摘要：長短樁復合地基是我國土木工程界近年來在實踐中逐漸發展的一種新型地基處理形式。工程實踐證明這種新型復合地基在減小基礎沉降，協調地基承載力與變形關系方面具有較好的技術經濟效益。然而，長短樁復合地基的設計理論目前仍處于研究階段，現行規范中尚無有關其強度及變形的具體計算方法。為推動該項技術的發展，本文建議進行大量的現場試驗研究，不但可發展完善其理論，為相關規范制訂提供依據，也可以指導工程實踐應用。
　　關鍵詞:長短樁復合地基，作用機理，承載性能，承載力計算
　　隨著信息產業時代到來和計算機高新科技的快速發展，在土木工程建設中新型施工設備和方法更新速度加快，工程建設規模也日益擴大，加之各地區地質條件復雜，對地基基礎逐漸提出了更高的要求。于是，長短樁復合地基應運而生，它是我國土木工程界近年來在實踐中逐漸發展的一種新型地基處理形式，其充分發揮了天然土體的承載能力，同時減少了沉降，即滿足了上層建筑結構要求，又減少了打樁對于周圍環境的影響，同時大大地降低了地基成本。眾多工程實踐證明這種新型復合地基在減小基礎沉降，協調地基承載力與變形關系方面具有較好的技術經濟效益[1]。
　　1長短樁復合地基的作用機理
　　長短樁復合地基因長樁和短樁的間作設置，在復合地基中形成三個不同作用的工作區域，即以提高承載力為主的長、短樁聯合工作區（1區），以減少沉降為目的的長樁工作區（2區），承受樁體荷載的持力土層（3區），三者共同作用，以提高淺層地基承載力、減少地基沉降量，形成良好的長短樁復合地基[2]。具體如圖1所示。
　　                        
　　圖1：長短樁復合地基作用機理
　　1.1長樁的作用機理
　　在長短樁復合地基中，長樁的主要作用是提高承載力、控制沉降量，它將荷載通過樁身向地基深處傳遞，減少壓縮層變形，同時對柔性短樁起到“護樁”作用，并與短樁一起抑制地基周圍土體的隆起。在1區深度范圍內，樁體間將具有較明顯的“挾持”和“遮擋”效應，樁間土體和樁體共同沉降；而在2區的長樁，由于土體和樁體不能同時沉降，其樁尖對樁端土體將有相當的刺入量[3]。
　　1.2短柱的作用機理
　　當基底以下存在較厚的軟弱土層時，采用短柱對該區域土層進行加固，可提高基底軟弱土層的承載力；若基底以下存在上、下兩層較為理想的樁端持力層，將長、短樁分別落在下、上兩層樁端持力層，充分發揮上下兩層樁端持力層的特性，利用短柱提高復合地基的承載力，通過長樁減少變形，在滿足設計要求的同時減少地基處理的工作量，達到經濟合理的效果。
　　1.3褥墊層的作用機理
　　褥墊層在復合地基中有著極為重要的作用，可以有效地調整復合地基的樁土荷載分配，充分發揮土體的承載能力特別是發揮淺層土體的承載作用。由于墊層的流動性，樁在荷載作用下產生的應力集中使墊層發生側向流動而產生向上刺入，結果讓樁土間的應力重新分配，從而提高地基的承載性能，調節變形。
　　2長短樁復合地基承載性能分析
　　2.1樁應力特性
　　長短樁復合地基的長樁應力分布，和一般剛性樁復合地基分布相同，樁身最大應力不在樁頂，而在樁頂以下一定深度處。這是因為在復合地基中，承臺與樁頂之間設置了褥墊層，在承受上部荷載時，因長短樁變形模量大于樁間土，應力集中明顯，樁頂在褥墊層中產生應力塑性區，隨著荷載增加，樁將產生向褥墊層的“上刺入”，造成在復合地基樁土上部某一深度范圍內豎向方向上，土體位移大于樁頂位移。
　　2.2樁土應力、樁土應力比
　　長樁和短柱的樁頂應力和樁土應力比一般均隨總荷載的增加而增加，并且變形剛度大的長樁的樁頂應力和樁土應力比明顯大于短柱樁土應力比。在加載過程中，長短樁樁頂應力比變化不大[4]。
　　2.3樁土荷載分擔比
　　樁間土的荷載分擔比隨著復合地基總荷載的增加而逐漸減少，而樁的荷載分擔比則隨總荷載的增加而逐漸增加。這說明褥墊層存在，樁間土在加載初期就發揮了較大的作用，樁的承載力及其在復合地基中的作用，需要達到一定荷載后才逐漸發揮出來。變形剛度較大的長樁的荷載分擔比較大，而變形剛度較小的短樁的荷載分擔比較小，兩類樁的荷載分擔比均隨荷載的增加逐漸增加。
　　3長短樁復合地基承載力計算分析
　　3.1長樁協力模式下承載力計算分析[5]
　　根據剛性樁復合地基設計的理論和工程實踐，并參照同一樁長復合地基承載力計算的方法計算長短樁復合地基的承載力，基本方法是將經短柱加固后的復合地基視為長樁復合地基的“樁間土”。具體方法如下：
　　（1）短樁復合地基（即“樁間土”）的承載力可用下面的公式估算：
　　式中，—短柱復合地基承載力標準值，kPa；—天然地基承載力標準值，kPa；—短柱分擔的總面積，m2；—短柱截面總面積，m2；—樁間土強度提高系數；—樁間土強度發揮度，對一般工程=0.9~1.0；對重要工程或變形要求高的建筑物，=0.75~0.9；—短柱承載力標準值，kN。
　　（2）長樁復合地基承載力可用下面的公式估算：
　　式中，—長短樁復合地基承載力標準值，kPa；—短柱復合地基承載力標準值，kPa；—長樁分擔的總面積，m2；—長樁截面的總面積，m2；—長樁承載力標準值，kN。
　　（3）短樁、長樁單樁承載力標準值可按下式計算，取其中較小者：
　　
　　
　　式中，—折減系數，取0.30~0.33；—樁體28天立方體試塊強度，kN/m2;
　　—單樁截面面積，m2；—樁的周長，m；—第i層土與土性和施工工藝有關的極限側阻力，kPa，按建筑樁基技術規范有關規定取值；—第i層土厚度；—與土性與施工工藝有關的極限端阻力，kPa，按建筑樁基技術規范有關規定取值；—安全系數，取2.0。
　　（4）承載力的修正。由于復合地基的基礎一般有較大的埋深，而復合地基荷載試驗一般是在設計基底標高處進行的，因此對復合地基的承載力標準值進行修正后，才得到承載力標準值。根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）中第3.0.4條規定，地基承載力標準值進行修正時，基礎寬度的地基承載力修正系數取零，基礎埋深的地基承載力修正系數應取1.0，則經深度修正后長短樁復合地基承載力標準值為：
　　式中，—經深度修正復合地基承載力標準值，kPa；—基底以上土的加權平均重度，kN/m2，地下水位以下取負重度；—基礎埋深，m。
　　3.2長樁控沉的承載力計算分析
　　通過長樁控沉的長短樁復合地基設計的目的在于當淺層短樁復合地基承載力基本能夠滿足上部荷載的要求，而地基深層為壓縮性較高的土，在上部荷載作用下地基變形將導致基礎產生過大的沉降量，而通過設置適當數量的長樁來控制和減少基礎的沉降量。此類復合地基的承載力具體設計如下：
　　（1）長短樁復合地基的極限承載力的計算公式：
　　式中，—長短樁復合地基的極限承載力，kN；—長樁的樁數；—修正系數，軟土中可取近似值1.0；—分別為長樁單樁的極限側阻力和極限端阻力，kN；—基底處短樁復合地基的極限承載力，kPa；—基底面積，m2。
　　(2)短樁復合地基的極限承載力可用下面的公式估算：
　　式中，—短柱復合地基的極限承載力，kPa；—天然地基極限承載力，kPa；—短柱分擔的總面積，m2；—短柱截面總面積，m2；—樁間土強度提高系數；—樁間土強度發揮度，對一般工程=0.9~1.0；對重要工程或變形要求高的建筑物，=0.75~0.9；—短樁極限承載力，kN。
　　(3)長、短樁極限承載力的計算可參考3.1(3)中的公式。
　　(4)現有長短樁復合地基的安全系數的確定方法一般不考慮樁、土分擔以及樁、土各自安全系數取值的影響，常常籠統取2.0。
　　4結論與展望
　　（1）長短樁復合地基在減小基礎沉降，協調地基承載力與變形關系方面具有較好的技術經濟效益
　　（2）長短樁復合地基是一種以短樁控制承載力、長樁協力或控制沉降、樁間土調節荷載分配的新型地基處理方法。
　　（3）長短樁復合地基的理論研究還不充分，建議進行大量現場試驗獲得豐富的原始數據，以發展理論和指導工程應用。
　　參考文獻
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　　[4]許紅.剛性基礎下長短樁復合地基承載力試驗研究[J].鄭州：鄭州大學，2007
　　[5]鄧超，龔曉楠.長短樁復合地基在高層建筑中的應用[J].建筑施工，2003，25（1）