复合地基形成条件及影响因素

在荷载作用下，桩体和桩间土共同承担上部结构传递来的荷载是复合地基的本质。然而如何设置桩体以保证桩体与桩间土能够共同承担上部结构荷载是有条件的，这也是在地基中设置桩体能否形成复合地基的条件。在荷载作用下，桩体与桩间土通过变形协调共同承担荷载作用是形成复合地基的基本条件。

图 3.1.9

如图3.1.9所示的复合地基、桩体的上端顶着刚度很大的基础底板，桩体的下端支承在不可压缩的下卧土层上。图中的E_p为桩体模量，E_s1为桩间土模量，E_p＞E_s1。在承台荷载作用下，开始桩体和桩间土中竖向应力的大小大致上按两者的模量比分配，但是随着土体产生蠕变，土中应力不断减小，而桩体中应力逐渐增大，荷载向桩体转移。若E_p＞E_s1，桩间土承担的荷载比例极小，特别是若遇地下水位下降等因素，桩间土进一步压缩，桩间土可能不再承担荷载。这样桩体与桩间土体难以形成复合地基共同承担上部荷载。

如图3.1.10所示的复合地基的特点是E_p＞E_s1，E_p＞E_s2，其中E_p为桩体模量，E_s1为桩间土模量，E_s2为加固区下卧层土体模量或加固区垫层模量。

图 3.1.10

图3.1.10a中桩体的上端为刚度很大的基础底面，是不可压缩的，桩体的下端压在下卧层的土体上、下卧层土体的模量为E_s2是可压缩的、桩体能刺入下卧层内。

图3.1.10b中桩体的下端为不可压缩的下卧层土体，桩体的上端有一垫层，垫层的模量E_s2是可压缩的、桩体能刺入垫层内。

在图3.1.10a和b中，在承台传递的荷载作用下，桩体和桩间土的变形是可以协调的，能达到桩体和桩间土共同承担荷载作用，形成复合地基。(www.xing528.com)

对于散体材料桩体，在荷载作用下桩体产生侧向鼓胀变形，这种桩体的侧向鼓胀变形使得地基在压缩过程中桩体和桩间土之间的变形协调，可保证桩体和桩间土共同承担荷载形成复合地基。

当桩体为有粘结强度材料时，特别是对刚度较大的桩体，保证桩体与桩间土共同承担荷载的最好条件是如图3.1.11所示的情况，即刚度较大的桩体能向上刺入褥垫层，向下刺入下卧土层。

在荷载作用下，若下卧层的土体是可压缩的，能保证桩体和桩间土的沉降量相等，这时二者能共同承担荷载，形成复合地基。或在基础下设置垫层，虽然桩体和桩间土的沉降量不等，但通过垫层的协调，使得二者共同承担荷载，同样可形成复合地基。此时，桩和桩间土的变形协调是通过上部的垫层、桩端部土体以及各自的压缩量来协调分担荷载的。

图3.1.11 桩土相对变形示意图

如果桩和桩间土初期能够共同承担荷载，但由于设置或环境等原因，随着土体的变形，土中应力不断减小而桩体应力不断增大，荷载向桩体转移，导致桩间土的进一步压缩使得桩间土几乎不分担荷载，则无法形成复合地基。在这种情况下以复合地基进行设计是不安全的，高估了桩间土的承载能力，降低了复合地基的安全度。

采用散体材料桩在各种情况下均可形成复合地基。采用粘结材料，特别是采用半刚性桩形成的复合地基需要重视复合地基的形成条件。

地基中设置强度和刚度较高的桩体时，复合地基是由桩体、桩间土和铺设在顶部的褥垫层构成的。由桩体与桩间土和褥垫层共同承受上部结构荷载。