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刚性桩复合地基由高粘结强度桩、桩间土及设置在桩顶与基础之间的褥垫层组成。在荷载作用下,复合地基刚性桩的桩顶能够向上刺入褥垫层,桩端向下能够刺入土体,国内大多数工程属于这种类型。然而,在我国某些岩层埋置较浅的地区,当天然地基不能满足承载力和变形要求,则可以考虑采用刚性桩复合地基进行处理。这种处理方法的思路是施工采用长螺旋钻管内泵压混凝土成桩工艺,使刚性桩的桩端落在或进入强风化岩,充分发挥岩层的承载作用,在受力过程中,桩顶能向上刺入褥垫层,而桩端向下刺入的变形相对较小,通过合理设置褥垫层,使桩土共同作用。一些情况下工程中采用该类型刚性桩复合地基技术比采用嵌岩桩可节约成本和降低工期,但因为缺乏完整试验数据和工程实测资料支持,作用机理研究落后于工程实践。为探索桩端为强风化岩的刚性桩复合地基的承载变形机理和设计计算方法,本文以模型试验为基础,对桩端落在高强度钢筋混凝土底板的刚性桩复合地基承载特性与褥垫层厚度的关系进行系统研究。同时,结合工程实例,对施工采用长螺旋钻成孔管内泵压混凝土成桩工艺、桩端为强风化岩的刚性桩复合地基的适用性进行分析。通过以上研究,得出以下具有工程参考价值及实际意义的结论:(1)根据模型试验,同一荷载水平下,桩径相同,褥垫层厚度越大,刚性桩的上刺入量越大;褥垫层厚度相同,桩径越大,刚性桩的上刺入量越小。(2)本试验条件在同一荷载水平下,褥垫层厚度越厚,桩的荷载分担比、应力、承载力发挥度、桩土应力比越小;而桩间土荷载分担比、应力、承载力发挥度越大。(3)对于施工采用长螺旋钻成孔管内泵压混凝土成桩工艺,桩端落在强风化岩上的刚性桩可与地基土构成复合地基。该刚性桩复合地基的承载力可按照《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)公式(7.1.5-2)计算。(4)本试验条件刚性桩复合地基褥垫层铺设厚度建议取(O.4-0.6)D+s,即0.4~0.6倍的桩径加上建筑物在使用荷载下复合地基变形量。工程应用时,褥垫层厚度建议取(0.5-0.75)D。(5)对于桩身采用商品混凝土的刚性桩复合地基中的刚性桩而言,单桩设计时桩身强度应满足下式要求:式中fcu,k指边长为150mm混凝土立方体抗压强度标准值(kPa)。(6)本试验条件下刚性桩复合地基变形计算可按如下公式估算:其中ps相应于准永久组合时基底附加压力p0分担到桩间土上的压力值。