一、復(fù)合地基的定義與分類
1.定義
天然地基在地基處理過(guò)程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體（天然地基土體）和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。
2.復(fù)合地基的分類
（1）按增強(qiáng)體方向和材料性質(zhì)分類
特點(diǎn)：樁體有較強(qiáng)粘聚力，但模量和剛度遠(yuǎn)比混凝土小，在大荷載作用下會(huì)變形過(guò)量甚至斷樁。
復(fù)合地基常用的形式
（2）按基礎(chǔ)剛度和墊層分類
剛性基礎(chǔ)與柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基承載性狀不同：柔性基礎(chǔ)下復(fù)合地基的樁土荷載分擔(dān)比要比剛性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基小，而其沉降要比剛性基礎(chǔ)大。
二、復(fù)合地基特點(diǎn)及形成條件
1.復(fù)合地基特點(diǎn)
（1）加固區(qū)是由基體和增強(qiáng)體兩部分組成，是非均質(zhì)、各向異性的。——區(qū)別于均質(zhì)地基。
（2）在荷載作用下，基體和增強(qiáng)體共同直接承擔(dān)荷載的作用。——區(qū)別于樁基礎(chǔ)。
2.復(fù)合地基的形成條件
形成條件：在荷載作用下，增強(qiáng)體與天然地基土體通過(guò)變形協(xié)調(diào)共同承擔(dān)荷載作用。
復(fù)合地基的組成：
墊層是保證形成復(fù)合地基的措施，但不是必要條件。
三、復(fù)合地基作用機(jī)理與破壞模式
（一）作用機(jī)理
1.擠密作用
砂樁、土樁、石灰樁、碎石樁等在施工過(guò)程中，由于振動(dòng)、擠壓、排土等原因，可對(duì)樁間土起到一定的密實(shí)作用。石灰樁具有吸水、發(fā)熱和膨脹特性，對(duì)樁間土同樣起到擠密作用。
2.加速固結(jié)作用
碎石樁、砂樁具有良好的透水性，可以加速地基的固結(jié)，水泥土類和混凝土類樁在一定程度上也可以加速地基固結(jié)。
3. 置換作用
4. 墊層和加筋作用
墊層作用主要是指在較厚的軟弱土層中，樁體沒(méi)有打穿該軟弱土層，這樣，整個(gè)復(fù)合地基對(duì)于沒(méi)有加固的下臥層起到墊層的作用，經(jīng)墊層的擴(kuò)散作用將建筑物傳到地基上的附加應(yīng)力減小，作用于下臥層的附加應(yīng)力趨于均勻，從而使下臥層的附加應(yīng)力在允許范圍之內(nèi)，這樣就提高了地基的整體抵抗力，減少了沉降。
加筋作用主要是指厚度不大的軟弱土層，樁體可穿過(guò)整個(gè)軟弱土層達(dá)到其下的硬層上面．此時(shí)，樁體在外荷載的作用下就會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而使樁間土承擔(dān)的壓力相應(yīng)減小，其結(jié)果與天然地基相比，復(fù)合地基的承載力會(huì)提高，壓縮量會(huì)減小，穩(wěn)定性會(huì)得到加強(qiáng)，沉降速率會(huì)加快，還可用來(lái)改善土體的抗剪強(qiáng)度，加固后的復(fù)合樁土層將可以改善土坡的穩(wěn)定性，這種加固作用即通常所說(shuō)的加筋作用。
（二）復(fù)合地基破壞模式
破壞過(guò)程：
（1）樁間土首先破壞引起復(fù)合地基全面破壞；
（2）樁體首先破壞引起復(fù)合地基全面破壞；
（3）樁體與樁間土同時(shí)發(fā)生破壞。
四、復(fù)合地基的常用概念
（一）面積置換率
1. 復(fù)合地基置換率（m）：樁體橫截面積（Ap）與該樁體所承擔(dān)的加固面積（A）的比值，m=Ap/A。
2. 布樁形式與面積置換率的關(guān)系
正方形布置：
網(wǎng)格狀布置：
等邊三角形布置：
（二）樁土應(yīng)力比
1．樁土應(yīng)力比（n）：在某一荷載作用下，單位面積上樁體和土體所受豎向平均應(yīng)力之比。
2．影響樁土應(yīng)力比的因素
（1）荷載水平；
（2）復(fù)合地基面積置換率：m增大，n減小。
（3）樁土模量比：樁土模量比增大，樁土應(yīng)力比近于線性增長(zhǎng)。
（4）原地基土強(qiáng)度：原地基土強(qiáng)度越高，n越小；原地基土強(qiáng)度低，n越大；
（5）樁長(zhǎng)：樁土應(yīng)力比n，隨樁長(zhǎng)增大而增大，但達(dá)到臨界值Lc后，n值幾乎不再增大；
（6）時(shí)間：n隨時(shí)間的延續(xù)逐漸增大，這是由于樁間土的固結(jié)和蠕變使荷載向樁體集中。
（三）樁土荷載分擔(dān)比
樁土荷載分擔(dān)比：樁、土分擔(dān)荷載的比例。
式中
Pp —— 樁承擔(dān)的荷載；
Ps —— 樁間土承擔(dān)的荷載；
P —— 總荷載。
樁土荷載分擔(dān)比和樁土應(yīng)力比的關(guān)系：
（1）已知樁土荷載分擔(dān)比
（2）已知樁土應(yīng)力比
（四）復(fù)合模量
定義：復(fù)合模量表征復(fù)合土體抵抗變形的能力，數(shù)值上等于某一應(yīng)力水平時(shí)復(fù)合地基應(yīng)力與復(fù)合地基相對(duì)變形之比。
式中
Ep——樁體壓縮模量；
Es——樁間土壓縮模量；
Esp——復(fù)合模量；
n——樁土應(yīng)力比；
m——置換率。
實(shí)際工程中，樁的模量直接測(cè)定比較困難。實(shí)用中可通過(guò)假定樁土模量比等于樁土應(yīng)力比，或者采用復(fù)合地基承載力的提高系數(shù)計(jì)算復(fù)合模量。
（1）樁土應(yīng)力比等于樁土模量比
式中 Es′——加固后樁間土模量。
（α——樁間土承載力提高系數(shù)）
（2）按承載力提高系數(shù)計(jì)算
式中 ζ——承載力提高系數(shù)
五、豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基承載力
（一）復(fù)合地基承載力由靜載荷試驗(yàn)確定
荷載試驗(yàn)的操作與天然地基時(shí)相同。當(dāng)實(shí)際基礎(chǔ)埋深與和壓板差別大時(shí)，應(yīng)作寬、深度修正。
（二）經(jīng)驗(yàn)公式估算法
豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基承載力計(jì)算通常有兩種思路：
（1）先分別確定樁體的承載力和樁間土承載力，根據(jù)一定的原則疊加這兩部分承載力得到復(fù)合地基的承載力；
（2）把樁體和樁間土組成的復(fù)合地基作為整體來(lái)考慮，通過(guò)地基滑弧穩(wěn)定分析法確定復(fù)合地基極限承載力。
1．采用單樁及樁間土承載力計(jì)算
式中
ppf —— 單樁極限承載力；
psf —— 天然地基承載力；
K1 —— 反映復(fù)合地基中樁體實(shí)際極限承載力與單樁極限承載力不同的修正系數(shù)，一般大于1.0；
K2 —— 反映復(fù)合地基中樁間土實(shí)際承載力與天然地基極限承載力不同的修正系數(shù)，根據(jù)具體工程情況確定，可能大于1.0，也可能小于1.0；
λ1 —— 復(fù)合地基破壞時(shí)，樁體發(fā)揮其極限強(qiáng)度的比例。若樁體先達(dá)到極限強(qiáng)度繼而引起復(fù)合地基破壞，則為1.0，若樁間土比樁體先達(dá)到極限強(qiáng)度，則小于1.0；
λ2 —— 復(fù)合地基破壞時(shí)，樁間土發(fā)揮其極限強(qiáng)度的比例。一般情況下，復(fù)合地基中往往樁體先達(dá)到極限強(qiáng)度，其值通常在0.4～1.0之間；
m —— 復(fù)合地基面積置換率。
若能有效確定復(fù)合地基中樁體和樁間土的實(shí)際承載力，而且破壞模式是樁體先破壞繼而引起復(fù)合地基全面破壞，則可采用下式計(jì)算：
式中
fspk ——復(fù)合地基的承載力特征值；
fpk ——樁體的豎向承載力特征值；
fsk ——樁間土加固后承載力特征值；
β——樁間土承載力折減系數(shù)。
（1）樁體承載力特征值的確定
a．對(duì)粘結(jié)材料樁復(fù)合地基，樁體承載力特征值可采用類似摩擦樁承載力特征值以及根據(jù)樁身材料強(qiáng)度分別計(jì)算，取小值。
式中
α——樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，不同的樁取值不同；
li ——按土層劃分的各段樁長(zhǎng)，對(duì)柔性樁，樁長(zhǎng)大于臨界樁長(zhǎng)時(shí)，計(jì)算樁長(zhǎng)取臨界樁長(zhǎng)值；
η——樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，0.2～0.33。
（2）對(duì)散體材料樁復(fù)合地基，樁體極限承載力主要取決于樁側(cè)土體所能提供的最大側(cè)限力。
式中
Kp——樁體材料的被動(dòng)土壓力系數(shù)；
σru——樁間土能提供的側(cè)向極限應(yīng)力。
計(jì)算樁側(cè)土體所能提供的最大側(cè)限力常用如下方法：
Brauns（1978年）計(jì)算式、圓筒形孔擴(kuò)張理論、Hughes和Withers（1974）計(jì)算式、 Wong H.Y.（1975）計(jì)算式 、被動(dòng)土壓力法等。
2．將樁體和樁間土組成的復(fù)合地基作為整體考慮，常用穩(wěn)定分析法計(jì)算。
圓弧分析法中，假設(shè)的滑弧常經(jīng)過(guò)加固區(qū)和未加固區(qū)。地基的強(qiáng)度應(yīng)分區(qū)計(jì)算。
未加固區(qū)采用天然土體強(qiáng)度指標(biāo)，加固區(qū)采用復(fù)合土體綜合強(qiáng)度指標(biāo)，也可分別采用樁體和樁間土的強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算。
六、復(fù)合地基沉降計(jì)算方法
復(fù)合地基總沉降量s:
式中 s1——加固區(qū)土體壓縮量，
s2——加固區(qū)下臥層土體壓縮量。
（1）復(fù)合模量法（Ec法）
（2）應(yīng)力修正法（Es法）
（3）樁身壓縮量法（Ep法）
