復雜條件下高層建筑剛性樁復合地基研究與應用.pdf

1、剛性樁復合地基承載力高、變形小、經(jīng)濟性好，且具有可調(diào)節(jié)性強、對各類復雜條件適應性好的特點，近年來在高層建筑中逐漸得到應用。我國大規(guī)模經(jīng)濟建設對高承載剛性樁復合地基的社會需求日益增長，但剛性樁復合地基理論研究卻滯后于工程實踐，針對這一現(xiàn)狀，本文采用現(xiàn)場試驗研究和理論分析的方法，對剛性樁復合地基的工作機理、承載特性、計算理論、增強措施、優(yōu)化和調(diào)節(jié)措施等，開展了較為系統(tǒng)的研究。主要研究工作及成果如下:
　　(1)結(jié)合兩項有代表性的高層建

2、筑剛性樁復合地基實際工程，在項目現(xiàn)場，系統(tǒng)的開展了大型坑下綜合性原位試驗，內(nèi)容包括:多項對比性的載荷試驗、樁與土的應力測試，以及在施工建造期間，復合地基樁、土應力變化的跟蹤測試和全程沉降觀測等。通過現(xiàn)場試驗，取得了豐富的測試數(shù)據(jù)，為理論研究奠定了基礎。
　　基于試驗數(shù)據(jù)，對剛性樁復合地基的特性，進行了較全面的研究:重點分析了復合地基荷載分擔比例、樁土應力比的變化與發(fā)展規(guī)律，以及荷載傳遞機制、樁與土承載力發(fā)揮狀況、樁身應力及側(cè)摩阻力

3、分布特征;深入研究了土層注漿措施和樁底后注漿措施對復合地基的承載力與變形、應力分布、荷載分擔等的影響;分析了增強體對樁間土的加固效果;探討了基于載荷試驗確定復合地基承載力的取值標準。
　　研究結(jié)果表明，采用樁間土注漿措施，可強化土的承載作用、并使復合地基高應力區(qū)上移。因此，建議在中、淺埋深巖溶地區(qū)大荷載高層建筑，可采用剛性樁復合地基淺處理、并采取注漿強化土層措施的實用方法，可進一步拓寬復合地基的應用范圍。經(jīng)工程實測驗證，采用此方法

4、，能夠有效控制復合地基沉降和下臥層附加應力，應用效果良好。
　　(2)首次將PPP-BOTDA分布式光纖傳感技術(shù)，引入復合地基樁身應力測試中，實現(xiàn)了剛性樁全長度應變分布的精確測量，得到了樁身軸力及樁身側(cè)摩阻力連續(xù)分布曲線。經(jīng)與傳統(tǒng)鋼筋測力計對比，驗證了測試結(jié)果的可靠性。鋼筋測力計及分布式光纖測試結(jié)果均表明，均質(zhì)土條件下，實測樁身軸力沿深度的分布與三次方程曲線較為符合，樁側(cè)摩阻力分布形態(tài)可用拋物線進行描述，為進一步的研究提供了理論依

5、據(jù)。
　　(3)根據(jù)試驗實測結(jié)果，提出了一種均質(zhì)土條件下，基于樁身側(cè)阻力為拋物線形態(tài)分布的復合地基參數(shù)計算方法，這一方法能夠考慮剛性樁頂部存在負摩阻力的特征，可求解復合地基中樁與上荷載分擔比例、樁身側(cè)阻分布等關鍵參數(shù)，為沉降計算提供依據(jù)。建立和推導了相應的計算公式，并編制了計算程序。通過工程算例驗證，計算結(jié)果與實測符合較好。
　　基于所提出的參數(shù)求解方法，分析了樁的剛度、土的剛度、墊層參數(shù)、置換率、樁的長徑比等不同因素，對樁

6、、土荷載分擔比例的影響程度，以及各參數(shù)之間的相互影響。
　　(4)結(jié)合本文提出的復合地基參數(shù)求解方法，對Boussinesq解—Mindlin解疊加聯(lián)合計算復合地基沉降的方法，進行了改進?；贛indlin應力解，推導了拋物線形側(cè)阻附加應力系數(shù)的計算公式。為避免Mindlin解的繁瑣計算，通過近似等代變換，將拋物線形側(cè)阻分布簡化為折線形分布，進而運用Geddes應力解的彈性疊加原理，計算群樁附加應力，使沉降計算得到簡化。編制了相應

7、的計算程序，經(jīng)實際工程算例驗證，本文方法與規(guī)范方法相比，計算結(jié)果更接近實測，具有較高的計算精度和具有較好的實用性。
　　(5)提出了一種新型墊層形式—“預刺入式”墊層?；贛eyerhof理論，對“預刺入式”墊層的工作機理和計算方法，進行了深入的研究，分析和探討了該墊層的使用方法。研究結(jié)果表明，“預刺入式”墊層，可減少地基沉降，通過改變預刺入深度，可主動調(diào)節(jié)樁、土應力分配，且應用簡便。“預刺入式”墊層已在多個實際工程中得以應用，均