碎石桩(简称GC桩)是处理高速公路软土地基常用方法之一。尽管在对其理论上已有较多的探讨,但由于其本身和所处地质环境的复杂性,其承载机理尚停留在半经验阶段,计算理论还不完善,特别是桩土应力比的确定需要不断地深化研究。本研究在查阅资料的基础上,对碎石桩复合地基承载机理进行了分析。采用ANSYS软件,计算得到了刚性基础下单桩复合地基的附加应力的分布和位移的变化规律。对刚性基础下以正方形布置的群桩的附加应力和桩土应力比进行了计算。对柔性基础下按梅花型布置的碎石桩桩体附加应力及桩间土附加应力分布特征、荷载水平对桩顶应力和桩体承载力的影响、不同桩土模量比对桩顶应力和桩体承载力的影响、桩土应力比进行了计算和分析,为碎石桩复合地基的设计提供合理的设计参考。计算结果表明,碎石桩单桩复合地基的附加应力分布呈现明显的应力集中;桩土应力比可达2.29～4.15;桩土应力比随深度的增加而降低;其荷载传递存在一个长度为地基附加应力的影响深度的有效桩长。对于刚性基础碎石桩群桩复合地基,应力集中与单桩复合地基不同;桩身轴力与桩土应力比沿深度的变化与单桩地基完全不同;同样的地基土和外荷载作用下,群桩复合地基的沉降量大于单桩复合地基,而群桩桩体的最大侧向变形小于单桩复合地基。对于柔性基础下碎石桩复合地基,桩体附加应力沿路堤中心线向边坡衰减;桩身附加应力和桩间土附加应力衰减规律基本一致;桩顶竖向应力和桩体承载力都随着荷载和桩土应力比的增加而增加;桩土应力比随着荷载和面积置换率的增大而增加,达峰值后逐渐降低;随着桩土模量比的增大,桩土应力比近于呈线性的增长。在对碎石桩复合地基承载机理和桩土应力比影响因素的深入分析的基础上,提出了碎石桩复合地基按基底沉降控制的优化设计方法,建议采用基础的设计荷载作为计算荷载计算基础沉降,对设计步骤和过程作了较为详细的阐述。最后,对碎石桩复合地基施工工艺和质量控制作了研究,可供工程施工参考。