DBJT1579-2011刚性—亚刚性桩三维高强复合地基技术规程.pdf

'广东省标准GDDBJ/T15-79-2011备案号J11848-2011刚性一亚刚性桩三维高强复合地基技术规程Technicalspecificationforrigid-semirigidpilethreedimensionhigh-strengthcompositefoundation2011一04-29发布2011-08-01实施广东省住房和城乡建设厅发布 广东省标准刚性一亚刚性桩三维高强复合地基技术规程Technicalspecificationforrigid-semirigidpilethreedimensionhigh-strengthcompositefoundationDBJ/T15-79-2011住房和城乡建设部备案号:J11848-2011批准部门:广东省住房和城乡建设厅实施日期:2011年8月1日审aílL统$..~血民社 广东省住房和城乡建设厅关于发布广东省标准《刚性-亚刚性桩三维高强复合地基技术规程》的公告粤建公告[2011]20号现批准《刚性-亚刚性桩三维高强复合地基技术规程》为广东省工程建设地方标准，编号为DBJ/T15一79-2011，自2011年8月1日起实施。本规程由广东省住房和城乡建设厅负责管理，建研地基基础工程有限责任公司广东分公司负责具体技术内容的解释。广东省住房和城乡建设厅二0一一年四月二十丸日 目。昌根据广东省建设厅《关于下达广东省标准一，一一←一如明一纵横间隔布置三角形布置一，，~A斗"马b、r_......".矶、.-..••.:，守.、.‘...〈》气-:.J-·叫气·1争、4..••注:•..,/•••.-.•ν-c桩(刚性桩)•M桩(亚刚性桩)圆形布置环形布置图4.2.2-2CM复合地基常用布桩方式4.2.3CM复合地基宜长短桩布置，M桩桩长宜为C桩桩长的112-1/3。4.2.4C桩桩径宜采用到~刷阳，M桩桩径宜采用4∞-7∞1m。4.2.5桩距应根据地层结构特点、设计要求的复合地基承载力特征值、施工工艺等确定。4.2.6C桩持力层应满足4.1.4条的要求。M桩宜进入较好土层。桩长除应满足变形计算要求外，在计算单桩承载力时，桩体计算长度不宜大于桩的临界长度。4.2.7应在桩顶和基础间满铺褥垫层，褥垫层的厚度宜取150-4∞mm，当桩径大、桩距大、土层压缩性高时，褥垫层厚度取大值，反之取小值。对于改建工程地基处理，将原大直径桩承载力降低使用时，可局部增加褥垫层厚度，厚度可大于300mm。4.2.8在褥垫层与基础间应铺设C15素混凝土垫层，垫层厚度宜取100mm。4.2.9砂石褥垫层和素混凝土垫层应超出基础边缘不宜小于150mm。9 4.2.10当C桩为预应力管桩时，在褥垫层铺设前，应进行封孔，封孔应牢固，封孔深度不小于1倍桩径，材料宜采用不低于C20细石、混凝土。4.3设计计算4.3.1CM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，或采用增强体的载荷试验结果和其桩间土的承载力特征值结合经验计算，初步设计时也可按式(4.3.1)估算:CM复合地基(C桩、M桩和桩间土共同工作)的承载力特征值:"T/cmcRac"T/mmmR=一一一+一一一」+队(1-mc-mm)!ak(4.3.1)ApcApm丁式中λpk一一复合地基承载力特征值(kPa);mc、mm--C桩、M桩的面积置换率;ηc一-C桩参与工作系数，可取。7-0.8(柔性基础)、0.9-i.0(刚性基础，薄垫层取高值);ηm一-M桩参与工作系数，可取0.95-1.0;ηs一一士参与工作系数，可取1.0-1.2(淤泥及淤泥质土取1.0，蒙古土、粉质黠土及砂性土可取1.1-1.2);λk一一土承载力特征值，可按试验确定，如无试验资料时可取天然地基承载力特征值(kPa);2Apc、Apm一-C桩、M桩单桩截面面积(m);Rac、Ram一-C桩、M桩单桩竖向承载力特征值(kN)。4.3.2C桩单桩竖向承载力特征值R的取值应符合下列规定:l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;2当元单桩竖向载荷试验资料时，可按式(4.3.2)估算:Rac=UpLq.Ji+αqpApc(4.3.2)式中R.c-C桩单桩竖向承载力特征值(kPa);10 Up一一桩的周长(m);q.i一一桩周第i层土的侧阻力特征值(kPa);qp一一桩端持力层端阻力特征值(kPa);IB--第i层土的厚度(m);α一一桩端阻力的修正系数，可取0.7-1.0;Apc一-c桩单桩截面积(m2)。q町、qp由选定的施工方法、参照岩土工程勘察报告，按有关桩基规范选定。4.3.3C桩采用非预制桩时，参照《建筑地基处理技术规范》JGJ79第9.2.7条规定，桩体试块(150mmx150mmx150mm)28d抗压强度平均值应满足下式:λu注31旦(4.3.3-1)--pc当考虑基础埋深深度修正时:λu注31EE+γm(D-O.5)(4.3.3-2)--pc式中fcu一一桩体试块(边长150mm立方体)标准养护28d立方体抗压强度平均值(kPa);Rac一-c桩单桩竖向承载力特征值(kPa);Apc一-c桩单桩截面积(m2);γm一一基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度;D一一基础埋深。4.3.4C桩采用预制混凝土桩时，单桩竖向承载力极限值应不小于单桩竖向承载力特征值的2倍。4.3.5M桩单桩竖向承载力极限值应不小于单桩竖向承载力特征值的2倍，单桩竖向承载力特征值R皿计算取决于选定的施工方法。采用水泥土搅拌桩或旋喷桩时，M桩单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定。初步设计时也可按式(4.3.5-1)估算。并应同时满足式(4.3.5-2)的要求，应使由桩身材料强度确定的单桩承载力不少于由桩周土和桩端土的抗力所提供11 的单桩承载力:Ram=UpLq,)i+αqpApm(4.3.5-1)Ram=rtfcu"k•Apm(4.3.5-2)式中fcu.k一-与搅拌桩水泥土配比相同的室内加固土试块(砂土和粉土采用边长150mm的立方体，其他土层采用边长为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-一桩身强度折减系数，应按《建筑地基处理技术规范>DBJ15-38取值;Up--桩周长(m);n一一-桩长范围内所划分的土层数;q，i-一桩侧第i层土的摩阻力特征值;li一-第i层土层的厚度(m);α一一桩端天然地基土的承载力折减系数，取值可为0.6-1.0，铺设褥垫层后可取1.0;qp一一桩端土端阻力承载力特征值(kPa);Apm一一M桩单桩截面积(m2)。4.3.6地基处理后的变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范>GB50007的有关规定执行。复合土层的分层与天然地基相同，各分层复合土层的压缩模量取该层天然地基压缩模量的己倍，~值可按式(4.3.6-1)确定:ç=去(4.3.6-1)C桩和桩间土共同工作的复合地基承载力特征值可按式(4.3.6…2)确定:f呐=俨+η"s(1-mJλk(4.3.6-2)式中λ「一一基础底面下天然地基承载力特征值(kPa);!，pk一一复合地基承载力特征值(kPa),C桩、M桩和桩12 间土共同工作按式(4.3.1)计算;fspig-一-c桩和桩间土共同工作的复合地基承载力特征值;η"s一一土参与工作系数取1.0。变形计算经验系数ψs根据当地沉降观测资料及经验确定，也可采用表4.3.6数值。表4.3.6变形计算经验系数ψsE,(MPa)ψs注:E，为变形计算深度范围内压缩模量的当量值，应按式(4.3.6-3)计算:正=二Ai(4.3.6-3)L~:，式中Ai--第z层土附加应力系数沿土层厚度的积分值;ι一一基础底面下第z层土的压缩模量(MPa)，桩长范围内的复合土层按复合土层的压缩模量取值。4.3.7复合土层下的沉降按《建筑地基基础设计规范}GB50007分层总和法进行计算，复合土层下的附加应力取用通过复合土层扩散后的应力进行计算。4.3.8地基变形计算时，压缩层深度应大于复合土层厚度，且应符合式(4.3.8)的要求:.ð.sn"运o.025LL1si"(4.3.8)式中.ð.si"一一在计算深度范围内，第i层土的计算变形值;.ð.sn"一一在由计算深度向上取厚度为.ð.z的土层计算变形值，.ð.z按表4.3.8确定。如确定的计算深度以下仍有较软土层时，应继续计算。表4.3.8计算厚度&-取值表b(m)bo;;22JGJ94的有关规定。2C桩采用长螺旋泵送混凝土成桩施工时，应执行《建筑地基处理技术规范>JGJ79及《建筑地基处理技术规范>DBJ15-38的有关规定。5.O.2M桩采用亚刚性桩桩型进行施工时，应执行《建筑地基处理技术规范>JGJ79及《建筑地基处理技术规范>DBJ15-38的有关规定。5.O.3C桩和M桩的施工顺序，按后施工桩型在施工中不影响先施工桩质量为原则。在岩榕地层及花岗岩球形风化孤石地层，C桩宜采用长螺旋泵送混凝土工法施工，且岩溶地层宜先施工M桩。C桩为预制桩时应先施工C桩。先后施工桩的间隔，以后施工桩的施工不影响前期施工桩的质量为原则，岩溶地层C桩施工需填堵开口溶洞时宜采用间歇灌注法。5.0.4C桩、M桩施工时，除预制桩外，应在设计桩顶标高以上预留不少于5∞mm的保护桩长。5.O.5CM复合地基的基坑开挖宜采用人工开挖，采用机械、人工联合开挖时，应预留桩顶以上不小于实际保护桩长的土层采用人工开挖，以防损坏已施工的桩。5.O.6C桩、M桩的施工允许偏差执行《建筑地基处理技术规范>JGJ79的有关规定。其中C桩、M桩施工垂直度偏差不应大于1%;对满堂布桩基础，C桩、M桩位偏差不应大于0.4倍桩径:对条形基础，C桩、M桩位偏差不应大于0.25倍桩径:为单排布桩时，C桩桩位偏差不应大于60mm，M桩桩位偏差不14 得大于50mmo5.O.7C桩、M桩成桩直径和桩长不得小于设计值。5.o.8花岗岩残积土地区应作好土层保护，减少施工扰动，施工时应采取降水措施，不应采用坑面排水。基坑开挖后，应立即铺填褥垫层对工作面及时封闭，不得扰动原状土。5.O.9C桩和M桩截断保护桩长时应避免造成浅层断桩。5.0.10褥垫层施工应分层穷实，分层厚度不大于200mm。褥垫层厚度的偏差不应大于:t20mm。褥垫层的铺设宜采用静力压实法，也可采用动力劳实法，穷填度(穷实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值)不得大于0.9。15 6刚性-亚刚性桩三维高强复合地基质量检验6.1施工质量检验6.1.1CM复合地基施工质量应对成桩中心位置、孔深、孔径、垂直度、混凝土拥落度、褥垫层穷实后的厚度进行检查，并填写施工记录。应预留混凝土试块进行抗压强度检测。6.1.2C桩桩身完整性可采用低应变法进行检测，选取数量不少于总桩数10%，可随机选取或选取认为重要的位置进行检测。6.1.3C桩采用钻、冲孔灌注桩，旋挖灌注桩施工时，应对洗孔泥浆相对密度、含砂率和蒙古度进行记录，并检查沉渣厚度。6.1.4C桩采用预制桩施工时，施工质量检查包括打人(静压)深度、停锤标准、桩位及垂直度检查。沉桩过程中的检查项目包括桩尖标高、桩身(架)垂直度及每米进尺锤击数、最后1m锤击数、最后三阵贯人度等。6.1.5M桩采用深层搅拌法施工时应随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点是:水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等。施工质量检验可采用以下方法:成桩7d后，采用浅部开挖桩头[深度宜超过停浆(灰)面下o.5mJ，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为总桩数的5%。水泥土搅拌桩的完整性和承载力应按下列规定进行检测:1竣工验收时，竖向承载力检验应采用单桩载荷试验和复合地基载荷试验。载荷试验宜在成桩28d后进行。检测数量为总桩数的0.5%-1%，且每项单位工程不少于3根(或3点)。2在成桩28d后，宜采用双管单动取样器钻取芯样，鉴定16 持力层土"性，评价搅拌均匀性，检验水泥土抗压强度;芯样直径不宜小于80mm，钻人持力层深度不!应小于3倍桩径，检测数量为施工总桩数的0.5%，且不少于3根。基槽开挖后，应检查桩位、桩数与桩顶质量，如不符合设计要求，应采取有效补强措施。6.1.6CM复合地基的质量检查与检验尚应按照国家与广东省有关规范、规程执行。6.2CM复合地基承载力检测6.2.1CM复合地基验收时应进行复合地基载荷试验，试验位置随机选取。进行复合地基载荷试验前应采用合适的方法对桩身完整性(可有部分扩径)检测。当采用抽芯法对M桩进行检测时:1应采用单动双管钻具，并配备相应孔口管、扩孔器、扶正器及可捞取较软渣样钻具J外径不小于101mm，土芯直径不小于80mm。2垂直度偏差小于0.5%。3水泥土桩抽芯时宜采用低转速、较小钻头压力的钻具。4每次进尺不宜大于1.2m，抗压芯样应采用保鲜袋密封，避免晾晒。检测时间确定:为保证竖向增强体及周围土物理力学指标基本稳定，检测时间不宜少于28d。6.2.2载荷试验桩数量为总桩数的0.5%-1%(计人大荷载板下涵盖桩数)且不小于3组。试验时的桩身强度应满足设计要求，并宜在成桩28d后进行。6.2.3载荷试验承压板应为刚性，可用现浇钢筋混凝土板或预制钢筋混凝土板或逐层叠加的铜板，形状可为方形、矩形、菱形或圆形。承压板尺寸由C桩及M桩置换率计算确定。载荷试验承压板宜涵盖C桩、M桩与土共同工作的范围，检测以CM17 桩四桩复合地基承载力载荷试验为主要验收标准。6.2.4CM复合地基载荷试验应按本规程附录A执行。18 附录A刚性-亚刚性桩三维高强复合地基载荷试验要点A.O.l本试验要点适用于CM三维高强复合地基的单桩复合地基载荷试验和多桩复合地基载荷试验。A.O.2CM复合地基载荷试验用于测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力和变形参数。CM复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积;多桩复合地基载荷试验承压板可用方形、矩形、菱形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。单桩或多桩所承担的处理面积的桩中心(或形心)应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。A.O.3承压板底面标高与桩顶设计标高相适应。承压板底面下宜铺设褥垫层，褥垫层厚度取50-150mm，桩身强度高时宜取大值。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。A.O.4试验前应采取措施，防止试验场地地基土含水量变化或地基土扰动，以保证试验结果的准确性。A.O~5加载等级可分为8-12级。最大加载压力不应少于设计要求达到的复合地基承载力特征值的2倍。A.O.6每加一级荷载前后均应各读记承压板沉降量一次，以后每O.5h读记一次。当lh内沉降量小于O.lmm时，即可加下一级荷载。A.O.7当出现下列现象之一时可终止试验:1沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起;2承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%;3当达不到极限荷载，而最大加载压力己大于设计要求压力值的2倍。A.O.8卸载级数可为加载级数的一半，等量进行，每卸一级，间19 隔半小时，读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔3h读记总回弹量。A.0.9CM复合地基承载力特征值的确定:1当压力-沉降曲线能确定极限荷载，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限值;当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半;2当压力-沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可取试验沉降量s与承压板边族或直径B之间的相对变形值s/B等于0.01.:...0.015时所对应的压力值，对于砂性土宜取0.01，蒙古性土取0.01:,,0.0150按相对变形值确定的承载力特征值不应大于终止加载压力的一半。A.0.I0试验点的数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值为CM复合地基承载力特征值。A.O.11在取得一定数据及经验后，可以以C桩及M桩单桩复合地基载荷试验确定的承载力特征值几、况，由式(A.0.11)计算CM复合地基的承载力特征值f呐:λpk=η(旦儿+引:)(A.Q11)""h""h式中η一一单桩复合地基与多桩复合地基之间的换算系数，大于1，一般可取1.2-1.4，没有经验时可取1.1;n~一一为CM复合地基承压板中C桩桩数;wnt一-为CM复合地基承压板中M桩桩数:nb一一为CM复合地基承压板中总桩数;f.pk一一为CM复合地基的承载力特征值;兀p一一为C桩单桩复合地基载荷试验确定的承载力特征值:1:一一一为M桩单桩复合地基载荷试验确定的承载力特征值。A.0.12当由单桩复合地基载荷试验代替CM复合地基载荷试验时，C桩、M桩的单桩复合地基载荷试验承压板面积按照以20 下原则确定:假定在任一种布桩方式，CM复合地基承压板中C桩和M桩的单桩处理面积相等，则C桩、M桩单桩复合地基载荷试验的承压板面积按式(A.O.12-1)和式(A.0.12-2)求得。A1-mnA--二叫(A.0.12一1)AJmnA二几(A.0.12-2)n式中A;一-C桩单桩复合地基载荷试验的承压板面积;A了一-M桩单桩复合地基载荷试验的承压板面积;Apc一-C桩单桩截面积;Apm一-M桩单桩截面积;mc一-C桩置换率;mm一-M桩置换率;n;一一为CM复合地基承压板中C桩桩数;n:一一为CM复合地基承压板中M桩桩数;叫一一为CM复合地基承压板中总桩数;A.O.13当C桩与M桩的桩径相差过大时，C桩、M桩单桩复合地基载荷试验的承压板面积和CM复合地基的承载力特征值λpk也可采用式(A.O.13-1)-式(A.0.13-3)计算:(A.0.13-1)叫一+A-mAA-m-m×叽(A.0.13-2)m叽一+fhrhmmhm-m一··宁-m+-m-m×η，(A.0.13-3)式中A一一为CM复合地基承压板总面积。21 用词和用词说明1为了便于在执行本规程条文时区别对待，对于要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格，非这样做不可的用词:正面词采用"必须";反面词采用"严禁"。2)表示严格，在正常情况下均应这样做的用词:正面词采用"应"或"得";反面词采用"不应"或"不得"。3)表示允许稍有选择，在条件允许时首先应这样做的用词:正面词采用"宜";反面词采用"不宜"。表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用"可"。2条文中指明应按其他有关标准、规范或其他规定执行的，写法为"应按……执行"或"应符合……的规定(或要求)"。非必须按所指定的标准、规范或其他规定执行时，写法为"参照….22 引用标准名录12345678《建筑地基基础设计规范>DBJ15-31-2∞3《建筑地基处理技术规范>DBJ15-38-2∞5《建筑地基基础检测规范>DBJ15•0-2008《建筑地基处理技术规范>JGJ79-2∞2《混凝土结构设计规范>GB50010-2002《建筑地基基础设计规范>GB50∞7-2002《建筑桩基技术规范>JGJ94-2008《建筑结构荷载规范}GB5侧9-200123 广东省标准刚性-亚刚性桩三维高强复合地基技术规程DBJ/T15-79-2011条文说明 制订说明《刚性-亚刚性桩三维高强复合地基技术规程}DBJ/T15一79-2011经广东省住房和城乡建设厅批准，于2011年4月29日以粤建公告[2011]20号公告发布。本规程制订过程中，编制组进行了CM复合地基的调查研究，总结了CM复合地基工程应用的实践经验，同时参考了国内外相关技术法规和标准，通过试验的总结取得了CM复合地基桩间土的参与工作系数和大小压板承载力特征值换算系数等重要技术参数。为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，<刚性-亚刚性桩三维高强复合地基技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。26 目次1总则…………………………………………………………283基本规定……………………………………………………304刚性-亚刚性桩三维高强复合地基设计........…..........314.1一般规定……........…….........….........................314.2构造设计..............……………………………·………354.3设计计算…………………………………………………375刚性-亚刚性桩三维高强复合地基施工…..................416刚性-亚刚性桩三维高强复合地基质量检验….......…..446.1施工质量检验……………………………………………446.2CM复合地基承载力检测…………………………………44附表AOl部分采用CM复合地基处理的工程数据简表……4627 1总则1.0.1CM复合地基的学术名词为"刚性-亚刚性桩三维高强复合地基"，是一项地基处理方法的专利技术(专利号:ZL94102594.2)，该专利技术是由中科院院士卢肇均先生和中国工程院院士周镜先生等著名专家组成的鉴定会评审认定的。建设部于建科[1997]70号《关于公布建设部一九九七年科技成果重点推广项目的通知》一文中将"CM三维高强复合地基"项目向全国推广应用。CM复合地基是对国内外复合地基的工作机理、褥垫层效应、传力特性、应力分析、变形及承载力深入研究基础上提出的→种新型复合地基。该专利技术具有以下技术特点:1CM复合地基可作为多层或高层建筑的地基。2CM复合地基布置合理，刚性桩(C桩)与亚刚性桩(M桩)的平面交叉布置和空间长短布置使平面及空间形成刚度梯度，从而获得了高强度的复合地基。3CM复合地基中形成的三维应力状态，不仅调动了深层土参加复合地基工作也使桩间土的强度高于其自身承载力的基本值，从而使土的参与工作系数大于1.0。4CM复合地基竖向刚度的长短桩布置优化，使之形成三层地基，从而减少了复合地基的沉降，沉降量为天然地基的10%-20%。5CM复合地基承载力可提高为天然地基承载力的3-8倍。6CM复合地基可处理液化土层，可广泛应用于6斗度地震区的抗震建筑。广东地区部分采用CM复合地基工程数据见附表AOl。1.O.2CM复合地基已成功应用于广东高速公路、基础改造工程。28 1.O.3CM复合地基的应用特别强调综合地质条件、环境条件、建筑类型、荷载特征和施工设备性能等因素。只有综合考虑了上述因素，才能经济合理地选用桩型、桩径、桩长及进行桩体布置等。29 3基本规定3.0.1设计人员应综合各种因素进行分析以确定设计参数，选择合适的施工机械，做好施工组织才可以使地基处理收到良好的技术、经济效益。对于广东地区花岗岩地层中的孤石及岩溶地质勘查中不易查明的洛洞、土洞，设计时应充分考虑施工机械的可行性，并应采取"动态设计信息化施工"的方法。3.0.4{建筑地基处理技术规范}JGJ79第3.0.4条允许经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深时，可对处理后的地基承载力特征值进行修正，通常在对宽度承载力特征值修正时，基础宽度不予修正，即修正系数应取零，基础深度也仅作自重应力修正，即深度修正系数应取1.0。对基础深度修正系数的取用，目前尚有调整余地，为安全起见，本规程仍取用1.0。30 4刚性-亚刚性桩三维高强复合地基设计4.1一般规定4.1.1亚刚性与刚性系人为设定，<建筑地基处理规范>JGJ79说明将水泥土称为亚刚性已为业界认可，松散状碎石桩、石灰桩、灰土桩等为柔性。刚性桩与柔性桩复合地基可见组合型复合地基(DJ132/J12-2∞"5)。4.1.2CM复合地基中的桩与桩基中的桩在构造与传力上是不相同的。在刚性基础底板及褥垫层下，C桩、M桩与土体承担上部荷载，并协调变形(见示意图4.1.2-1-图4.1.2-3)。可将由垫层、桩体和桩间土所构成的复合地基看作是特异的复合土层。在平面上形成极有利的三个刚度，弹性模量数量级各为:土，101_102MPa;M桩，102-104MPa;C桩，104MPa,极有利于桩土协调变形。在竖向上合理利用桩的有效长度不同，设计成C桩长，M桩短，从而在竖向上也形成三个刚度梯度(图4.1.2-4)，成为三层地基，即基底以下:第一刚度:C桩+M桩+土;第二刚度:C桩+土;第三刚度:天然土。CM复合地基不同于刚性桩复合地基及亚刚性桩复合地基。刚性桩复合地基中复合土层的土，由于桩身弹性模量(104MPa数量级)与土的弹性模量(101-2MPa)差了2-3个数量级，在垫层作用及桩体作用下，仅在桩上端部及下端部有较大应力。而介人弹性模量102-4MPa数量级的短亚刚性桩不仅加强了刚性桩的作用也改变了土的应力场，可以使复合土层上下都有较高的应力，这就会得到更高强度、更低变形的复合地基。31 图4.1.2-1图4.1.2-2图4.1.2-3亚刚性桩应力场刚性桩应力场CM复合地基应力场同4性基础C15素混凝土垫层褥垫层(砂、石或砂石级配)一一「C+M+圭川第一网IJ&IC+土1第二刚ItlC桩C桩土|第三刚Itl4.1.2-4CM三维高强复合地基CM复合地基中优化配置的C桩和M桩形成具有合适竖向刚度的三层地基，变形模量较高，减少了复合地基的沉降。特别是它可以对局部的软弱地基进行有针对性的加强，从而有效地解决建筑物或构筑物的不均匀沉降问题。对CM复合地基的认识，还要注意以下几个问题:1桩基中桩顶与基底、承台下地基土面是在同一个平面上的，而CM复合地基中C桩桩顶、M桩桩顶、桩间土面及基础底是不在同一标高上的，而且通过褥垫层的协调变形随着竖向荷载的变化而变化，不能用力学的刚度分配概念分析套用。2复合地基中桩的受力状态是优于桩基的，简单用桩基试验来检测复合地基承载力是不合适的。32 3褥垫层厚度的变化会改变复合地基中桩的受力情况，在厚度加到一定值时，桩对复合地基强度没有贡献。4复合地基强度不是简单的单桩承载力加地基土的承载力。5随着复合地基强度的提高，复合地基已发展到不能理解为仅是软地基处理。运用"缺多少补多少"(即需补的是标准组合荷载值与修正后的桩间土承载力特征值的差值)的概念进行设计，刚度大，强度高，可收到较大经济效益。4.1.3CM复合地基除适用于一般薪性土、砂性土、蒙古性土和砂性土互层等地层的地基处理外，也适用于下伏岩溶地区、非饱和土地区、花岗岩球形风化孤石地区及岩层"软弱"夹层多的地区的地基处理，对于淤泥或淤泥质秸性土，可通过加大M桩置换率，或采用M桩网格式布置来约束龄泥进行处理。实践证明，对于承载力较小的软弱地基，用CM复合地基处理的效果优于刚性桩复舍地基，主要是由于其空间刚度梯度的组合形成新的高强应力场，既可以调动浅层土又可以调动深层土参加工作，同时C桩间静态施工的M桩可以使复合地基强度得以提高。对于基础落在填土层上的地基能否用CM复合地基处理法进行加固，应视填土层厚度、填土历史等情况具体分析。近几年，CM复合地基在广东省岩溶地区已大面积获得成功应用，岩溶地区采用CM复合地基有以下优点:1当采用长螺旋泵送混凝土工法施工C桩时，可同时进行填堵土洞，不必采用专用设备另行处理，对开口溶洞封堵有成功经验。2当采用复合地基上的接基或柱下扩展基础取代桩基础时，可将作用于溶洞顶板上强大的桩端集中力变为均匀的、较小的附加应力，使岩面应力大大减小，可不计算榕洞顶板的承载力(厅式溶洞除外)。3当采用长螺旋泵送混凝土工法施工时，如遇开口溶洞即33 可同时进行填堵。鉴于开口榕洞往往伴随土洞发育，填堵处理既可避免土方上层下榻，又堵塞了土颗粒的运移通道，抑制新的土洞发育。4根据实践经验，在岩榕地区选择C桩桩型时，应慎用冲、钻孔灌注桩及预制管桩。广东省花岗岩地区存在球形风化孤石密集地带，孤石往往分布于花岗岩残积土及强风化土层中。当位于花岗岩残积土孤石分布密集地带时，可采用以强度、变形控制不同桩长的复合地基。4.1.4C桩桩端以中微风化层为持力层时，可通过改进钻具，人岩30-50cm，以提高C桩单桩承载力，且复合地基的工作对褥垫层以刺人为主，对较软土层垫层厚度宜加大。4.1.5对于高层建筑桩饶、桩箱基础，按传统设计理念是只重视满足总体承载力和沉降要求，忽略上部结构、承台、桩、土的相互作用共同工作特性，采用均匀布桩，甚至对边角桩实施加强，由此导致基础沉降呈蝶形分布、反力呈马鞍形分布，主裙楼差异变形显著，基础整体弯矩和核心区冲切力过大，即使基础板配筋较多，但有的基础板和上部结构仍有裂缝出现甚至影响正常使用。变刚度调平设计的基本内涵是:首先，考虑框筒、框剪结构的荷载与刚度分布特点和相互作用引起的应力场不均，实施变刚度布桩(视地质条件实施，变桩长、桩径、桩距)强化核心区，弱化核心区外围;对于刚度相对弱化区考虑桩土共同分担荷载。建筑物的沉降及沉降差是复合地基设计中的主要考虑因素。大量工程事故证明，由于地基处理不当造成的工程事故，其直接原因就是沉降过大或沉降差超过规范规定的允许值。主要措施有:1C桩选择好的桩端持力层或者合适的桩长。2高层建筑往往核心筒部分荷载大、刚度大，而外框梁柱34 则相对荷载小、刚度小，在核心筒位置宜适当加强。3筒仓、长条形状建筑中部应力大及变形也较大，中部宜适当加强。4对上部结构由于退层而荷载分布差异大的范围，可设计成不同强度的复合地基。5对荷载差异很大的高层建筑主楼与裙楼之间除考虑不周强度设计外，还需在荷载陡变的基础设置后浇带或施工缝。后浇带、施工缝浇筑时间宜晚不宜早，施工中应对变形进行计算。4.2构造设计4.2.1CM复合地基的增强体(桩体)，是采用刚性桩及亚刚性桩，与散体桩和柔性桩复合地基不同，桩体可以只布置在基础范围内。4.2.4CM复合地基的桩长在临界工作长度范围内桩径宜细不宜粗，桩细则工程量较小，较经济。4.2;5桩距设计首先要满足承载力和变形的要求。由于CM三维高强复合地基是刚性桩与亚刚性桩复合地基，根据以往工程实例总结，桩距要求可适当放宽，从施王角度考虑，尽量采用较大的桩距，但从复舍地基桩土共同作用考虑，桩距也应受到限制，最大桩距不宜超过7倍桩径。4.2.6M桩的临界长度可取(20町30)d;C桩的临界长度可取(80-1∞)d。4.2.7褥垫层材料宜用中粗砂(含泥量不得大于5%)、级配砂石或碎石，最大粒径不宜大于30mm。褥垫层虚铺后应予以劳实，且穷填度(芳实厚度与虚铺厚度之比)应小于0.9。对于桩端支承于中微风化岩层等以端承为主的桩时，应局部提高褥垫层厚度。褥垫层在CM复合地基中具有以下作用:1确保桩与土同时、直接、共同承担荷载，它是形成CM复合地基的重要条件，见示意图4.2.7-1。35 ~6(则广一一一-丁一一…~寸寸下寸c..哇!一今--c桩I兵5α)();……_Lj一一一一一一→一↓•LJ词!世工../~....)叫→←M桩…/l:产←…-…~一一-t一一一-_._-_.-卜…_..__.，..-一…-j一--/---←--宁一一一----←一寸/3棚i……………;…………!…中吨『…l俨仙_..…m;j!!jil!/IZOOU,ι乒二「干巾山…J……………………ιii/;;i.