《地处规范》规定：复合地基设计要求及试验

1.一般规定

《地处规范》独立开辟了复合地基一章，复合地基主要包括振冲碎石桩和沉管砂石桩复合地基、水泥土搅拌桩复合地基、旋喷桩复合地基、灰土挤密桩和土挤密桩复合地基、夯实水泥土桩复合地基、水泥粉煤灰碎石桩复合地基、柱锤冲扩桩复合地基、多桩型复合地基。及将各种桩复合地基承载力和变形计算方法统一的规定。

《地处规范》指出：复合地基是部分土体被增强或被置换，形成由地基土和竖向增强体共同承担荷载的人工地基。复合地基设计前，应在有代表性的场地上进行现场试验或试验性施工，以确定设计参数和处理效果。对散体材料复合地基增强体应进行密实度检验；对有粘结强度复合地基增强体应进行强度及桩身完整性检验。复合地基承载力的验收检验应采用复合地基静载荷试验，对有粘结强度的复合地基增强体尚应进行单桩静载荷试验。

复合地基承载力特征值应通过复合地基静载试验或采用增强体静载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定，初步设计时，可按下列公式估算

（1）对散体材料增强体复合地基应按下式计算

f_spk=[1+m（n-1）]f_sk （5.10-10a）

式中 f_spk——复合地基承载力特征值（kPa）；

f_sk——处理后桩间土承载力特征值（kPa），可按地区经验确定；

n——复合地基桩土应力比，可按地区经验确定；

m——面积置换率，m=d²/d²_e，d为桩身平均直径（m），d_e为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m）；等边三角形布桩d_e=1.05s，正方形布桩d_e=1.13s，矩形布桩分别为桩间距、纵向桩间距和横向桩间距。

（2）对有粘结强度增强体复合地基应按下式计算

式中 λ——单桩承载力发挥系数，可按地区经验取值；

R_a——单桩承载力特征值（kN）；

A_p——桩的截面面积（m²）；

β——桩间土承载力发挥系数，可按地区经验取值。

增强体单桩竖向承载力特征值可按下式估算

式中 u_p——桩的周长（m）；

q_si——桩周第i层土的侧阻力特征值，可应按地区经验确定；

l_pi——桩长范围内第i层土的厚度（m）；

α_p——桩端端阻力发挥系数，应按地区经验确定；

q_p——桩端端阻力特征值（kPa），可按地区经验确定；对于水泥搅拌桩、旋喷桩应取未经修正的桩端地基土承载力特征值。

有粘结强度复合地基增强体桩身强度应满足式（5.10-12a）要求。当复合地基承载力进行基础埋深的深度修正时，增强体桩身强度应满足式（5.10-12b）的要求

式中 f_cu——桩体试块（边长为150mm立方体）标准养护28d的立方体抗压强度平均值（kPa），对水泥土搅拌桩应符合其相应的规定；

γ_m——基础底面以上土的加权平均重度（kN/m³），地下水位以下取有效重度；

d——基础埋置深度（m）；

f_spa——深度修正后的复合地基承载力特征值（kPa）。

（3）复合地基变形计算

应符合现行国家《规范》的有关规定，地基变形计算深度应大于复合土层的深度。复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ζ倍，ζ值可按下式确定

式中 f_ak——基础底面下天然地基承载力特征值（kPa）。

复合地基的沉降计算经验系数ψ_s可根据地区沉降观测资料统计值确定，无经验取值时，可采用表5.10-6的数值。

表5.10-6 沉降计算经验系数ψ_s

注：E_s为沉降计算深度范围内压缩模量的当量值，应按下式计算

式中 A_i——加固土层第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；

A_j——加固土层下第j层土附加应力系数沿土层厚度的积分值。

处理后的复合地基承载力，应按规范附录B——复合地基静载荷试验要点的方法确定；复合地基增强体的单桩承载力，应按规范附录C——复合地基增强体单桩静载荷试验要点的方法确定。

2.振冲碎石桩和沉管砂石桩复合地基

《地处规范》指出：振冲碎石桩和沉管砂石桩复合地基适用于挤密处理松散砂土、粉土、粉质黏土、素填土、杂填土等地基，以及用于处理可液化地基。饱和黏土地基，如对变形要求不严格，可采用砂石桩置换处理。对大型的、重要的或场地地层复杂的工程，以及对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和黏性土及饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料的振冲挤密法适用于处理黏粒含量不大于10%的中砂、粗砂地基，在初步设计阶段宜进行现场工艺试验，确定不加填料振密的可行性。

振冲碎石桩和沉管砂石桩复合地基设计主要涉及处理范围、桩位布置、桩径、桩间距和桩长确定、材料选择以及垫层要求，地基承载力和变形计算的相关内容。

地基处理范围——应根据建筑物的重要性和场地条件确定，宜在基础外缘扩大1～3排桩。对可液化地基，在基础外缘扩大宽度不应小于基底下可液化土层厚度的1/2，且不应小于5m。

桩位布置——对大面积满堂基础和独立基础，可采用三角形、正方形、矩形布桩；对条形基础，可沿基础轴线采用单排布桩或对称轴线多排布桩。

桩径——可根据地基土质情况、成桩方式和成桩设备等因素确定，桩的平均直径可按每根桩所用填料量计算。振冲碎石桩桩径宜为800～1200mm；沉管砂石桩桩径宜为300～800mm。

振冲碎石桩的桩间距应根据上部结构荷载大小和场地土层情况，并结合所采用的振冲其功率大小综合考虑。30kW振冲器布桩间距可采用1.3～2.0m；55kW振冲器布桩间距可采用1.4～2.5m；75kW振冲器布桩间距可采用1.5～3.0m。不加填料的孔距可为2～3m。

沉管砂石桩的桩间距不宜大于砂石桩直径的4.5倍；初步设计时，对松散粉土和砂土地基，应根据挤密后要求达到的孔隙比确定，可按下式估算等边三角形布置

正方形布置

式中 s——砂石桩间距（m）；

d——砂石桩直径（m）；

ξ——修正系数，当考虑振动下沉密实作用时，可取1.1～1.2；当不考虑振动下沉密实作用时，可取1.0；

e₀——地基处理前砂土的孔隙比，可按原状土样试验确定，也可根据动力或静力触探等对比试验确定；

e₁——地基挤密后要求达到的孔隙比；

e_max、e_min——砂土的最大、最小孔隙比，可按现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T50123的有关规定确定；

D_r1——地基挤密后要求砂土达到的相对密实度，可取0.7～0.85。

复合地基的承载力初步设计可按式（5.10-10a）估算，处理后桩间土承载力特征值，可按地区经验确定，如无经验时，对于一般黏性土地基，可取天然地基承载力特征值，松散的砂土、粉土可取原天然地基承载力特征值的（1.2～1.5）倍；复合地基桩土应力比n，宜采用实测值确定，如无实测资料时，对于黏性土可取2.0～4.0。对于砂土、粉土可取1.5～3.0。复合地基变形计算按本节1之规定确定。对处理堆载场地地基，应进行稳定性验算。

【例5.10-13】 振冲碎石桩复合地基的承载力特征值应按下列哪项确定？

（A）桩间土的静载荷试验结果 （B）增强体的静载荷试验结果

（C）复合地基的静载荷试验结果 （D）本场地的工程地质勘察报告

答案：（C）

解答：根据5.10.5节1的规定，振冲碎石桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基静载荷试验确定。

【例5.10-14】 为加固软黏土地基，采用直径为1.2m的振冲碎石桩加固地基，通过单桩和桩间土静载荷试验得到f_sk=100kPa，要求f_spk=170kPa，等边三角形布置，n取3.5，试问下列哪组桩土面积置换率和桩间距最合适？

（A）0.28，2.03m （B）0.28，2.16m （C）0.40，1.90m （D）0.40，1.81m

答案：（B）

解答：根据式（5.10-10a）变换得到

，d_e=2.268m，等边三角形布桩。

【例5.10-15】～【例5.10-17】 某柱基础的底面积为4.5m×3.0m，地基属于滨海相沉积的粉质黏土。天然地基的承载力特征值为75kPa，拟采用振冲碎石桩处理地基，要求处理后的地基承载力特征值达到120kPa。初步设计采用平均直径为800mm的碎石桩，采用正方形布桩，桩长为8m，桩间距为1.5m。

【例5.10-15】 桩土应力比n取下列哪项数值最合适？

（A）1～2 （B）2～4 （C）1.5～3 （D）4～6

答案：（B）

解答：根据《地处规范》规定，桩土应力比n，在无实测资料时，黏性土可取2～4。

【例5.10-16】 桩土面积置换率m与下列哪项数值最接近？

（A）0.223 （B）0.238 （C）0.258 （D）0.272

答案：（A）

解答：根据式（5.10-10a）说明，即m=d²/d²_e。

正方形布桩

【例5.10-17】 若已知桩土面积置换率为0.3，n=4，复合地基承载力特征值（kPa）与下列哪项数值最接近？

（A）142.5 （B）147.5 （C）152.5 （D）157.5

答案：（A）

解答：在已知天然土层的承载力特征值的情况下，采用式（5.10-10a）计算复合地基承载力特征值

f_spk=[1+m（n-1）]f_sk=[1+0.3×（4-1）]×75kPa=142.5kPa

3.水泥土搅拌桩复合地基

《地处规范》指出：水泥土搅拌桩复合地基是以水泥作为固化剂的主要材料，通过深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌形成竖向增强体的复合地基。适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土（软塑、可塑）、粉土（稍密、中密）、粉细砂（松散、中密）、中粗砂（松散、稍密）、饱和黄土等土层。不适用于含大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、欠固结的淤泥和淤泥质土、硬塑及坚硬的黏性土、密实的砂类土，以及地下水渗流影响成桩质量的土层。当地基土的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）时不宜采用粉体搅拌法。冬季施工时，应考虑负温对处理效果的影响。

水泥土搅拌桩的施工工艺分为浆液搅拌法（以下简称湿法）和粉体搅拌法（以下简称干法）。可采用单轴、双轴、多轴搅拌或连续成槽搅拌形成柱状、壁状、格栅状或块状水泥土加固体。

水泥搅拌桩用于处理泥炭土、有机质土、pH值小于4的酸性土，塑性指数大于25的黏土，或在腐蚀性环境中以及无工程经验的地区使用时，必须通过现场和室内试验确定其适用性。

水泥土搅拌桩的设计，主要确定搅拌桩的长度、布置、处理范围以及确定地基承载力特征值和变形计算。搅拌桩的长度应根据上部结构对地基承载力和变形的要求确定，并应穿透软弱土层到达地基承载力相对较高的土层；当设置的搅拌桩同时为提高地基稳定性时，其桩长应超过危险滑弧以下不少于2m。干法的加固深度不宜大于15m。湿法加固深度不宜大于20m。

复合地基的承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基静载荷试验确定。初步设计时可按式（5.10-10b）估算，处理后桩间土承载力特征值f_sp可取天然地基承载力特征值；桩间土承载力发挥系数β，对淤泥、淤泥质土和流塑状软土等处理土层，可取0.1～0.4，对其他土层可取0.4～0.8，单桩承载力发挥系数λ可取1.0。

单桩承载力特征值，应通过现场静载荷试验确定。初步设计时可按式（5.10-11）估算，桩端端阻力发挥系数可取0.4～0.6；桩端端阻力特征值，可取桩端土为修正的地基承载力特征值，并应满足式（5.10-16）要求，应使由桩身材料强度确定的单桩承载力不小于由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力

R_a=ηf_cuA_p （5.10-16）

式中 f_cu——与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块，边长为70.7mm的立方体在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值（kPa）。

η——桩身强度折减系数，干法可取0.2～0.25；湿法可取0.25。

当搅拌桩处理地基范围以下存在软弱下卧层时，应按《规范》要求进行验算。

复合地基的变形计算应符合5.10.5节1之规定。

【例5.10-18】、【例5.10-19】 某小区6层民用住宅，地基土为厚层淤泥质粉质黏土，f_sk=80kPa，采用水泥土搅拌桩，f_cu=1070kPa，η取0.25，单桩载荷试验R_a=256kN，采用d=0.7m的双孔搅拌桩；A_p=0.71m²，刚性基础面积A=228.04m²。按设计要求f_spk=152.2kPa，β取0.4。

【例5.10-18】 试问置换率与下列哪项数值最接近？

（A）31.6% （B）42.3% （C）48.7% （D）51.0%

答案：（D）

解答：水泥土搅拌桩复合地基的承载力特征值按照式（5.10-6）估算。

由

变换得到置换率

按照桩身材料强度确定

R_a=ηf_cuA_p=0.25×1070×0.71kN=190kN＜R_a=256kN

计算时R_a应取R_a=190kN，λ取1，则置换率为

【例5.10-19】 如果置换率为40%，试问桩数与下列哪项数值最接近？

（A）103 （B）118 （C）129 （D）137

答案：（C）

解答：桩可只在刚性基础平面范围内布置，计算桩数：nA_p=mA，，应该选择129根桩。

【例5.10-20】～【例5.10-21】 某工程地基条件如图5.10-5所示，季节性冻土地基的设计冻深为0.8m，采用水泥土搅拌桩进行地基处理。

【例5.10-20】 水泥土搅拌桩的直径为600mm，有效桩顶面位于地面下1100mm处，桩端深入黏土层300mm。初步设计时按《地处规范》规定估算，并取α_p=0.5时，单桩竖向承载力特征值R_a（kN）与下列哪项数值最接近？

（A）85 （B）106 （C）112 （D）120

答案：（B）

解答：按照式（5.10-11）计算，其中，q_p为桩端地基土未经修正的承载力特征值，即q_p=f_ak=150kPa。

图5.10-5 【例5.10-20】、【例5.10-21】图

【例5.10-21】 如果水泥土搅拌桩单桩竖向承载力特征值R_a=105kN，采用正方形布桩，桩距s=1000mm，桩间土承载力发挥系数β=0.25。初步设计时，按《地处规范》规定估算，其复合地基承载力特征值f_spk（kPa）与下列哪项数值最接近？

（A）79 （B）90 （C）121 （D）136

答案：（C）

解答：水泥土搅拌桩复合地基的承载力特征值按照式（5.10-10b）估算，其中，按正方形布桩面积置换率

式（5.10-10b）中的f_sk为处理后桩间土承载力特征值（kPa），可取天然地基（粉质黏土）承载力特征值f_sk=90kPa，λ=1。

若采用淤泥质f_sk=60kPa计算，f_spk=116kPa，答案不变。

4.旋喷桩复合地基

《地处规范》指出：旋喷桩复合地基通过钻杆的旋转、提升，高压水泥浆液由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土竖向增强体的复合地基。适用于处理淤泥、淤泥质土、黏性土（流塑、软塑和可塑）、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。对土中含有较多的大直径块石、大量植物根茎或高含量的有机质，以及地下水流速较大的工程，应根据现场试验结果确定其适用性。

旋喷桩加固体强度和直径，应通过现场试验确定。

旋喷桩复合地基承载力特征值和单桩竖向承载力特征值应通过现场静载荷试验确定。初步设计时，也可按式（5.10-10b）和式（5.10-11）估算，其桩身材料强度尚应满足式（5.10-12a）、式（5.10-12b）要求。

当旋喷桩处理地基范围以下存在软弱下卧层时，应按《规范》的有关规定进行下卧层承载力验算。

旋喷桩复合地基的地基变形计算应符合5.10.5节1的规定。

【例5.10-22】～【例5.10-23】

某学校田径场建造在软弱地基上，由于场地原始地面标高较低，需要大面积填土2m，填土及地基土层分布情况见图5.10-6。为减少田径场的后期沉降，需采取地基处理措施，建设所在地区常用的地基处理方法有如下几种：①预压法；②强夯法和强夯置换法；③振冲碎石桩法；④沉管砂石桩法；⑤水泥粉煤灰碎石桩法；⑥水泥土搅拌桩法。

图5.10-6 【例5.10-22】～【例5.10-23】图

【例5.10-22】 项目建设工期紧，变形控制要求严格，建设单位要求在地基处理方案确定前，选择两个可行的地基处理方法进行技术经济比较。试问，下面哪个选项的地基处理方法最为合理？

（A）①④ （B）②⑤ （C）③⑥ （D）⑤⑥

答案：（D）

解答：预压法的工期长，建设工期紧的情况下不适用。

根据《地处规范》，强夯法不适用于软土地基，强夯置换法适用于软土地基上变形控制要求不严的工程；沉管砂石桩法适用于饱和黏土地基上变形控制要求不严的工程；振冲碎石桩法不适用于淤泥质土地基。

根据《地处规范》水泥粉煤灰碎石桩及水泥土搅拌桩为正确选项。

【例5.10-23】 局部范围受现场施工条件限制，采用旋喷桩复合地基处理方法。旋喷桩直径800mm，桩顶绝对标高4.000m，桩底端进入②层粉质黏土0.5m。试问，当室内试验得到的加固土试块在标准养护条件下28d龄期的立方体抗压强度平均值f_cu为1.6MPa时，按《地处规范》估算得到的旋喷桩单桩竖向承载力特征值（kN），α_p=0.9，与下列何项数值最为接近？

（A）200 （B）300 （C）400 （D）500

答案：（A）

解答：分别按照单桩受压和桩侧土确定单桩竖向承载力特征值。

按照单桩截面受压，强度式（5.10-12a），得

按照桩侧土强度，根据式（5.10-11），得

故取201kN。

【例5.10-24】 条件同上题，并已知旋喷桩采用等边三角形形式布置，假设单桩竖向承载力特征值为280kN，桩间土承载力发挥系数β取0.9，单桩承载力发挥系数λ取0.9。试问，要求①层淤泥质黏土经处理后的复合地基承载力特征值达到120kPa，初步设计时，估算的旋喷桩合理中心距s（m），与下列何项数值最为接近？

（A）1.8 （B）2.1 （C）2.3 （D）2.7

答案：（C）

解答：根据式（5.10-10b）：

根据前述，d_e=2.412m

【例5.10-25】 条件同前，试问，旋喷桩与①层淤泥质黏土形成的复合土层压缩模量E_sp（MPa），与下列何项数值最为接近？

（A）3 （B）8 （C）10 （D）14

答案：（A）

解答：根据式（5.10-13）：

所以 E_sp=ζE_s=1.5×2MPa=3MPa

5.灰土挤密桩和土挤密桩复合地基

用灰土或用土填入孔内分层夯实形成竖向增强体的复合地基为灰土挤密桩和土挤密桩复合地基。

《地处规范》指出：适用于处理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土等地基，可处理地基的厚度宜为3～15m。当以消除地基土的湿陷性为主要目的时，可选用土挤密桩。当以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的时，宜选用灰土挤密桩。当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，宜通过试验确定其适宜性。

灰土挤密桩和土挤密桩处理地基的面积，当采用整片处理时，应大于基础或建筑物底层平面的面积，超出建筑物外墙基础地面外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，且不应小于2m；当采用局部处理时，对非自重湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，每边不应小于基础地面宽度的25%，且不应小于0.5m；对自重湿陷性黄土地基，每边不应小于基础地面宽度的75%，且不应小于1.0m。

桩孔直径宜为300～600mm。桩孔宜按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离，可为桩孔直径的2.0～3.0倍，也可按下式估算

式中 s——桩孔之间的中心距离（m）；

d——桩孔直径（m）；

ρ_dmax——桩间土的最大干密度（t/m³）；

——地基处理前土的平均干密度（t/m³）；

——桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数，对重要工程不宜小于0.93。桩间土的平均挤密系数η_c，应按下式计算

式中 ——在成孔挤密深度内，桩间土的平均干密度（t/m³），平均试样数不应少于6组。

桩孔的数量可按下式估算

式中 n——桩孔的数量；

A——拟处理地基的面积（m²）；

A_e——单根土或灰土挤密桩所承担的处理地基面积（m²），即。

灰土挤密桩和土挤密桩复合地基承载力特征值，应按1规定确定。初步设计时，可按式（5.10-10a）进行估算。桩土应力比应按试验或地区经验确定。灰土挤密桩复合地基承载力特征值，不宜大于处理前天然地基承载力特征值的2.0倍，且不宜大于250kPa；对土挤密桩复合承载力特征值，不宜大于处理前天然地基承载力特征值的1.4倍，且不宜大于180kPa。

复合地基的变形计算，应符合5.10.5节1的规定。

6.夯实水泥土桩复合地基

夯实水泥土桩复合地基是将水泥和土按设计比例拌和均匀，在孔内分层夯实形成竖向增强体的复合地基。

《地处规范》指出：夯实水泥土桩复合地基适用于处理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土和杂填土等地基。处理地基的深度不宜大于15m。

夯实水泥土桩宜在建筑物基础范围内布置，基础边缘距离最外一排桩中心的距离不宜小于1.0倍桩径。桩孔直径宜为300～600mm，桩孔宜按等边三角形或方形布置，桩间距可为直径的2～4倍。

夯实水泥土桩复合地基承载力特征值仍可应按1规定确定。初步设计时也可按式（5.10-10b）估算，桩间土承载力发挥系数β可取0.9～1.0；单桩承载力发挥系数λ可取1.0。

复合地基的变形计算应按5.10.5节1的规定。

7.水泥粉煤灰碎石桩复合地基

水泥粉煤灰碎石桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌和在土中灌注形成竖向增强体的复合地基。

《地处规范》指出：水泥粉煤灰碎石桩复合地基适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。

水泥粉煤灰碎石桩应选择承载力和压缩模量相对较高的土层作为桩端持力层。水泥粉煤灰碎石桩可只在基础范围内布桩。桩径按不同施工方法可取350～800mm。桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等确定，宜取3～6倍桩径。

桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度宜为桩径的40%～60%。褥垫材料宜采用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不易大于30mm。

水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力特征值仍可按5.10.5节1的规定确定，初步设计时也可按式（5.10-10b）估算，其中单桩承载力发挥系数λ和桩间土承载力发挥系数β应按地区经验取值，无经验时λ可取0.8～0.9；β可取0.9～1.0；处理后桩间土的承载力特征值f_sp，对非挤土成桩工艺，可取天然地基承载力特征值；对挤土成桩工艺，一般黏性土可取天然地基承载力特征值；松散砂土、粉土可取天然地基承载力特征值的1.2～1.5倍。原土强度低的取大值，按式（5.10-11）估算单桩承承载力时，桩端端阻力发挥系数α_p可取1.0；桩身强度应满足式（5.10-12）。

处理后的地基变形应符合5.10.5节1的规定。

【例5.10-26】～【例5.10-31】 某高层住宅，地基基础设计等级为乙级，基础底面处相应于荷载效应标准组合时的平均压力值为390kPa，地基土层分布、土层厚度及相关参数如图5.10-7所示，采用水泥粉煤灰碎石桩复合地基，桩径为400mm。

【例5.10-26】 载荷试验得到水泥粉煤灰碎石桩单桩竖向极限承载力为1500kN。则单桩竖向承载力特征值R_a（kN）取下列哪项数值最合理？

（A）700 （B）750

（C）898 （D）926

答案：（B）

解答：当采用单桩载荷试验时，应将单桩竖向极限承载力除以安全系数2，（1500/2）kN=750kN。

【例5.10-27】 假定有效桩长为6m。按《地处规范》确定的单桩承载力特征值R_a（kN）与下列哪项数值最接近？

（A）430 （B）490 （C）550 （D）580

答案：（B）

解答：按式（5.10-11）计算，α_p=1.0

图5.10-7 【例5.10-26】～【例5.10-32】图

【例5.10-28】 满足承载力要求的复合地基承载力特征值f_spk（kPa）的实测结果最小值应与下列哪项数值最为接近？

（A）248 （B）300 （C）335 （D）430

答案：（D）

解答：应大于基础底面处相应于荷载效应标准组合时的平均压力值390kPa，只有430kPa可以满足。

【例5.10-29】 假定R_a=450kN，f_spk=248kPa，桩间土承载力发挥系数β=0.9，单桩承载力发挥系数λ=0.9。试问适合于本工程的CFG桩面积置换率m与下列哪项数值最为接近？

（A）3.80% （B）4.49% （C）5.82% （D）8.44%

答案：（B）

解答：由式（5.10-10b）变换得到

其中，f_sk为处理后桩间土承载力特征值，无经验时，取天然地基承载力特征值120kPa。

【例5.10-30】 假定R_a=450kN，则桩体强度（MPa）选用下列哪项数值即可满足要求？

（A）10 （B）11 （C）12 （D）13

答案：（D）

解答：按式（5.10-12a）

f_cu可以取13MPa。

【例5.10-31】 假定水泥粉煤灰碎石桩面积置换率m=5%，桩孔按等边三角形均匀布置于基底范围。试问，该桩的间距s（m）与下列哪项数值最为接近？

（A）1.5 （B）1.9 （C）1.7 （D）2.1

答案：（C）

解答：按照前述

8.柱锤冲扩桩复合地基

用柱锤冲击方法成孔并分层夯扩填料形成竖向增强体的复合地基为柱锤冲扩桩复合地基。

《地处规范》指出：柱锤冲扩桩复合地基适用于处理地下水位以上的杂填土、粉土、黏性土、素填土和黄土等地基；对地下水位以下饱和土层处理，应通过现场试验确定其适用性。地基处理的深度不宜超过10m。

处理范围应大于基底面积。对一般地基，在基础外缘应扩大1～3排桩，且不应小于基底下处理土层厚度的1/2；对可液化地基，在基础外缘扩大的宽度，不应小于基底下可液化土层厚度的1/2，且不应小于5m。

桩位布置宜为正方形和等边三角形布置，桩距宜为1.2～2.5m或取桩径的2～3倍。桩径宜为500～800mm，桩孔内填料量应通过现场试验确定。

柱锤冲扩桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时，可按式（5.10-10a）估算，置换率m宜取0.2～0.5；桩土应力比n应通过试验确定或按地区经验确定，无经验时可取2～4。

处理后地基变形计算应符合5.10.5节1的规定。当柱锤冲扩桩处理深度以下存在软弱下卧层时，应按《规范》的有关规定进行下卧层承载力验算。

9.多桩型复合地基

采用两种或两种以上不同材料增强体，或采用同一材料、不同长度增强体加固形成的复合地基为多桩型复合地基，是修订《地处规范》新增加的一种复合地基形式。

《地处规范》指出：多桩型复合地基适用于处理不同深度存在相对硬层的正常固结土，或浅层存在欠固结土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土，以及地基承载力和变形要求较高的地基。

关于桩长或持力层的选择规定：对复合地基承载力贡献较大或用于控制复合土层变形的长桩，应选择相对较好的持力层；对处理欠固结土的增强体，其桩长应穿越欠固结土层；对消除湿陷性土的增强体，其桩长宜穿过湿陷性土层；对处理液化土的增强体，其桩长宜穿过可液化土层。如浅部存在有较好持力层的正常固结土，可采用长桩和短桩的组合方案。

对浅部存在软土或欠固结土，宜先采用预压、压实、夯实、挤密方法或低强度桩复合地基等处理浅层地基；对湿陷性黄土应按现行国家标准GB 50025的规定，采用压实、夯实或灰土桩等处理湿陷性；对可液化地基，可先采用碎石桩等方法处理液化土层，然后再统一采用桩身强度相对较高的长桩进行地基处理。

多桩型复合地基单桩承载力应由静载荷试验确定，初步设计可按式（5.10-12）的规定估算；对施工扰动敏感的土层，应考虑后施工桩的对已施工桩的影响，单桩承载力予以折减。多桩型复合地基的布桩宜采用正方体或三角形间隔布置，刚性桩宜在基础范围内布桩，其他增强体布桩应满足液化土地基和湿陷性黄土地基对不同性质土质处理范围的要求。

多桩型复合地基承载力特征值，应采用多桩型复合地基静载荷试验确定，初步设计时，可采用下列公式估算

（1）对具有粘结强度的两种桩组合形式的多桩型复合地基承载力特征值

式中 m₁、m₂——桩1和桩2的面积置换率；

λ₁、λ₂——桩1和桩2的单桩承载力发挥系数；应由单桩复合地基试验按等变形准则或多桩复合地基静载荷试验确定，有地区经验时可按地区经验确定；

R_a1、R_a2——桩1、桩2的单桩承载力特征值（kN）；

A_p1、A_p2——桩1、桩2的截面面积（m²）；

β——桩间土承载力发挥系数，无经验时可取0.9～1.0；

f_sk——处理后复合地基桩间土承载力特征值（kPa）。

（2）对具有粘结强度的桩与散体材料桩组合形成的复合地基承载力特征值

式中 β——仅由散体材料桩加固处理形成复合地基承载力发挥系数；

n——仅由散体材料桩加固处理形成复合地基的桩土应力比；

f_sk——仅由散体材料桩加固处理后桩间土承载力特征值（kPa）。

其中多桩型复合地基面积置换率，应根据基础面积与该面积范围内实际的布桩数量进行计算，当基础面积较大或条形基础较长时，可用单元面积置换率替代。

（1）当按图矩形布桩时，，

（2）当按图三角形布桩且s₁=s₂时，，

图5.10-8 多桩型复合地基矩形布桩单元面积计算模型

1—桩1 2—桩2

图5.10-9 多桩型复合地基三角形布桩单元面积计算模型

1—桩1 2—桩2

多桩型复合地基变形计算可按前述1的规定，复合土层的压缩模量可按下列公式计算。

（1）有粘结强度增强体的长短桩复合加固区、仅长桩加固区土层压缩模量提高系数分别按下列公式计算

式中 f_spk1、f_spk——仅由长桩处理形成的复合地基承载力特征值和长短桩的复合地基承载力特征值（kPa）；

ζ₁、ζ₂——长短桩复合地基加固土层压缩模量提高系数和仅由长桩处理形成复合地基加固土层的压缩模量提高系数。

（2）对由有粘结强度的桩与散体材料桩组合形成的复合地基加固区土层压缩模量提高系数可按下列两个公式计算

式中 f_spk2——仅由散体材料桩加固处理后复合地基承载力特征值（kPa）；

α——处理后桩间土地基承载力的调整系数，α=f_sk/f_ak；

m——散体材料桩的面积置换率。

复合地基变形计算深度应大于复合土层的厚度，且应满足现行《规范》的有关规定。

10.复合地基各种方法汇总

复合地基与天然地基同属于地基范畴，但由于复合地基中桩体的存在，使其区别于天然的均质地基，而桩体与桩间土共同承担荷载的特性，又使其不同于普通的桩基础。与原天然地基相比，复合地基承载力较大、沉降量较小。

复合地基中的面积置换率m和桩土应力比n是两个重要的计算参数。

所谓面积置换率m是桩体的横截面积A_p与该桩体所承担的复合地基面积A之比。其中，桩体的横截面积可以直接由桩的直径计算；该桩体所承担的复合地基面积A则取决于桩的布置和间距。面积置换率反映了加固形成的桩体在平面上占总被加固区域的比例。如果统一将桩截面换算成圆形的话，则面积的比值即为直径平方的比值，《地处规范》给出了在等边三角形、正方形和矩形布桩时面积置换率的计算方法，对于可根据规范要求确定桩径、桩的间距和平面布置的复合地基，可以直接确定面积置换率，如振冲碎石桩和沉管砂石桩复合地基、灰土挤密桩法和土挤密桩法、夯实水泥土桩复合地基、水泥粉煤灰碎石桩复合地基、柱锤冲扩桩法。对于没有给定桩径、桩的间距和平面布置的复合地基，如水泥土搅拌桩复合地基、旋喷桩复合地基，可以根据对于复合地基承载力的要求和天然地基承载力——先求出面积置换率，再确定桩体的直径和间距。

复合地基桩土应力比n是指复合地基中桩体的竖向平均应力p_p与桩间土的竖向平均应力p_s之比，如基础是刚性的，则在轴心荷载下基础底面处的桩体与桩间土的沉降将是相同的，但由于桩体的刚性较大，因此荷载将向桩体集中，桩体所受的压力p_p将大于基底平均压力p，而作用于桩间土的压力p_s将小于基底平均压力p。

桩土应力比主要关系到振冲碎石桩和沉管砂石土桩复合地基、灰土挤密桩法和土挤密桩复合地基、柱锤冲扩桩复合地基承载力计算。影响桩土应力比的因素有荷载水平、桩体与桩间土体的相对刚度（桩土模量比）、复合地基面积置换率、原地基土强度、桩长、固结时间和垫层情况等。由于各种桩体刚度的不同，形成各类复合地基中桩、土分担的应力比是不同的。

《地处规范》给定了振冲碎石桩和沉管砂石土桩复合地基和柱锤冲扩桩复合地基的经验值，但是对于灰土挤密桩法和土挤密桩复合地基需根据试验或地区经验确定。

为了更好地对比不同类型复合地基，下面列表汇总各种复合地基处理方法的特点、区别和联系，如表5.10-7所示。

变形计算中，除了多桩型复合地基以外，其余所有复合地基的变形计算公式均统一。复合地基承载力计算中，除了多桩型复合地基外，将振冲碎石桩和沉管砂石土桩复合地基、灰土挤密桩法和土挤密桩复合地基、柱锤冲扩桩复合地基归为散体材料增强体复合地基，采用一种考虑桩土应力比、面积置换率和处理后桩间土地基承载力计算复合地基承载力的方法；其余桩型全部为有粘结强度增强体复合地基，考虑单桩承载力和处理后桩间土地基承载力与面积置换率计算复合地基承载力的方法，除夯实水泥土桩复合地基外，尚需要考虑桩身强度满足要求。

表5.10-7 复合地基各种方法的特点

（续）

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