多桩型复合地基设计计算方法探讨 Study on the Calculation Method of Multi-type-pile Composite Subgrade
闫明礼1，王明山1，闫雪峰2，张东刚1
（1.中国建筑科学研究院地基所，北京 100013；2.冶金部建筑研究总院地基所，北京 100088）
摘要：本文讨论了多桩型复合地基及其复合模量的基本概念。介绍了多桩型复合地基承载力和变形的计算方法。
关键词：多桩型复合地基，复合模量，承载力，变形
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：
作者简介：闫明礼（1942- ），男，河北乐亭人，研究员，博士生导师，国际土力学会会员，《岩土工程学报》编委，《地基处理》杂志编委，1966年毕业于天津大学水港专业，1981年获中国建筑科学研究院岩土工程专业硕士学位，现在中国建筑科学研究院地基所从事土的工程性质、地基处理等领域的研究开发工作。
Yan Ming-li1, Wang Ming-shan1, Yan Xue-feng2, Zhang Dong-gang1
(1. China Academy of Building Research, Beijing 100013; 2.Central Research Institute of Building &Construction, IMM Beijing 100088)
Abstract: The authors discuss the basic conception about multi-type-pile composite subgrade and composite modulus, and recommend the calculational methods on bearing capacity and deformation.
Keywords: Multi-type-pile composite subgrade, composite modulus, bearing capacity, deformation
1 前言
复合地基中的纵向增强体习惯上称作桩，由两种或两种以上桩型组成的复合地基称为多桩型复合地基。比如，对可液化地基，为消除地基液化，可采用振动沉管碎石桩或振冲碎石桩方案。但当建筑物荷载较大而要求加固后的复合地基承载力较高，单一碎石桩复合地基方案不能满足设计要求的承载力时，可采用碎石桩和刚性桩（如CFG桩）组合的多桩型复合地基方案。这种多桩型复合地基既能消除地基液化，又可以得到很高的复合地基承载力。
又如，当地基土有两个好的桩端持力层，分别位于基底以下深度为Z1（Ⅰ层）和Z2（Ⅱ层）的土层，且Z1＜Z2。在复合地基合理桩距范围内，若桩端落在Ⅰ层时，复合地基不能满足设计要求。若桩端落在Ⅱ层时，复合地基承载力又过高，偏于保守。此时，可考虑将部分桩的桩端落在Ⅰ层上，另一部分桩的桩端落在Ⅱ层上，形成长短桩复合地基。
采用CFG桩复合地基方案，有时会发现基底下部分土质较差，需用水泥土桩补强，以调整整个复合地基承载力和模量的均匀性，也形成了多桩型复合地基。
工程中单一桩型复合地基的设计计算方法相对比较成熟。但对于两种或两种以上桩型的多桩型复合地基、长短桩复合地基承载力和变形如何计算，还需要做进一步工作。本文将就此进行探讨。
多桩型复合地基和长短桩复合地基设计计算方法完全相同。用于多桩型复合地基的计算公式，对长短桩复合地基也适用。
2 多桩型复合地基承载力计算
为研究方便，将复合地基中荷载分担比高的桩型定义为主控桩（桩的模量相对较高，桩相对较长）。其余桩型为辅桩，并按荷载分担比由大到小排序。工程中常用的是两种桩型组成的复合地基（或长短桩复合地基）。
下面先就两种桩型组成的复合地基承载力计算公式进行推导，并可推广到两种以上桩型的复合地基。基本思路为：
（1）由天然地基和主控桩复合形成复合地基，视为一种新的等效天然地基，其承载力特征值为fspk1。
（2）将等效天然地基和辅桩复合形成复合地基，求得复合地基承载力即两种桩型复合地基承载力。
具体推导如下：
基础下天然地基土的承载力特征值为fak。主控桩的断面面积为Ap1，平均面积置换率为m1，单桩承载力特征值为Ra1。则主控桩和天然地基形成的复合地基承载力特征值为