7.9 多桩型复合地基

7.9.1 本节涉及的多桩型复合地基内容仅对由两种桩型处理形成的复合地基进行了规定，两种以上桩型的复合地基设计、施工与检测应通过试验确定其适用性和设计、施工参数。
7.9.2 本条为多桩型复合地基的设计原则。采用多桩型复合地基处理，一般情况下场地土具有特殊性，采用一种增强体处理后达不到设计要求的承载力或变形要求，而采用一种增强体处理特殊性土，减少其特殊性的工程危害，再采用另一种增强体处理使之达到设计要求。
    多桩型复合地基的工作特性，是在等变形条件下的增强体和地基土共同承担荷载，必须通过现场试验确定设计参数和施工工艺。
7.9.3 工程中曾出现采用水泥粉煤灰碎石桩和静压高强预应力管桩组合的多桩型复合地基，采用了先施工挤土的静压高强预应力管桩，后施工排土的水泥粉煤灰碎石桩的施工方案，但通过检测发现预制桩单桩承载力与理论计算值存在较大差异，分析原因，系桩端阻力与同场地高强预应力管桩相比有明显下降所致，水泥粉煤灰碎石桩的施工对已施工的高强预应力管桩桩端上下一定范围灵敏度相对较高的粉土及桩端粉砂产生了扰动。因此，对类似情况，应充分考虑后施工桩对已施工增强体或桩体承载力的影响。无地区经验时，应通过试验确定方案的适用性。
7.9.4 本条为建筑工程采用多桩型复合地基处理的布桩原则。处理特殊土，原则上应扩大处理面积，保证处理地基的长期稳定性。
7.9.5 根据近年来复合地基理论研究的成果，复合地基的垫层厚度与增强体直径、间距、桩间土承载力发挥度和复合地基变形控制等有关，褥垫层过厚会形成较深的负摩阻区，影响复合地基增强体承载力的发挥；褥垫层过薄复合地基增强体水平受力过大，容易损坏，同时影响复合地基桩间土承载力的发挥。
7.9.6 多桩型复合地基承载力特征值应采用多桩复合地基承载力静载荷试验确定，初步设计时的设计参数应根据地区经验取用，无地区经验时，应通过试验确定。
7.9.7 面积置换率的计算，当基础面积较大时，实际的布置桩距对理论计算采用的置换率的影响很小，因此当基础面积较大或条形基础较长时，可以单元面积置换率替代。
7.9.8 多桩型复合地基变形计算在理论上可将复合地基的变形分为复合土层变形与下卧土层变形，分别计算后相加得到，其中复合土层的变形计算采用的方法有假想实体法、桩身压缩法、应力扩散法、有限元法等，下卧土层的变形计算一般采用分层总和法。理论研究与实测表明，大多数复合地基的变形计算的精度取决于下卧土层的变形计算精度，在沉降计算经验系数确定后，复合土层底面附加应力的计算取值是关键。该附加应力随上述复合地基沉降计算的方法不同而存在较大的差异，即使采用应力扩散一种方法，也因应力扩散角的取值不同计算结果不同。对多桩型复合地基，复合土层变形及下卧土层顶面附加应力的计算将更加复杂。
    工程实践中，本条涉及的多桩复合地基承载力特征值f_spk可由多桩复合地基静载荷试验确定，但由其中的一种桩处理形成的复合地基承载力特征值f_spk1的试验，对已施工完成的多桩型复合地基而言，具有一定的难度，有经验时可采用单桩载荷试验结果结合桩间土的承载力特征值计算确定。
    多桩型复合地基承载力、变形计算工程实例：
    1. 工程概况
    某工程高层住宅22栋，地下车库与主楼地下室基本连通。2号住宅楼为地下2层地上33层的剪力墙结构，裙房采用框架结构，筏形基础，主楼地基采用多桩型复合地基。
    2. 地质情况
    基底地基土层分层情况及设计参数如表23。

表23 地基土层分布及其参数

    考虑到工程经济性及水泥粉煤灰碎石桩施工可能造成对周边建筑物的影响，采用多桩型长短桩复合地基。长桩选择第12层细砂为持力层，采用直径400mm的水泥粉煤灰碎石桩，混合料强度等级C25，桩长16.5m，设计单桩竖向受压承载力特征值为R_a＝690kN；短桩选择第10层细砂为持力层，采用直径500mm泥浆护壁素凝土钻孔灌注桩，桩身混凝土强度等级C25，桩长12m，设计单桩竖向承载力特征值为R_a＝600kN；采用正方形布桩，桩间距1.25m。
    要求处理后的复合地基承载力特征值f_ak≥480kPa，复合地基桩平面布置如图12。
    3. 复合地基承载力计算
      1）单桩承载力
    水泥粉煤灰碎石桩、素混凝土灌注桩单桩承载力计算参数见表24。

表24 水泥粉煤灰碎石桩钻孔灌注桩侧阻力和端阻力特征值一览表

    水泥粉煤灰碎石桩单桩承载力特征值计算结果R₁＝690kN，钻孔灌注桩单桩承载力计算结果R₂＝600kN。
      2）复合地基承载力

        （16）

式中：m₁＝0.04；m₂＝0.064
     λ₁＝λ₂＝0.9；
     R_a1＝690kN、R_a2＝600kN；
     A_P1＝0.1256、A_P2＝0.20；
     β＝1.0；
     f_sk＝f_ak＝180kPa（第6层粉土）。

图12 多桩型复合地基平面布置

    复合地基承载力特征值计算结果为f_spk＝536.17kPa，复合地基承载力满足设计要求。
    4. 复合地基变形计算
    已知，复合地基承载力特征值f_spk＝536.17kPa，计算复合土层模量系数还需计算单独由水泥粉煤灰碎石桩（长桩）加固形成的复合地基承载力特征值。

f_spk1＝0.04×0.9×690/0.1256＋1.0×（1－0.04）×180＝371kN       （17）

    复合土层上部由长、短桩与桩间土层组成，土层模量提高系数为：

       （18）

    复合土层下部由长桩（CFG桩）与桩间土层组成，土层模量提高系数为：

       （19）

    复合地基沉降计算深度，按建筑地基基础设计规范方法确定，本工程计算深度：自然地面以下67.0m，计算参数如表25。

表25 复合地基沉降计算参数

    按本规范复合地基沉降计算方法计算的总沉降量值：s＝185.54mm
    取地区经验系数ψ_s＝0.2
    沉降量预测值：s＝37.08mm
    5. 复合地基承载力检验
      1）四桩复合地基静载荷试验
    采用2.5m×2.5m方形钢制承压板，压板下铺中砂找平层，试验结果见表26。

表26 四桩复合地基静载荷试验结果汇总表

      2）单桩静载荷试验
    采用堆载配重方法进行，结果见表27。

表27 单桩静载荷试验结果汇总表

    三根水泥粉煤灰碎石桩的桩竖向极限承载力统计值为1380kN，单桩竖向承载力特征值为690kN。三根素混凝土灌注桩的单桩竖向承载力统计值为1200kN，单桩竖向承载力特征值为600kN。
    表26中复合地基试验承载力特征值对应的沉降量均较小，平均仅为8mm，远小于本规范按相对变形法对应的沉降量0.008×2000＝16mm，表明复合地基承载力尚没有得到充分发挥。这一结果将导致沉降计算时，复合土层模量系数被低估，实测结果小于预测结果。
    表27中可知，单桩承载力达到承载力特征值2倍时，沉降量一般小于10mm，说明桩承载力尚有较大的富裕，单桩承载力特征值并未得到准确体现，这与复合地基上述结果相对应。
    6. 地基沉降量监测结果
    图13为采用分层沉降标监测方法测得的复合地基沉降结果，基准沉降标位于自然地面以下40m。由于结构封顶后停止降水，水位回升导致沉降标失灵，未能继续进行分层沉降监测。
    “沉降-时间曲线”显示沉降发展平稳，结构主体封顶时的复合土层沉降量约为12mm～15mm，假定此时已完成最终沉降量的50％～60％，按此结果推算最终沉降量应为20mm～30mm，小于沉降量预测值37.08mm。

图13 分层沉降变形曲线

7.9.11 多桩型复合地基的载荷板尺寸原则上应与计算单元的几何尺寸相等。