復(fù)雜條件下高層建筑剛性樁復(fù)合地基研究與應(yīng)用.pdf

1、剛性樁復(fù)合地基承載力高、變形小、經(jīng)濟(jì)性好，且具有可調(diào)節(jié)性強(qiáng)、對各類復(fù)雜條件適應(yīng)性好的特點(diǎn)，近年來在高層建筑中逐漸得到應(yīng)用。我國大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)對高承載剛性樁復(fù)合地基的社會(huì)需求日益增長，但剛性樁復(fù)合地基理論研究卻滯后于工程實(shí)踐，針對這一現(xiàn)狀，本文采用現(xiàn)場試驗(yàn)研究和理論分析的方法，對剛性樁復(fù)合地基的工作機(jī)理、承載特性、計(jì)算理論、增強(qiáng)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(xiàng)有代表性的高層建

2、筑剛性樁復(fù)合地基實(shí)際工程，在項(xiàng)目現(xiàn)場，系統(tǒng)的開展了大型坑下綜合性原位試驗(yàn)，內(nèi)容包括:多項(xiàng)對比性的載荷試驗(yàn)、樁與土的應(yīng)力測試，以及在施工建造期間，復(fù)合地基樁、土應(yīng)力變化的跟蹤測試和全程沉降觀測等。通過現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了豐富的測試數(shù)據(jù)，為理論研究奠定了基礎(chǔ)。
　　基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對剛性樁復(fù)合地基的特性，進(jìn)行了較全面的研究:重點(diǎn)分析了復(fù)合地基荷載分擔(dān)比例、樁土應(yīng)力比的變化與發(fā)展規(guī)律，以及荷載傳遞機(jī)制、樁與土承載力發(fā)揮狀況、樁身應(yīng)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(fù)合地基的承載力與變形、應(yīng)力分布、荷載分擔(dān)等的影響;分析了增強(qiáng)體對樁間土的加固效果;探討了基于載荷試驗(yàn)確定復(fù)合地基承載力的取值標(biāo)準(zhǔn)。
　　研究結(jié)果表明，采用樁間土注漿措施，可強(qiáng)化土的承載作用、并使復(fù)合地基高應(yīng)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(fù)合地基淺處理、并采取注漿強(qiáng)化土層措施的實(shí)用方法，可進(jìn)一步拓寬復(fù)合地基的應(yīng)用范圍。經(jīng)工程實(shí)測驗(yàn)證，采用此方法

4、，能夠有效控制復(fù)合地基沉降和下臥層附加應(yīng)力，應(yīng)用效果良好。
　　(2)首次將PPP-BOTDA分布式光纖傳感技術(shù)，引入復(fù)合地基樁身應(yīng)力測試中，實(shí)現(xiàn)了剛性樁全長度應(yīng)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(jì)對比，驗(yàn)證了測試結(jié)果的可靠性。鋼筋測力計(jì)及分布式光纖測試結(jié)果均表明，均質(zhì)土條件下，實(shí)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(jìn)行描述，為進(jìn)一步的研究提供了理論依

5、據(jù)。
　　(3)根據(jù)試驗(yàn)實(shí)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(fù)合地基參數(shù)計(jì)算方法，這一方法能夠考慮剛性樁頂部存在負(fù)摩阻力的特征，可求解復(fù)合地基中樁與上荷載分擔(dān)比例、樁身側(cè)阻分布等關(guān)鍵參數(shù)，為沉降計(jì)算提供依據(jù)。建立和推導(dǎo)了相應(yīng)的計(jì)算公式，并編制了計(jì)算程序。通過工程算例驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果與實(shí)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(dān)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(fù)合地基參數(shù)求解方法，對Boussinesq解—Mindlin解疊加聯(lián)合計(jì)算復(fù)合地基沉降的方法，進(jìn)行了改進(jìn)。基于Mindlin應(yīng)力解，推導(dǎo)了拋物線形側(cè)阻附加應(yīng)力系數(shù)的計(jì)算公式。為避免Mindlin解的繁瑣計(jì)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(jìn)而運(yùn)用Geddes應(yīng)力解的彈性疊加原理，計(jì)算群樁附加應(yīng)力，使沉降計(jì)算得到簡化。編制了相應(yīng)

7、的計(jì)算程序，經(jīng)實(shí)際工程算例驗(yàn)證，本文方法與規(guī)范方法相比，計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)測，具有較高的計(jì)算精度和具有較好的實(shí)用性。
　　(5)提出了一種新型墊層形式—“預(yù)刺入式”墊層。基于Meyerhof理論，對“預(yù)刺入式”墊層的工作機(jī)理和計(jì)算方法，進(jìn)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(yù)刺入式”墊層，可減少地基沉降，通過改變預(yù)刺入深度，可主動(dòng)調(diào)節(jié)樁、土應(yīng)力分配，且應(yīng)用簡便。“預(yù)刺入式”墊層已在多個(gè)實(shí)際工程中得以應(yīng)用，均