專利名稱：非線性多元復合樁基的制作方法
技術領域：
本發明屬于土木工程領域。
背景技術：
傳統的常規樁基設計通常采用群樁基礎，由樁來承擔全部荷載，不考慮或較少地考慮土的承載作用，這樣的設計雖然安全但不經濟；復合樁基屬于疏樁基礎，樁的數量通常較少，可以考慮樁間土的承載作用，一般按照沉降變形控制設計，但應用于軟土地基的建筑設計一般不超過8層。
對于宰金珉等提出的非線性復合樁基，其適用條件之一是要求天然地基滿足率ψ＝faA/Q≥0.5，對于軟土地基(一般ψ＜0.5)，不能滿足該方法設計條件。目前學術界的普遍觀點是軟土地基承載力低，在工程設計時應采用常規樁基的設計方法。
筆者通過工程設計比較發現，對高層建筑的軟土地基(ψ＜0.5)采用復合地基與卸荷減沉樁組合的方法進行設計，同樣可以保證足夠的安全度和滿足沉降要求，并能大幅度降低造價，因此該方法大大拓展了非線性復合樁基理論的適用范圍，極具工程應用推廣價值。由于采用了多種樁型，而且長樁的單樁承載力設計值突破了線性范圍，因此該樁基型式可稱之為——非線性多元復合樁基，適用于各種軟土地基上的高層及超高層建筑。
發明內容
非線性多元復合樁基是采用了多種樁型，單樁承載力設計值突破特征值的一種新型樁基型式。設計時根據荷載分布情況，將基底劃分為若干對稱單元或非對稱單元。各單元采用少量長樁進行卸載，剩余荷載由短樁和土組成的復合地基承擔，總體安全度大于2，總的沉降以保證長樁極限承載力基本發揮為上限。
一)非線性多元復合樁基技術特征(參見圖1～圖7)1.長樁長度L≥10m，數量較少。單樁為摩擦樁或端承作用較小的端承摩擦樁；成樁方法為預制樁或質量可靠的灌注樁。
2.短樁長度L＝3～10m，數量較多，可選擇沉管樁、CFG樁、水泥土樁或異型樁等。
3.平面上分成若干單元，單元主要有非對稱布樁和對稱布樁二種形式，非對稱布樁單元中的長樁主要布置在柱下或墻下荷載較大的部位，樁頂設置倒梯形承臺。對稱布樁單元中的長樁布置在單元中心位置，筏板厚度較大時可不設承臺。
4.長樁的長度或截面尺寸可調，依據卸載量大小確定。
5.短樁和天然地基組成復合地基，在復合地基和基底之間，鋪設一定厚度的砂石墊層(一般取0.3m)，用以調節樁與上之間的荷載分配。
6.長樁起卸荷減沉作用，故稱卸荷減沉樁(又稱塑性支承樁)，單樁按0.8～0.9倍極限承載力設計。
7.非線性多元復合樁基總體安全度大于2，總沉降以長樁極限承載力基本發揮為上限，一般控制在20～30mm，差異沉降很小，一般在10mm以內。
8.該方法適用于軟土地基的多層及高層建筑。
二)非線性多元復合樁基設計方法1、劃分單元，確定長樁卸載方案。
根據建筑底板柱荷載的分布情況將基底平面分成若干個單元，根據柱荷載的設計卸載量大小確定卸荷樁的合理組合，分擔給復合地基的剩余荷載一般小于其承載力特征值，呈中央略小周邊略大的分布，以獲得均勻的沉降變形。單個卸荷樁的承載力設計值一般是其極限承載力的0.8～0.9倍。
2、確定復合地基方案。
短樁的單樁承載力取(1)(2)二式計算結果的小值Ra＝u∑qsili+αqcAP(1)樁身強度Ra＝ηfcAp(2)復合地基承載力特征值為fsp,k=mRaAp+(1-m)fs,k]]>利用下式對復合地基承載力進行深度修正fsp＝fsp，k+γm(d-0.5)上述公式中各參數的含義見有關規范。
3、進行復合樁基的總體安全度驗算。
考慮基礎埋深(d)的補償作用，總體承載力安全度Fs=2fspAsp+ΣPuiΣNi-γmdA]]>要求Fx≥2.0，一般取2.5左右。
4、進行復合樁基的沉降驗算。
長樁達到承載力極限狀態的沉降值一般在40mm左右(摩擦樁只需10mm)，達到0.8～0.9Pu的沉降值一般在20～30mm，因此復合地基的沉降宜控制在20～30mm，復合地基沉降計算方法如下
復合地基Esp=ξEs=fsp,kfs,kEs]]>復合地基沉降S=ΨsP0Σziα‾i-zi-1α‾i-1Esi]]>Esi在加固深度范圍取短樁與土的復合當量壓縮模量，P0為卸載后的剩余分布荷載均值。
5、承臺及筏板設計1)非對稱布樁單元柱下樁數量一般不大于3根，一般可按梁板式設計樁筏基礎，將長樁布置在柱下和柱周梁下，多根樁時可在樁頂設置倒梯型承臺。
2)對稱布置單元可不設承臺，長樁間距一般不小于6D，筏板厚度要求能滿足抗沖切、抗沖剪要求。
6、利用靜載試驗資料進行校核對卸載樁組合中的不同規格的各型樁做靜載試驗，根據靜載試驗曲線確定各種樁的極限承載力及相應的沉降變形，并對設計卸載方案進行校核，有出入時則修改設計方案。
進行短樁及復合地基的靜載試驗，并對復合地基承載力特征值進行校核。
三)非線性多元復合地基經濟特征非線性多元復合樁基是一種超規范的新型基礎，經過多個工程項目的設計比較，采用該方法進行設計，在保證足夠安全度和滿足沉降要求的同時，樁基造價較常規方法設計的樁基節省一半以上，因而極具推廣應用價值。
四
圖1非線性多元復合樁基非對稱單元組合平面示意2、圖3、圖4非線性多元復合樁基對稱單元組合平面示意5非線性多元復合樁基非對稱單元組合A-A#剖面示意6非線性多元復合樁基對稱單元組合B-B#剖面示意7非線性多元復合樁基非對稱單元組合C-C#剖面示意中1——承臺 2——筏板 3——砂石墊層 4一短樁 5——長樁五具體實施方式
長樁和短樁二種樁型的實施方式采用目前普遍采用的施工工法。一般先打長樁，再打短樁，長樁要求定位準確。
權利要求
1.本發明新技術的特征A.長樁數量較少，樁長一般大于10m，起到卸荷減載作用，單樁按0.8～0.9倍極限承載力設計，主要布置在柱下或墻下荷載較大的部位，樁頂嵌入承臺或筏板。單樁為摩擦樁或端承作用較小的端承摩擦樁；成樁方法為預制樁或質量可靠的灌注樁。B.短樁數量較多，樁長一般在3～10m間，可按土質條件選用沉管樁、CFG樁、水泥攪拌樁或異型樁等。C.短樁和天然地基組成復合地基，在復合地基和基底之間，鋪設一定厚度的砂石墊層(一般取0.3m)，用以調節樁與土之間的荷載分配。D.經過長樁和短樁處理后的地基，總體安全度大于2，總沉降以長樁極限承載力基本發揮為上限，一般小于50mm，差異沉降小于10mm。E.用材少，工期短，造價省。與常規樁基相比，工期縮短1/2，造價節省1/2以上。F.廣泛適用于軟土地基的多層及高層建筑。
2.請求保護范圍A卸荷減沉樁與復合地基的非對稱單元組合；B卸荷減沉樁與復合地基的對稱單元組合；；C非線性多元復合樁基的設計計算方法。D卸荷減沉樁與復合地基在同一場地的組合施工方法。
全文摘要
采用卸荷減沉樁(又稱塑性支承樁)與復合地基的組合技術設計的一種新型樁基礎，造價比常規樁基礎節省一半以上，廣泛適用于土木工程領域的多層、高層及超高層工業與民用建筑以及道路、橋梁等各種軟弱地基的處理。其主要技術特征1)樁的平面布置型式采用非對稱單元或對稱單元進行組合；2)長樁數量較少，主要布置在柱下(或墻下)荷載較大的部位或對稱單元中心位置，單樁為摩擦樁或端承摩擦樁；采用預制樁或質量可靠的灌注樁。3)短樁數量較多，可按土質條件選用沉管樁、CFG樁、水泥攪拌樁或異型樁等。4)短樁和土組成復合地基，表面鋪設一定厚度的砂石墊層。5)總體安全度大于2，總沉降小于50mm，差異沉降小于10mm。
文檔編號E02D27/16GK1974953SQ20051012654
公開日2007年6月6日 申請日期2005年11月28日 優先權日2005年11月28日
發明者李仁平 申請人:李仁平