淺議長短樁復合地基

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在土木工程建設中，目前，對于大型建筑結構，在沉降和承載力控制方面，樁基礎無疑是目前工程應用中首選的地基形式，然而在多層和小高層建筑中樁基礎成本造價相對過高。為了在滿足工程需要的同時又能夠減小地基處理成本，復合地基應運而生，其中尤以長短樁復合地基最為突出，其充分發(fā)揮了天然土體承載能力，同時減少了沉降，即滿足了上層建筑結構要求，又減小了打樁對于周圍環(huán)境的影響，同時大大地降低了地基成本，是近年來在多層和小高層工程中得到廣泛采用的一種地基形式。
一、復合地基的定義和樁基的區(qū)分
經(jīng)過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得到普遍的改良形成均質地基，如通過預壓法、強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算類似于淺基礎。另一類是在地基處理過程中，部分土體得到增強，或置換，或在天然地基中設置加筋材料，加固區(qū)是基體（天然地基土體）和增強體兩部分組成的人工地基，在荷載作用下，基體和增強體共同承擔荷載的作用，其通常被稱為復合地基。
復合地基和樁基礎尚存在一定的差異，復合地基理論的產(chǎn)生實際上是基于樁基理論。從地基工程成本上考慮，在滿足上層建筑結構對變形控制要求的條件下，充分發(fā)揮樁間土的承載力，使樁分擔的上部荷載部分轉向樁間土，由樁間土承擔進而減小樁數(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地基承載力和上部結構整體穩(wěn)定造成的不利影響。樁基理論中主要考慮樁體和基礎底部相互作用對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之間的相互作用，將樁間土作為地基承載力的安全儲備。從經(jīng)濟和適用方面上，這種設計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，但對于多層和小高層建筑，相對于整個工程的成本來說，樁基礎成本較高，性價比較低。
二、長短樁復合地基的作用機理和研究現(xiàn)狀
隨著對復合地基理論認識的提高以及實踐經(jīng)驗的積累，提出了由兩種不同類型（或同種類型而長度差別較大）的樁與土組成的三元組合型復合地基。這種新型復合地基形式從目前研究與應用情況來看，基本形式大多為長短樁復合地基。目前，在承載力和沉降變形設計理論方面存在兩種設計理念：一種是長樁協(xié)力形式的長短樁復合地基，當基底以下存在較厚的軟弱土層時，采用短樁對該區(qū)域土層進行加固，減小地基上層的沉降變形，同時也可提高基底土層的承載力。而長樁的主要作用是彌補經(jīng)短樁加固后的地基承載力的不足，同時長樁的設置也減小了復合地基的沉降。另一種是長樁控沉形式的長短樁復合地基。當基底以下存在上下兩層較為理想的樁端持力層時，如采用短樁方案將樁端放在上層持力層，即使復合地基承載力能夠滿足設計要求，由于加固較淺，沉降變形將有可能偏大。采用長樁和短樁相結合的方案，將長樁、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，長樁與短樁間隔設置，利用短樁提高復合地基的承載力，通過長樁不僅能夠提高地基承載力，而且可將荷載通過樁身向地基深處傳遞，減少壓縮層變形。