建筑复合地基桩顶预刺入式褥垫层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑领域，特别是涉及一种建筑复合地基粧顶预刺入式褥垫层。
【背景技术】
[0002] 复合地基与天然地基、粧基同为建筑工程常用的三种地基基础形式。复合地基的 实质就是在地基土中设置粧体（也称增强体），使粧与粧间土共同承担上部结构荷载的一 种基础形式。
[0003] 复合地基由粧、土两部分组成，粧、土两者材料强度、刚度差异很大，等荷载作用 下，粧的变形远小于粧间土，两者的变形有较大差异。如图1所示若直接将粧体置于基础底 面，则在上部建筑荷载1的作用下，因为粧体2、粧间土 3之间的刚度差异，导致大部分上部 建筑荷载1经由粧体传递到地基深处，粧间土难以发挥承载作用。因此，如何实现粧体2、粧 间土 3变形协调，是实现粧、土共同作用是必须解决的问题，这一问题对于粧体强度较高的 刚性粧复合地基以及荷载较大的高层建筑，尤为重要。
[0004] 如图2所示，目前，工程上对于粧、土变形协调问题的解决方法，通常是在基础底 面4和粧体2顶部之间设置一个过渡的褥垫层5。褥垫层5 -般由碎石、砂石等材料组成， 厚度一般为100~300mm。褥垫层的基本原理在于，垫层由砂石等材料散粒材料组成，本身 具有一定的流动性和可挤密性。如图3所示，在荷载作用下，粧体2因为刚度远大于粧间土 3,粧体2顶部产生应力集中，粧体2的沉降小于粧间土，两者的变形差异形成一种粧顶相 对于褥垫层5的"向上刺入"，通过粧顶的这种相对"刺入"，粧体与粧间土的变形得以协调， 粧、土能够发挥各自的承载作用，实现粧、土共同作用。试验研宄和工程实践表明，复合地基 设置粧顶褥垫层，不仅可为粧与土的变形协调提供条件、形成复合地基，且具有对浅层软弱 土加固、缓解粧顶基础底面应力集中、基础减振等作用。
[0005] 褥垫层厚度，是复合地基设计的重要参数。研宄和工程实践发现，通过改变垫层 厚度，可以调节粧土应力比和粧、土荷载分担，一般情况下，垫层越厚，粧间土分担的荷载越 多、粧土应力比越小，反之，垫层越薄，粧体分担的荷载越多、粧土应力比越大。近一二十年 的工程实践证明，复合地基采用粧顶褥垫层技术，应用效果良好。
[0006] 但是，工程设计与应用仍然存在以下问题：
[0007] 通过改变粧顶褥垫层的厚度，虽然具有调节粧土应力比和粧、土荷载的作用，但这 种调节作用也存在局限性：一方面，当土质较差时，一般设置较薄的垫层，以实现粧承担较 高的荷载分担比例、保证粧的承载作用充分发挥，但垫层过薄，土的承载作用几乎不能发 挥，经济性不好，且垫层难以达到对加固浅层软弱土的目的，不尽合理；另一方面，土质较好 时，为充分发挥土的承载作用，一般设置较厚的垫层。然而，较厚的垫层使粧体的承载作用 发挥滞后，粧、土之间为实现变形协调，粧顶需要产生较大的向上刺入量，这种粧顶刺入量 是以复合地基整体沉降为代价的，因此，这种粧顶刺入降低增大复合地基的整体沉降。
【发明内容】
[0008] 本发明解决上述问题的一个或多个，提供了一种建筑复合地基粧顶预刺入式褥垫 层。
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种建筑复合地基粧顶预刺入式褥垫层，其包括 褥垫层本体61，褥垫层本体61覆盖在基础底面和粧体顶部之间，褥垫层本体61的底部设有 预刺入孔，预刺入孔的大小用于与粧体的顶部相吻合。
[0010] 其有益效果是，相对于复合地基常规粧顶垫层做法，大多为"齐平式"，即粧顶、粧 间土顶面垫层厚度只能相同。本发明的预刺入式褥垫层，预刺入孔的深度可根据具体工程 的荷载大小、土质条件、垫层材料性质，按照设计所需要达到的粧土应力比要求灵活调节； 也可在同一建筑的不同部位，结合采用不同的垫层厚度和预刺入深度，通过预刺入孔深度 的差异化控制，合理调节复合地基刚度、减小地基的差异沉降。
[0011] 在一些实施方式中，预刺入孔的预刺入深度Atci，根据土力学中的梅耶霍夫 (MeyerhofT)破坏机制，按极限平衡法计算得到。
[0012] 在一些实施方式中，预刺入孔的预刺入深度Atci的计算方法为：
[0013] 确定复合地基的粧土应力比n值及实测的垫层材料摩擦角#值，其中，粧土应力比 n的值可以根据设计需要达到的要求进行确定，垫层材料摩擦角史值可以实测得到；
[0014] 取0? 75~0? 85倍n值作为预刺入粧土应力比初值IV按照公式：
【主权项】
1. 建筑复合地基粧顶预刺入式褥垫层，其特征在于，包括褥垫层本体（6)，所述褥垫层 本体（6)覆盖在基础底面（4)和粧体（2)的顶部之间，所述褥垫层本体（6)的底部设有预 刺入孔（61)，所述预刺入孔（61)的大小用于与粧体（2)的顶部相吻合。
2. 根据权利要求1所述的建筑复合地基粧顶预刺入式褥垫层，其特征在于，所述预刺 入孔（61)的预刺入深度Atci，根据土力学中的梅耶霍夫（Meyerhoff)破坏机制，按极限平 衡法计算得到。
3. 根据权利要求2所述的建筑复合地基粧顶预刺入式褥垫层，其特征在于，所述预刺 入孔（61)的预刺入深度Atci的计算方法为： 确定复合地基的粧土应力比η值及实测的垫层材料摩擦角#值，其中，粧土应力比为 粧体顶部平均竖向应力σρ与粧间土顶部平均竖向应力σ 3的比值，η = σ p/〇s; 取0. 75~0. 85倍η值作为预刺入粧土应力比初值rv按照公式：
计算预刺入深度Δ t(l，其中，公式中d为粧体的直径，公式中A、B、C、D的取值按以下公 式分别计算：
4. 根据权利要求1所述的建筑复合地基粧顶预刺入式褥垫层，其特征在于，所述预刺 入孔（61)的平面分布位置与粧体（2)的平面分布位置一一对应，多个所述预刺入孔（61) 的深度不统一。
【专利摘要】本发明公开了一种建筑复合地基桩顶预刺入式褥垫层，其包括褥垫层本体，褥垫层本体覆盖在基础底面和桩体的顶部之间，褥垫层本体的底部设有预刺入孔，预刺入孔的大小用于与桩体的顶部相吻合。同时本发明公开了一种预刺入孔的计算方式。其有益效果是，相对于复合地基常规桩顶垫层做法，大多为“齐平式”，即桩顶、桩间土顶面垫层厚度只能相同。本发明的预刺入式褥垫层，预刺入孔的深度可根据具体工程的荷载大小、土质条件、垫层材料性质，按照设计所需要达到的桩土应力比要求灵活调节；也可在同一建筑的不同部位，结合采用不同的垫层厚度和预刺入深度，通过预刺入孔深度的差异化控制，合理调节复合地基刚度、减小地基的差异沉降。
【IPC分类】E02D33-00, E02D27-12
【公开号】CN104652462
【申请号】CN201510047247
【发明人】陶景晖
【申请人】江苏省建筑设计研究院有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月27日