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桩-网复合地基沉降机理及设计方法研究 |
| 饶为国1，2，3 |
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| SETTLEMENT MECHANISM AND DESIGN METHOD OF PILE-NET COMPOSITE FOUNDATION |
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摘要 桩-网复合地基，是指天然地基在地基处理过程中，下部土体得到竖直向增强体——“桩”的加强从而形成桩-土复合地基加固区，而在该区上部得到水平向增强体——“网”的加强从而形成加筋-土复合地基加固区，并能使网-桩-土三者协同作用、共同承担荷载的人工地基。
在桩-网复合地基中，“桩”可以是任意的刚性桩或非刚性桩，论文以基于水泥为主要固化剂的深层搅拌桩为例开展研究，但其研究思路及一般结论适用于其他类型的桩。“网”是一个综合概念，是指具有加筋补强、均匀应力、提高承载力、减少沉降、稳固边坡、排水反滤、隔离渗透、增强抗疲劳能力等功能，并与所包裹或接触的土体共同作用的工程材料的总称。 这类材料包括土工合成材料和钢材(如钢丝网、钢片网、钢筋网、纵横布置的钢带等)，以及其他具有这些功能和特征的工程材料(如塑料板、胶合板、尼龙绳等)。
桩-网复合地基的基本组成部分为：(1) 上部路堤填土，(2) 上部网或由网组成的加筋土，(3) 中间砂石褥垫层或由网组成的复合网垫，(4) 下部一般为非刚性桩组成的桩土加固区，(5) 最下部的天然软土层或持力层。
论文针对桩-网复合地基这一课题开展研究工作，主要取得了以下成果：
(1) 在总结现有工程实践经验和理论研究成果的基础上，给出了桩-网复合地基的定义，揭示了桩-网复合地基的特点和应用前景，分析了桩-网复合地基的组成和协同工作机理，认为桩-网复合地基应是一个独立的地基处理技术体系。
(2) 根据网单元的受力平衡条件、路堤荷载特点及工后沉降机理，提出了桩-网复合地基桩土应力比计算公式。经理论分析发现：当上部荷载增大、桩间距增大、网垫刚度增大、桩间天然地基土承载力减小、工后沉降量减小时，应力比增大；反之则应力比减小。
(3) 基于薄板变形理论和Winkler弹性地基模型，提出了桩-网复合地基桩土加固区的工后沉降量计算公式。经理论分析发现：当上部荷载增大、桩间天然地基土刚度(或承载力)减小、桩间距增大、网垫刚度减小时，工后沉降量将增大；反之则工后沉降量减小；而以上部荷载及桩间天然地基土刚度对工后沉降的影响最为显著，桩间距等因素的影响不甚明显。
(4) 在深圳工地进行了工程现场试验，总结了观测仪器布置和网材铺设的工艺。现场试验结果和另外两个已竣工使用的实际工程，验证了论文提出的桩-土应力比、工后沉降量计算公式的合理可用性及其所反映规律的正确性。
(5) 把基于建筑地基的“按沉降控制设计”和“疏桩”观点，推广到路基情形，提出了“路基控制工后沉降的疏桩设计法”，结合算例说明了详细设计步骤。通过分析认为，这一推广是完全可行的，具有极大的技术经济价值和广阔的应用前景。
值得进一步开展的研究工作有：工后沉降占网的下凹最大挠度比例问题；网参与应力分配的程度及具体方式问题；路基条件下“控制工后沉降的疏桩设计”法的更深入验证、普遍推广及与该法相适应的计算机应用软件或其相关产品的研究开发问题等。
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| 关键词 ：
桩-网复合地基,
组成特点,
工作机理,
应力比,
工后沉降,
设计方法
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收稿日期: 2003-09-27
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