2 現(xiàn)行復合地基沉降變形理論在不同剛度基礎下的復合地基中的應用
2.1 模型試驗應用結(jié)果
就不同剛度基礎下復合地基性狀進行過模型試驗。淤泥質(zhì)粘土中，采用靜壓成孔、分層回填法，制作直徑120mm、長2m、水泥摻入量18%的模型樁，樁底、樁身、樁頭埋沒測試元件與設備，用鐵板上加荷模擬剛性基礎、用相同底面積正臺形木斗、內(nèi)裝砂法模擬柔性基礎，置換率采用15%，分別進行了四組試驗，主要成果如下：
表1 剛性基礎下復合地基試驗結(jié)果
總荷載（kg） 樁荷載（kg） 土荷載（kg） 樁土荷載比 樁土應力比 計算變形（mm）
160320480640660 107.8232.0352.03950.0342.0 52.288.0128.0245.0318.0 2.0652.6362.7501.6121.075 11.7515.0015.659.176.12 0.721.251.954.9010.00
表2 柔性基礎下復合地基試驗結(jié)果
總荷載（kg） 樁荷載（kg） 土荷載（kg） 樁土荷載比 樁土應力比 計算變形（mm）
160230300365425 3647576269 124183243303358 0.2900.2570.1900.2050.193 1.651.461.081.171.10 1.382.002.943.925.82
2.2 應用現(xiàn)行復合地基沉降計算理論，對上述試驗結(jié)果進行計算，計算結(jié)果如下：
表3 剛性基礎下復合地基模型試驗計算結(jié)果
荷載（kg） 樁土應力比 復合模量法(mm) 應力修正法（mm） 實測值（mm）
160320480640660 11.7515.0015.659.176.12 0.621.231.852.472.54 0.871.552.283.874.71 0.721.251.954.9010.00
表4 柔性基礎下復合地基模型試驗計算結(jié)果
荷載（kg） 樁土應力比 復合模量法(mm) 應力修正法（mm） 實測值（mm）
160230300365425 1.651.461.081.171.10 0.620.891.161.411.64 1.662.443.334.014.71 1.382.002.943.925.82
2.3 上三線K29+129號段實測資料分析
上三線一級汽車專用公路是沿海大通道浙江段的重要組成部分。第五合同段第K29+129號段采用樁徑500mm，樁長15，置換率為20%的水泥攪拌樁復合地基對軟土地基進行處理。根據(jù)模型試驗取樁土應力比為5。上三線第五合同段土層的基本情況匯總于表5
表5 上三線第五合同段土層基本情況
層次 名稱 層厚（m） γ（kN/m）3 ω Es(MPa)
I1II2III3IV1 亞粘土淤泥質(zhì)粘土亞粘土粘土 2.5102.55 19.417.319.419.4 27.446.326.625.6 7.233.204.1810.10
2.4 應用現(xiàn)行復合地基沉降理論結(jié)上述工程進行計算，計算結(jié)果如下：
表6 K29+129號段復合地基計算結(jié)果與實際沉降比較
填土高度（m） 實際沉降（mm） 復合模量法（mm） 土應力比法（mm）
1.151.721.742.62 448082150 28.14242.563.9 73.2109.5110.9166.9
3 試驗結(jié)果與實測資料對比分析
從現(xiàn)行復合地基沉降變形理論在上述模型試驗及工程實例中的應用結(jié)果看，在剛性基礎下，當荷載不超過復合地基的承載力標準值時，復合模量法得到的計算值能夠較好地接近試驗結(jié)果，并且在荷載水平不超過1.5倍復合地基的承載力標準值時，兩者的差距隨荷載水平的增長始終能夠保持在可以接受的范圍內(nèi)。因此對荷載水平不超過復合地基承載力1.5倍的情況時，現(xiàn)有的復合地基沉降的計算公式在剛性基礎下是可行的。
現(xiàn)有復合地基沉降變形理論在柔性基礎下復合地基中應用時，即使在荷載水平較低時理論值也小于實際值，且隨著荷載水平的增加，兩者的差距擴大?？梢娫摾碚撛谌嵝曰A下復合地基中的應用是不合理，不安全的。
出現(xiàn)下述情況的原因是因為：復合模量的表達式認為樁和土的變形，并且利用彈性力學平面問題理論將樁土的模量按面積加權綜合考慮，這樣就充分考慮了樁強度的發(fā)揮，這些假設比較符合剛性基礎下復合地基變形的實際情況，因此復合模量法用在剛性基礎中能夠取得比較好的結(jié)果。而在柔性基礎下，樁和土的變形有不協(xié)調(diào)的趨勢，樁有相對刺入柔性基礎中的趨勢，樁的強度并不能充分發(fā)揮，這與復合模量法計算假設相差較大，因此會造成實測值比理論值大得多的情況。
4 結(jié)論
1. 現(xiàn)行復合地基沉降變形理論，在荷載水平不大的剛性基礎下應用時，是安全可靠的；但荷載水平超過復合地基承載力標準值1.5倍時，應考慮其安全性。
2. 現(xiàn)行復合地基沉降變形理論，在以公路為代表的柔性基礎下復合地基中應用，是不安全，隨荷載水平增加，計算值與實測值之差增大，這應引起高度重視。
3. 加固區(qū)沉降計算理論，是解決柔性基礎下復合地基沉降計算的關鍵問題，建議有條件時，對樁、土、基礎三者采用有限方法進行復合地基沉降計算，本文作者曾就問題進行過一定的探討。
4. 應力修正法計算復合地基沉降變形時未采用樁土變形一致的條件，從理論上講對任何基礎下的復合地基均適用，但從模型試驗可以看出，樁土應力比是隨荷載水平變化而變化的，實際工程中很難準確確定，所以其實際應用價值很低。
2.1 模型試驗應用結(jié)果
就不同剛度基礎下復合地基性狀進行過模型試驗。淤泥質(zhì)粘土中，采用靜壓成孔、分層回填法，制作直徑120mm、長2m、水泥摻入量18%的模型樁，樁底、樁身、樁頭埋沒測試元件與設備，用鐵板上加荷模擬剛性基礎、用相同底面積正臺形木斗、內(nèi)裝砂法模擬柔性基礎，置換率采用15%，分別進行了四組試驗，主要成果如下：
表1 剛性基礎下復合地基試驗結(jié)果
總荷載（kg） 樁荷載（kg） 土荷載（kg） 樁土荷載比 樁土應力比 計算變形（mm）
160320480640660 107.8232.0352.03950.0342.0 52.288.0128.0245.0318.0 2.0652.6362.7501.6121.075 11.7515.0015.659.176.12 0.721.251.954.9010.00
表2 柔性基礎下復合地基試驗結(jié)果
總荷載（kg） 樁荷載（kg） 土荷載（kg） 樁土荷載比 樁土應力比 計算變形（mm）
160230300365425 3647576269 124183243303358 0.2900.2570.1900.2050.193 1.651.461.081.171.10 1.382.002.943.925.82
2.2 應用現(xiàn)行復合地基沉降計算理論，對上述試驗結(jié)果進行計算，計算結(jié)果如下：
表3 剛性基礎下復合地基模型試驗計算結(jié)果
荷載（kg） 樁土應力比 復合模量法(mm) 應力修正法（mm） 實測值（mm）
160320480640660 11.7515.0015.659.176.12 0.621.231.852.472.54 0.871.552.283.874.71 0.721.251.954.9010.00
表4 柔性基礎下復合地基模型試驗計算結(jié)果
荷載（kg） 樁土應力比 復合模量法(mm) 應力修正法（mm） 實測值（mm）
160230300365425 1.651.461.081.171.10 0.620.891.161.411.64 1.662.443.334.014.71 1.382.002.943.925.82
2.3 上三線K29+129號段實測資料分析
上三線一級汽車專用公路是沿海大通道浙江段的重要組成部分。第五合同段第K29+129號段采用樁徑500mm，樁長15，置換率為20%的水泥攪拌樁復合地基對軟土地基進行處理。根據(jù)模型試驗取樁土應力比為5。上三線第五合同段土層的基本情況匯總于表5
表5 上三線第五合同段土層基本情況
層次 名稱 層厚（m） γ（kN/m）3 ω Es(MPa)
I1II2III3IV1 亞粘土淤泥質(zhì)粘土亞粘土粘土 2.5102.55 19.417.319.419.4 27.446.326.625.6 7.233.204.1810.10
2.4 應用現(xiàn)行復合地基沉降理論結(jié)上述工程進行計算，計算結(jié)果如下：
表6 K29+129號段復合地基計算結(jié)果與實際沉降比較
填土高度（m） 實際沉降（mm） 復合模量法（mm） 土應力比法（mm）
1.151.721.742.62 448082150 28.14242.563.9 73.2109.5110.9166.9
3 試驗結(jié)果與實測資料對比分析
從現(xiàn)行復合地基沉降變形理論在上述模型試驗及工程實例中的應用結(jié)果看，在剛性基礎下，當荷載不超過復合地基的承載力標準值時，復合模量法得到的計算值能夠較好地接近試驗結(jié)果，并且在荷載水平不超過1.5倍復合地基的承載力標準值時，兩者的差距隨荷載水平的增長始終能夠保持在可以接受的范圍內(nèi)。因此對荷載水平不超過復合地基承載力1.5倍的情況時，現(xiàn)有的復合地基沉降的計算公式在剛性基礎下是可行的。
現(xiàn)有復合地基沉降變形理論在柔性基礎下復合地基中應用時，即使在荷載水平較低時理論值也小于實際值，且隨著荷載水平的增加，兩者的差距擴大?？梢娫摾碚撛谌嵝曰A下復合地基中的應用是不合理，不安全的。
出現(xiàn)下述情況的原因是因為：復合模量的表達式認為樁和土的變形，并且利用彈性力學平面問題理論將樁土的模量按面積加權綜合考慮，這樣就充分考慮了樁強度的發(fā)揮，這些假設比較符合剛性基礎下復合地基變形的實際情況，因此復合模量法用在剛性基礎中能夠取得比較好的結(jié)果。而在柔性基礎下，樁和土的變形有不協(xié)調(diào)的趨勢，樁有相對刺入柔性基礎中的趨勢，樁的強度并不能充分發(fā)揮，這與復合模量法計算假設相差較大，因此會造成實測值比理論值大得多的情況。
4 結(jié)論
1. 現(xiàn)行復合地基沉降變形理論，在荷載水平不大的剛性基礎下應用時，是安全可靠的；但荷載水平超過復合地基承載力標準值1.5倍時，應考慮其安全性。
2. 現(xiàn)行復合地基沉降變形理論，在以公路為代表的柔性基礎下復合地基中應用，是不安全，隨荷載水平增加，計算值與實測值之差增大，這應引起高度重視。
3. 加固區(qū)沉降計算理論，是解決柔性基礎下復合地基沉降計算的關鍵問題，建議有條件時，對樁、土、基礎三者采用有限方法進行復合地基沉降計算，本文作者曾就問題進行過一定的探討。
4. 應力修正法計算復合地基沉降變形時未采用樁土變形一致的條件，從理論上講對任何基礎下的復合地基均適用，但從模型試驗可以看出，樁土應力比是隨荷載水平變化而變化的，實際工程中很難準確確定，所以其實際應用價值很低。