邊坡分會理事,中國土木工程學會非飽和土與特殊土專業委員會常務委員和交通巖土工程專業委員會委員,國際工程地質協會會員,中國國家公路建設項目評標專家,四川省交通運輸專業人才教育專家。


    復合地基指由天然地基土和人工改良增強體兩部分共同協調承擔上部荷載的地基。復合地基的合理使用,可以有效提高天然地基的承載力和抗剪力,從而實現工程對地基的沉降和穩定性需求。

    從以上復合地基的定義看:

    1、復合地基應用于天然地基土不能滿足上部荷載作用下的工程安全性要求地層,即地基土為“軟弱地基”。而這個軟弱地基的概念是相對的,并沒有明確的界定,包括卻不限于軟土、泥炭土、鹽漬土、堆填土等各類不滿足工程需要而需進行工程處理的地層。

    2、復合地基承載力和抗剪力的提高,主要通過人工改良增強體實現。而這種人工改良增強體可分為水平向增強體、豎向增強體和立體增強體三大類。

    1)水平向增強體:主要通過設置土工合成材料,如土工格柵、土工格室、土工布等材料,利用土工合成材料與土體之間巨大力學差異性,通過協調受力實現互補而提高地基承載力。即通過土體對筋體提供的摩阻力和筋體對土體提供的約束力,實現對土體強度與剛度的改良而達到提高承載力和提高穩定性的目的。筋體的這種改良作用其實質是通過形成的“圍壓”提供了一個額外的粘聚力實現的。

    圖1 水平向土工格室增強體設置

    2)豎向增強體:主要通過設置豎向各類剛度相對較大的樁體,如灰土樁、碎石樁、攪拌樁、高壓旋噴樁、素混凝土樁、管樁等樁體,利用模量較大的樁體對軟弱地基采用置換、擠密、膠結等作用分擔上部荷載,即通過減小上部荷載對天然地基的作用力,實現對土體強度與剛度的改良而達到提高承載力和提高穩定性的目的。

    圖2 豎向管樁增強體設置

    3)立體增強體:主要通過滲透、壓力等注漿工藝,利用漿體對地基土膠結、約束,以及利用漿脈形成的樹根樁自身強度,實現立體注漿范圍內工程地基強度的提高,繼而提高工程地基對上部荷載的承載能力和上部荷載作用下的地基穩定性。如粗顆粒天然地基中的滲透灌漿,黃土等地層中的劈裂注漿就是立體增強體的復合地基典型代表。

    圖3 立體劈裂灌漿增強體設置

    3、復合地基的形成條件

    天然地基經工程處治后能否形成復合地基的關鍵是天然地基土和人工改良增強體兩部分能否共同協調承擔上部荷載。如果天然地基貢獻占比太小,則增強體間的天然地基就可能不會承擔荷載,幾乎全部荷載將可能由增強體承擔,即天然地基無法與增強體協調受力,那就不能形成復合地基。

    比如常用的剛性或半剛性樁豎向增強體處治軟弱地基工程,就可能演變成為了樁基工程,而非復合地基工程。為了達到天然地基與樁的受力協調,故需在樁頂設置一定厚度的褥墊層對樁土應力進行協調,從而達到復合地基的所需的基本要求。但即使設置了褥墊層,如果褥墊層過薄,也可能導致褥墊層對樁與樁間土的差異變形協調能力不足而無法形成復合地基。因此,褥墊層的合理設置在豎向增強體模式的復合地基中具有至關重要的作用。

    通過以上對復合地基論述,也附帶說明了一件事,那就是軟弱地基處治中常采用的塑料排水板,全部換填、欠載、等載和超載預壓(包括真空預壓)等并不屬于復合地基的范疇。也就是說,工程實踐中有的技術人員將其納入復合地基是不合理的。

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