刚性桩复合地基工作特性解析

郭宝灵

摘要：刚性桩复合地基是现代化工程建设中，常见的一种地基形式，其目的就是保证工程建设的稳定性，实现良好的施工质量。下面就对刚性桩复合地基工作特性的相关内容，展开了分析和阐述，其目的就是了解刚性桩复合地基以后，可以有针对性进行处理，提升刚性桩复合地基的自身性能。

关键词：刚性桩复合地基；应力比；沉降；稳定性

刚性桩作为复合地基的一种重要形式，并且在现代化建筑工程建设中，得到了广泛的应用，在提升工程施工质量和结构稳定性方面，起到了非常重要的作用。由于刚性桩复合地基可以到工程建设所需要的地基承载力，并且与其它桩基相比，其成本也相对较低，对工程建设实现良好经济效益方面，给予了重要的支持。但是，在利用刚性桩复合地基展开工程建设的时候，需要对刚性桩复合地基工作特性进行了解和明确，有针对性的进行刚性桩复合地基施工和处理，这样才能保证刚性桩复合地基的施工质量，提升现代化工程建设的效果。

1、刚性桩复合地基分析

在现代化工程建设中，将刚性桩复合地基广泛应用到其中，其目的就是提升工程结构的稳定性，确保工程建设质量。但是，在刚性桩复合地基工作特性分析之前，需要对刚性桩复合地基的相关内容进行明确和分析，这样才能具有一定的针对性，下面就对自身的相关内容，展开了分析和阐述。

1.1概述

刚性桩复合地基主要适用于黏性土、粉土、砂土、黄土等地区，可以有效提升地基结构的稳定性，避免对工程建设造成较大的影响【1】。同时，刚性桩复合地基主要是采用摩擦性桩体为主，并且在施工的时候，通过桩体与土进行变形协调，这样可以与土体共同承担荷载，进而确保土体的稳定性。同时，由于端成型桩一般情况下不会发生变形、沉降的现象，这样可以在一定程度提升工程建设的质量，实现良好的经济效益，促使工程建设行业的发展进程。

1.2承载力

刚性桩复合地基可以具有较强的承载力，并且在确定的时候，主要是采用单桩和多桩符合地基荷载试验，并且采用承载力叠加的方式计算承载力。同时，刚性桩复合地基的荷载大部分都是由土体承担，并且在单桩承载力取值的时候，需要对其安全因素进行综合性的考虑，并且需要根据饱和状态下的土性指标，进行侧阻和端阻力参数的确定。

1.3桩径

刚性桩复合地基根据沉管桩机的不同性，一般情况下降桩径设计在350mm~800mm等截面。但是，还是需要根据工程建设的需求，以及周围土体的特性进行设定，避免对工程建设造成影响，保证工程建设的质量【2】。

2、工作特性分析

在刚性桩复合地基处理的时候，主要是将部分土体的稳定性就会得到增强，或者出现置换，以及在土体设置加筋体，其目的就是保证工程建设的稳定性。基于该方面，下面对刚性桩复合地基的工作特性，展开了分析和阐述。

2.1基本假定

在刚性桩复合地基工作特性分析的时候，需要将基础、垫层、桩、土体的共同作用进行综合性的考虑，这样使求得精确的理论解非常困难。基于这样的情况下，为了将问题的复杂性变的简单化，需要进行假定，具体的内容如下。

2.1.1基础具有较大的底面积，这样在桩等间距布置的时候，是不需要考虑地基整体边界条件影响的。

2.1.2刚性桩复合地基的上部结构在基础地面中，会产生一定的应力，并且所产生的应力为均匀分布荷载【3】。同时，在荷载均匀分布荷载以后，需要对垫层进行调整，分别以均布荷载的形式作用于桩顶及土体表面，这样主要是保证刚性桩复合地基的稳定性。

2.1.3刚性桩复合地基中的垫层为可压缩的均质的弹性，这样应力需要遵循相关的规律和定律，例如：虎克定律。

2.2弹性阶段

在刚性桩复合地基工作特性分析的时候，需要将弹性阶段作为分析的重点，这样才能在后期施工中，有针对性进行处理。下面就对刚性桩复合地基工作特性中弹性阶段的相关内容，展开了分析和阐述。

2.2.1需要根据地基传来的均匀分布的荷载p，桩的变形模量为Ep，桩长为L，并且桩横截面周长为u，面积为A，加固区域土体的变形模量为Es，并且大垫层变形模量为Ee，厚度为he。同时，均匀荷载在进行垫层调整以后，作用在桩顶的均匀荷载为pp，以及作用土表面的均布荷载为ps。

2.2.2在荷载的影响下，桩身压缩总量为S3，垫层厚度为h׳c，桩底产生的沉降为δp。基于这样的情况，在计算刚性桩复合地基沉降计算公式为【6】：

2.3桩土应力

桩土应力是刚性桩复合地基工作特性研究中，必然需要考虑的内容，明确该方面才能有效提升刚性桩复合地基的稳定性。下面就对具体的内容，展开了分析和阐述。

2.3.1桩土应力也是刚性桩复合地基工作特性分析的一项重点内容，并且很多方面都会对应力比产生影响，例如：1、桩、土以及垫层的几个、力学参数都会对应力比的产生，造成一定的影响；2、刚性桩对应力比也造成一定的影响。基于这样的情况下，需要对应力比进行分析，若是桩长（L）有所增加，应力比（n）也会有所增加【4】。同时，若是刚性桩复合地基的弾性模型提升到一定程度以后，应力比就会相对较小，那么在这个时候，当桩体的弹性模型相对较高的时候的，桩体自身压缩量就会小于桩体的沉降量，进而对桩体的弹性模型模型不会造成较大的影响。

2.3.2在确定刚性桩复合地基垫层厚度以后，垫层变形模量的应力比就会收到影响，并且在垫层变相模量有所增加的时候，这样刚性桩复合地基与会产生更多的应力，进而提升刚性桩复合地基的稳定性。

2.3.3荷载水平对刚性桩复合地基应力比也会产生一定的影响，其实通过应力比公式就可以反映出应力比与荷载水平之间的关系，主要是土体的荷载沉降关系和桩侧摩阻力，桩土相对位移关系等方面进行假定【5】。同时，采用模型的方式，对各个方面构建双曲线模型，根据双曲线模型分析应力比和荷载水平之间关系，这样可以便于后期对刚性桩复合地基的处理，保证刚性桩复合地基施工不会产任何的异常现象。

3.实例分析

本文就以广东东莞地区某项目为例，具体的内容如下。

3.1本工程采用刚性桩复合地基，其中刚性桩采用CFG桩；桩长10~15米，持力层为强风化砂岩，桩承载力特征值650KN；桩间土为粉质粘土；承载力特征值为160Kpa；设计的复合承载力为450Kpa；1.5米等边三角形布桩，置换率m约9.66%

3.2项目为住宅楼，剪力墙结构，一层地下室，地上二十六层（至主要屋面）楼高78.5米，首层6米，二~二十六层2.9米；

基础布置如下图：

3.3复合地基施工并达到龄期后，进行复合基础压板静载实验；压板面积1.96m2最大试验荷载1764kN（即2倍于复合地基承载力）；试验结果汇总如下：

代表性的Q-s曲线。

3.4试验结果表明，在既定的设计荷载水平下，最大不超过16mm，且各点沉降值比较均匀。只要合理选取设计参数。刚性桩复合地基完全能满足高层建筑的承载力及变形要求。

结束语

综上所述，本文简要分析了刚性桩复合地基的相关内容，并且从不同角度和方向，对刚性桩复合地基工作特性展开了研究和介绍，例如：基本假定、弹性阶段、桩土应力等方面，其目的就是明确刚性桩复合地基的性能，提升其稳定性，更为相关工程建设质量的提升，给予了基础性的保证，促进工程行业的发展，实现良好的经济效益。

参考文献

[1]俞建霖,王传伟,谢逸敏,等.考虑桩体损伤的柔性基础下刚性桩复合地基中桩体受力及破坏特征分析[J].中南大学学报（自然科学版）,2017,48(9):2432-2440.

[2]武崇福,季烨,郭维超,等.刚性桩复合地基桩土应力比的时效分析及计算方法[J].中国公路学报,2018,31(3):30-37.

[3]汪凯,邓正宇,陈云,等.刚性桩复合地基桩土应力比计算方法研究[J].土工基础,2017(1):73-79.

[4]徐新星,张季超.刚性桩长变化对CM复合地基工作性状影响[J].地下空间与工程学报,2018(1):124-130.

[5]俞建霖,李俊圆,王传伟,等.考虑桩体破坏模式差异的路堤下刚性桩复合地基稳定分析方法研究[J].岩土工程学报,2017,39(z2):37-40.

[6]广东省《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2016.