1　地基處理技術及分類
地基處理技術分類方法很多, 按照加固地基的機理,常將地基處理技術分為六類: 置換, 排水固結, 振密、擠密, 灌入固化物, 加筋和冷、熱處理?？梢詫⒉捎酶黝惖鼗幚矸椒ㄌ幚硇纬傻娜斯さ鼗譃閮深? 一類是天然地基土體的物理力學性質得到普遍的改良, 類似于均質地基。這類人工地基的承載力和沉降計算方法基本上與原天然地基, 或與淺基礎的相同, 不同的是地基土層的物理力學指標得到改善。另一類是在地基處理過程中部分土體得到增強, 或被置換, 或在天然地基中設置加筋材料, 形成復合地基。例如: 采用振沖置換法, 強夯置換法, 砂石樁置換法, 石灰樁法, 深層攪拌法, 高壓噴射注漿法, 振沖密實法, 擠密砂石樁法, 土樁、灰土樁法, 夯實水泥土樁法,孔內夯擴樁法, 樹根樁法, 低強度樁復合地基法, 鋼筋混凝土樁復合地基法等, 均可形成復合地基。
通過地基處理形成復合地基在地基處理形成的人工地基中占有很大的比例, 而且呈發(fā)展趨勢。淺基礎的設計計算理論比較成熟, 而復合地基設計計算理論正在發(fā)展之中。從上述分析可以看到重視復合地基理論研究的必要性和重要性。同時也應該看到, 復合地基理論和實踐的發(fā)展將進一步促進地基處理水平的提高。復合地基技術在地基處理技術中有著非常重要的地位。
2　復合地基與雙層地基
有的學者將復合地基視為雙層地基, 將雙層地基有關計算方法應用到復合地基計算中。事實上, 復合地基與雙層地基在荷載作用下的性狀有較大區(qū)別, 在復合地基計算中直接應用雙層地基計算方法是不妥當?shù)? 有時是偏不安全的, 下面作簡要分析。
圖1 ( a) 、( b) 分別為復合地基和雙層地基的示意圖。設復合地基加固區(qū)復合模量為E1 , 其他區(qū)域土體模量為E2 , 顯然El > E2。設雙層地基的上層土體模量為E1 , 下層土體模量為E2。雙層地基上層土厚度與復合地基加固區(qū)深度相同, 記為H。以條形基礎為例, 地基上荷載作用面寬度均為B而且荷載密度相同?，F(xiàn)分析在荷載作用中心線下復合地基加固區(qū)下臥層中A點[見圖1 ( a) ] 和雙層地基中對應的B點[見圖1 ( b) ] 豎向應力情況。不難看出復合地基A點豎向應力σA , 比雙層地基中B點豎向應力σB大。如果增大El /E2值, 則σA值增大, 而σB值減小。理論上當El /E2趨向∞時, 雙層地基中B點豎向應力σB趨向零,而復合地基A點豎向應力σA是不斷增大的。由上述分析可以看出復合地基與雙層地基在荷載作用下地基性狀的差別是很大的。
圖1　復合地基與雙層地基
根據(jù)前面分析, 在荷載作用下雙層地基與復合地基中附加應力場分布及變化規(guī)律有著較大的差別, 將復合地基認為雙層地基, 低估了深層土層中的附加應力值, 在工程上是偏不安全的。
3　復合地基與淺基礎和樁基礎
當天然地基能夠滿足建筑物對地基的要求時, 通常采用淺基礎; 當天然地基不能滿足建筑物對地基的要求時,需要對天然地基進行處理形成人工地基以滿足建筑物對地基的要求。樁基礎是軟弱地基最常用的一種人工地基形式。廣義地講, 樁基技術也是一種地基處理技術, 而且是一種最常用的地基處理技術?？紤]樁基技術比較成熟, 而且已形成一套比較全面、系統(tǒng)的理論, 通常將樁基技術與地基處理技術并列, 在討論地基處理技術時一般不包括樁基技術。采用的地基處理方法不同, 天然地基經過地基處理后形成的人工地基性態(tài)也不同。經過地基處理形成的人工地基多數(shù)可歸屬為兩類: 一類是在荷載作用范圍下的天然地基土體的力學性質得到普遍的改良, 如通過預壓法、強夯法, 以及換填法等形成的土質改良地基。這類人工地基承載力與沉降計算基本上與淺基礎相同, 因此可將其劃歸淺基礎。另一類是在地基處理過程中部分土體得到增強, 或被置換, 或在天然地基中設置加筋材料, 形成復合地基。例如水泥土復合地基、碎石樁復合地基、低強度混凝土樁復合地基等。根據(jù)上述分析, 淺基礎、復合地基和樁基礎已成為工程建設中常用的三種地基基礎型式。
在淺基礎中, 上部結構荷載是通過基礎板直接傳遞給地基土體的。按照經典樁基理論, 在端承樁樁基礎中, 上部結構荷載通過基礎板傳遞給樁體, 再依靠樁的端承力直接傳遞給樁端持力層。不僅基礎板下地基土不傳遞荷載,而且樁側土也基本上不傳遞荷載。在摩擦樁樁基礎中, 上部結構荷載通過基礎板傳遞給樁體, 再通過樁側摩阻力和樁端端承力傳遞給地基土體, 而以樁側摩阻力為主。經典樁基理論不考慮基礎板下地基土直接對荷載的傳遞作用。雖然客觀上大多數(shù)情況下摩擦樁樁間土是直接參與共同承擔荷載的, 但在計算中是不予以考慮的。在復合地基中,上部結構荷載通過基礎板直接同時將荷載傳遞給樁體和基礎板下地基土體。對散體材料樁, 由樁體承擔的荷載通過樁體鼓脹傳遞給樁側土體和通過樁體傳遞給深層土體。對粘結材料樁由樁體承擔的荷載則通過樁側摩阻力和樁端端承力傳遞給地基土體。