物基础产生附加沉降，另一方面是振动加速度直接作
2.3 地层对桩型和桩长组合的影响
用于邻近建筑物，造成安全危害。另外，每种工法都有
均质土中，对振密效果好的松散粉砂、填土和粉土 额定的施工长度。桩体的常用施工工艺、额定桩长及环
等，可采用振动沉管桩，既发挥桩体的置换作用，又改 保特点归纳于表1中，可供对比选择。
通 过 增 加 桩 顶 垫 层 的 模 量 来 提 高 桩 土 应 力 比 、 适 度 时，复合地基的强度和变形可能无法满足工程要求，若
发挥桩体作用。
桩端支承在Ⅱ层时，又偏于保守，此时可考虑采用长的
2.2 荷载对桩体材料和施工工艺的要求
刚性桩与短的柔性桩组合的方案，即短柔性桩支承在
组 合 桩 型 复 合 地 基 的 设 计 理 念 是 在 充 分 利 用 天 Ⅰ层，长刚性桩支承在Ⅱ层，充分利用不同刚度桩体的
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建筑技术 Architecture Technology
! 36 "#2005 $%! 3 & Vol.35 No.3
组合桩型复合地基中合理设置垫层和 桩体的几个要点*
1，2
2
1
周德泉 张可能 刘宏利
（1.长沙理工大学岩土工程研究设计所，410076；2.中南大学地学与环境工程学院，410083）
桩材和成桩工艺有很多，桩体可分为散体材料桩、 柔性桩（半刚性桩）和刚性桩三类。桩体刚度不同，桩身 荷载传递机理各异，形成的复合地基破坏模式也不同。 可以根据桩体的特点、地质条件和附加应力的传递规 律等选定桩体的几何尺寸、力学参数和施工工艺，将它 们加以组合，取长补短，优化设计。 2 合理设置褥垫和桩体的几个要点
组 合 桩 型 复 合 地 基 属 于 桩 体 复 合 地 基 的 一 种 ，由 不同材料、直径或长度的桩体、桩间土和褥垫层三部分 组成（图1），协调变形，共同承受基础传来的荷载，也称 为 组 合 型 复 合 地 基[1]、多 元 复 合 地 基[2] 、多 桩 型 复 合 地
图 1 组合桩型复合地基组成 周德泉,1967 年 1 月生,湖南宁乡人,长沙理工大学桥梁与结构工程学院,
况下，地基的强度提高幅值也依次增大。施工工艺对 环境的不良影响。例如施工预制桩和沉管灌注桩过程
桩 间 土 改 良 源 于 化 学 反 应 和 振 密 等 作 用 ， 前 者 与 固 中，桩周土受到强烈挤压，产生扰动和重塑，出现水平
化 剂 有 关 ，后 者 结 合 表 1 分 析 可 知 ，荷 载 较 小 时（ 如 和竖直向位移，表土隆起，噪声也很大；又如振冲法施
无
大 无 无 无
噪声
小 小 大 较小 大 很小 很小 小
很小
大 无 很小 无
废浆
较少 无 无 较少 少 无 较少 较少
较少
无 无 多 无
粉尘
无 无 无 无 无 多 无 无
无
无 无 无 无挤土强烈 强烈 强来自 少 强烈 无 无 无较少
强烈 强烈 无 较强
可成桩型
碎石桩 碎石桩 所有桩 石 灰 桩 、混 凝 土 桩 石 灰 桩 、混 凝 土 桩 水 泥 土 桩 、石 灰 土 桩 水 泥 土 桩 、石 灰 土 桩 “水 泥- 土 ”结 石 桩
以 ，桩 体 可 采 用 均 匀 布 桩 、外 强 内 弱 和 内 强 外 弱 三 种 12.8 mm[7]。实测和计算结果均表明，设计的组合桩型复
形式布置，方案的选定取决于以经济效益为目标函数 合地基沉降量小，工程效果好。
的优化设计。物理模型试验 [5]揭示出等长CFG桩 复 合
桩体材料有砂、渣土、碎 石 、生 石 灰 、二 灰 土 、石 灰 土 、
桩体施工常产生噪声超标、废弃浆液流失和粉尘
水 泥 土 、 水 泥 粉 煤 灰 碎 石 结 合 体 和 混 凝 土 等 ， 其 强 飞扬等污染，特别是在楼群密集的城镇建筑群中施工，
度、模量和置换作用由小到大。在其他条件相同的情 由于桩对土体的扰动、振动及挤土效应，造成了对周围
摘 要：组合桩型复合地基是一种新的地基基础形式，其垫层和桩体的几何、力学参数对性状有直接影响，
在 具 体 工 程 中 要 结 合 基 础 类 型 、荷 载 大 小 、场 地 地 质 条 件 和 环 保 要 求 ，合 理 选 择 垫 层 和 桩 体 材 料 、施 工 工 艺 、尺 寸
和布局，使设计的地基基础满足强度、变形和稳定性要求，充分发挥其显著的经济和技术优势。
的刚度要求较高；若从减少沉降差异的角度出发，显 mm，最小沉降量为4 mm，平均沉降量为6.2 mm，从地下
然 应 采 用“内 强 外 弱 ”的 布 桩 方 式 ，但 沉 降 量 略 有 增 室施工开始到第三层结构开始施工的沉降量约为1.5
加 ，基 础 弯 矩 最 小 ，对 上 部 结 构 的 刚 度 要 求 不 高 。 所 mm [6]，即 最 大 沉 降 量 约9.5 mm；最 终 沉 降 量 计 算 值 为
Key words：combined pile foundation；cushion；pile
组合桩型复合地基是一种超规范的地基基础新型 式，垫层和桩体的几何、力学参数直接影响其性状。如 何因地制宜选定垫层和桩体的材料、尺寸和施工工艺， 以充分发挥其显著的经济和技术优势，是建筑工程界 普遍关心的问题。本文结合其性状的影响因素与规律， 指出合理设置垫层和桩体的要点。 1 组合桩型复合地基的组成与特点
副 教 授,博 士,410076,长 沙 收稿日期 2004-10-18 * 湖南省教育厅科研项目(02C083)
基[3]或混合桩型复合地基[4]。相对于传统桩基，该复合地 基受力后，充分利用和发挥天然地基土的承载潜力，不 足部分由桩体补充，节省投资。
褥垫层是该地基的核心技术，它直接影响桩土应 力比、桩土荷载分担比、桩体和桩间土的承载力发挥度 等。这里所说的褥垫层是指设置在桩顶与基底之间的 分散材料，如级配碎石等，基础受压后，桩顶刺入垫层， 垫层可减少基础底面的应力集中，调整桩土荷载分担 比、桩土应力比和桩土水平荷载分担，保证桩土共同承 担荷载。
度 出 发 ，考 虑 减 少 角 桩 、边 桩 与 内 部 桩 之 间 反 力 的 差 工期和施工后进行了一年的沉降观测。
异，则应采 用“外 强 内 弱 ”的 布 桩 方 式 ，此 时 可 减 少 沉
图2 表 明 ，该 组 合 桩 型 复 合 地 基 沉 降 稳 定 快 ，且 从
降量，而差异沉降却增加，基础弯矩最大，对上部结构 施 工 第 三 层 到 竣 工 后 近3个 月 ， 实 测 最 大 沉 降 量 为8
ZHOu Dequan ZHANG Keneng LIu HongIi
Abstract： Combined pile foundation is a new form of foundation， behaviors of which are directly affected by the dimensional and mechanical parameters of the cushion and piles. In engineering practice， cushion and pile materials，construction technologies，dimensions and arrangements should be reasonably determined in consideration of foundation nature， load， geological condition and environmental requirements so that the designed foundation can meet the requirements of strength， deformation and stability， and its remarkable advantages in economy and technology be fully utilized.
中 、 低 路 堤 等 ） 可 采 用 水 泥 土 搅 拌 桩 或 沉 管 碎 石 桩 工时，由振冲器产生的振动波在土体中向四周传播，一
等 ；荷 载 较 大 时（如 高 层 建 筑 ）可 选 用 长 螺 旋 钻 管 内 方面由于砂土振动液化压密导致地面沉降对邻近建筑
泵 压 CFG 桩 或 混 凝 土 桩 。
表1 常用桩体施工工艺及环保特点
施工工艺
振冲法 干冲法 沉管法 冲击法 爆扩法 粉体喷搅法 深层搅拌法 旋喷法 长螺旋钻 管内泵压法 打入桩法 静压桩法 回转钻孔法 洛阳铲法
桩长 /m
≤10 ≤10 ≤24 ≤50 ≤12 ≤27 ≤27 孔深
≤30
≤50 ≤40 ≤80 ≤20
振害
较大 无 较大 较小 大 无 无 小
具体工程中，要在充分了解褥垫和桩体工作性状 的 基 础 上 ，结 合 基 础 类 型 、荷 载 大 小 、场 地 的 地 质 条 件 和 环 保 要 求 ，合 理 选 择 褥 垫 和 桩 体 的 材 料 、施 工 工 艺 、 尺寸和布局，使设计的地基基础满足强度、变形和稳定
2005 年第 3 期
组合桩型复合地基中合理设置垫层和桩体的几个要点
度增加而减少。对于刚性基础，刚度较大的桩体通过 液化指数较大的软弱土，可采用振动沉管碎石桩或振
垫 层 与 基 础 相 连 ， 以 充 分 发 挥 桩 间 土 承 受 荷 载 的 潜 冲碎石桩消除液化。此外，短的散体材料桩或柔性桩与
力 ，降 低 桩 土 应 力 比 ，故 可 通 过 调 整 垫 层 模 量 和 厚 度 长的刚性桩组合，顺应附加应力随深度的衰减规律，取
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性要求，并节省投资。 2.1 基础类型对垫层的要求
良 桩 间 土 ，一 举 两 得 ；对 于 Ip偏 低 的 粉 质 粘 土 和 密 度 很 大的粘性土，挤密效果不好，可采用长螺旋钻孔压灌工