对复合地基检测结果不满足承载要求的分析及处理
摘要：复合地基在建筑工程地基施工中已经成为一种常用的技术方案，复合地基是在基土中设置桩体或者加筋材料，借助挤密、固结、置换等作用强化地基的承载力，避免地基下沉。但复合地基会因为设计缺陷，桩体质量不达标，或者桩土结构不合理等因素，而导致其不能满足承载力要求，在这种情况下要通过试验掌握复合地基承载力缺口，增加桩体密度，改善桩土结构，进而弥补复合地基承载力不足的问题。
关键词：复合地基；检测结果；不满足承载要求；处理措施
引言：
复合地基由基土和桩体（或者加筋材料）构成，这两个组成部分都可提供一定的承载力，形成建筑物的基础施工平台。施工单位在复合地基施工结束之后需对其承载力做严格的检测，在工程实践中常常因为桩体质量不达标、设及不合理或者桩体数量不足等因素的制约，导致复合地基的承载力未达到施工需求。工程设计和施工单位需针对复合地基的特点，掌握造成其承载力不足的常见原因，然后制定出科学的处理对策。
一、复合地基及其作用机理
（一）复合地基
天然地基的承载力相对较差，于是在地基设计中在天然地基中设置加筋材料，或者采用其他类型的优质材料置换天然地基，最终形成复合地基，其特点是包括增强体和天然基土体两个部分，承载力上远超由基土构成的天然地基。复合地基类型多样，加筋土复合地基是在水平方向上设置加筋体，桩体复合地基是在天然基土中设置桩体，常用的桩体类型为CFG桩、旋喷桩、预应力管桩、水泥搅拌桩等。图1显示了常用复合地基的结构示意图，目前以竖直向增强复合地基应用最为广泛。复合地基与桩基础、均值地基的核心区别在于基土和增强体共同承担建筑物载荷。
图1 常用复合地基示意图
（二）复合地基的作用机理
1.挤密作用
复合地基中将桩基础打入地面，借助桩基的挤压作用提高基土的密实性，同时加密的基土又能对桩基础产生强大的反作用力，当上层建筑物载荷作用在桩基础上时可产生显著的摩擦阻力，并且借助摩擦力抵消建筑载荷。
2.加速固结作用
天然的基土虽然具有一定的含水量，但本身较为松散，难以形成良好的固结效果，正是因此，天然基土即使在夯实的基础之上也难以完全满足建筑物承载力需求，复合地基中使用的灰土桩、水泥搅拌桩、旋喷桩以及粉体喷射搅拌桩等都具备良好的粘结效果，可促进基土地基的固结作用，减少夯实地基所需的时间[1]。
3.置换作用
建筑物基础施工所在区域有可能存在粉土、软黏土、淤泥质土壤等软土地质，对建筑地基夯实非常不利，复合基地将加筋材料或者桩体置入基土中，起到置换不良土壤地质条件的作用，其在处理软土地质、粉土地质等方面起到了非常重要的作用。直接将不良基土挖除，然后置换成优质土壤，这种工程施工方法也是构建复合地基的有效措施。
4.垫层及加筋作用
垫层和加筋体是复合地基的重要组成部分，并非所有的复合地基都要设置专门的垫层，通常只对下卧层为软土的地基设置垫层，其作用是减少建筑物对地基的应力作用，使下卧层受力均匀，起到整体性的承载作用。加筋材料的应用也是应对软土地基的重要措施，加筋体与地下的持力层相接，建筑物载荷将通过加筋体更多的传递到坚硬的持力层上，减少了软土受力变形的风险，同时加筋体也能挤密软土[2]。
二、复合地基的承载力计算方法
地基的承载力是一个精确的数值，决定了上层建筑载荷的范围，在建筑工程项目地基施工中需精确设计复合地基的承载力，并且在基础施工结束之后要进行科学的检测。在施工之前可通过估算法获取承载力数值，施工结束之后采用静载荷试验来确定。
（一）静载荷试验方法
基本原理是在地基上铺设钢板，然后在其表面均匀地堆载载荷，直到周围土层出现明显变形时测得承载力。复合地基多为单桩或者多桩地基，压板尺寸以地基处理时的施工图为根据，如果为单桩，压板中心要与桩体中心重合，如果为多桩，压板中心应该与桩群中心重合。不同的桩体布置方式对单桩承担的受力面积计算影响显著，常见的桩体布置形式包括梅花桩、等边三角形桩、矩形桩等。在基土静压桩的数据处理阶段关键是要绘制出P-S曲线。
（二）承载力计算方法
复合地基的承载力可使用经验公式估算法来计算，具体的计算思路分为两种，其一是分别计算复合地基中桩体的承载力和桩间土的承载力，然后以特定的叠加原则将这两部分承载力综合在一起，其二是将桩体和桩间土作为一个统一的整体来计算承载力。
单桩及桩间土承载力计算公式为：，其中是单桩极限承载力，是天然地基承载力，K1是一种修正系数（反映复合地基中桩体实际极限承载力与单桩极限承载力之间的修正关系），K2反映桩间土极限承载力与天然地基极限承载力的修正系数[3]。为复合地基破坏时，桩体发挥极限强度的比例。为复合地基破坏时，桩间土发挥的极限强度比例。
复合地基沉降计算方法：复合地基作为建筑工程上层构筑物的主要承载结构，在实际工程项目中容易出现下沉或者不均匀沉降的情况，严重威胁到建筑工程的安全性，因此，需计算复合地基的沉降量。总沉降量S=S1+S2,其中S1`是加固区的土体压缩量，S2是加固区下卧层土体压缩量。其中加固区压缩量计算方法包括桩身压缩量法和分层总和法两个方面。其中桩身压缩量法的计算公式为，其中n是桩土应力比，m是复合地基面积置换率，P为总载荷。总体而言，在工程项目的不同阶段需采用计算和试验两种方式精确控制复合地基的承载力，设计阶段利用估算公式计算预期值，施工完成之后借助静载荷试验的方法测量实际值。
三、复合地基承载力不足的原因及处理措施
（一）项目基本情况
某建筑工程项目地上地下共计31层，地下部分为1层，剩余全部为地上建筑，建筑基础是由桩筏和基土构成的复合地基，桩为泥浆护壁钻孔灌注桩，筏板厚度为1.5m,桩筏的整体埋深达到了5.0m。桩体以矩形方式部署，间距为1.8×2.0m，每一根桩的长度均为32m，直径为650mm，设计极限承载力为4600kN。该项目施工区域的地质条件为黄河冲击平原 ，其基土主要包括粘性土、粉土以及粉砂，难以夯实成型，是典型的软弱土地基。并且项目中检测到地下水的水位较浅，基本分布在地下2.3～4.75m的范围之内，恰好在桩筏的埋深范围之内。该项目在复合地基施工结束之后对单桩承载力进行了检测，最终发现分布在4300kN～2700kN的范围之内，换言之，有一部分桩体并未达到设计的承载力，由此也反映出该项目的复合地基未能达到整体的设计标准，需采取进一步的加固处理措施[4]。
（二）问题原因排查
常见原因分析：1）勘察和设计不到位。建筑物地基施工之前需对地质条件开展深入的调查，明确基土类型、地下水深度以及基土含水量等基本参数，在这一基础之上才能科学地地设计出地基施工方案，即便是复合地基，其中可用的桩基础类型也非常丰富，并且有些
地质条件下还需设置专门的垫层。因此，如果勘察设计不到位将造成承载力不足；2）桩身承载力不符合要求。桩身承载力与桩径、桩体长度、制造工艺和质量等密切相关，即使是同一批次、统一规格的桩体，要存在一定的承载力差异；3）桩土结合状态。复合地基的承载力还受到桩体和桩土结合状态的影响，例如，桩的数量、桩体布置形式等。
项目单桩承载力不足的原因分析：该项目经过检查之后发现桩体的灌注质量并未达到设计要求，主要问题是沉渣和泥皮和普度过大，经过现场对桩体的检测，发现泥皮厚道在2～7cm之间，严重影响了单桩性能。符合地基承载力不达标的直接结果是建筑物主楼沉降量难以控制，存在较大的倾斜风险。
（三）地基加固措施
工程技术专家结合项目承载力要求，进一步分析复合地基的整体承载力，将单桩和桩间土综合起来检验，最终认定加固技术措施包括3个方面。第一，调整桩间距。在原本的矩形部署方式中设置一个位于矩形中心的桩体，作为补充地桩体，在这种情况下桩体数量有所增加，间距更小，密度更大。第二，提高桩体承载力的密集性，降低离散性。该项目原有设计方案存在桩承载力离散性过大的问题，增加桩体密度之后可有效提升承载力的集中度。
第三，全面提高桩体的垂直度，避免桩体倾斜度过大降低承载力。理论上讲，桩体垂直度越高，倾斜度越小，其承载力越接近设计值，倾斜之后的桩体容易在载荷作用下加剧倾斜速度，进而严重降低整体承载力。该项目在整改过程中加强了新桩体的垂直度控制。
四、结束语
复合地基承载力不足的常见原因是以下几点引起的：地质勘察不到位、设计不合理、桩体或者加筋材料质量不合格、桩土结构缺乏科学性等问题所导致的。那么施工单位在复合地基施工之前，就需要通过经验公式估算法计算出设计指标，在地基施工结束之后利用静载荷试验法测定实际的承载力数值，进而评估出复合地基的实际效果。如果承载力不足，可通过改善桩土结构、增加桩体密度的方式弥补复合地基承载力问题，为后续施工打好基础。
