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摘要：高层建筑地上高度较大，因此在进行高层建筑施工时，必须提升地下地基承载力，确保提升高城建筑整体承载力等。而作为提升地基使用效率的技术之一，长短桩复合地基技术是目前我国高层建筑施工中较为常用的技术，因此，本文对该技术的理论进行探究，并对其在建筑施工中的应用展开讨论。
关键词：高层建筑；长短桩复合地基技术；设计原理；具体应用
一、长短桩复合地基概念
1.长短桩复合地基
长桩主要为钢筋混凝土材料刚性基础桩，短桩位水泥搅拌材料柔性基础桩。常规情况下，长短桩复合地基多采用梅花形分布形式，以确保能够提高桩基础作用力，如图1所示。
在进行高层建筑施工时，首先应考虑到基础桩与土地接触摩擦时所产生的沉降情况与地基和土地自身各自需要的承载力。而在基础桩施工过程中，由于基础桩进入土地时，其应力会因逐渐深入土层而不断降低，且地基应变力也逐渐减小，但高层建筑地上建筑面积过大，因此一旦地基基础桩刚度与强度出现变小的情况，对建筑本身则产生一定影响。为了避免这一情况发生，则需要通过改变基础桩的应力情况，并利用长短桩复合使用的方式，使桩土刚度与强度合理分布开来，增加对建筑的承受力。
图1 刚-柔性长短桩
2.长短桩复合结构承载力相关计算方式
(1)复合地基承载力计算公式:
式中:m1、m2分别为长桩、短桩的置换率;Ra1、Ra2分别为长桩、短桩单桩竖向承载力特征值;Ap1、Ap2分别为长桩、短桩横截面面积;fspk、fsk分别为复合地基、桩间土的承载力特征值;β1、β2分别为短桩、桩间土强度发挥系数。
(2)短桩复合地基承载力公式:
式中:fsp,k1为短桩复合地基承载力标准值(kPa);A1为每根桩分担的面积(m2);正方形等间距布桩时为2b2(b为桩间距);fk为天然地基承载力标准值(kPa);Ap1为短桩单桩截面面积;α为桩间土强度提高系数;β为桩间土强度发挥度,对一般工程β=0.9～1.0,对重要工程或变形大的建筑物,β=0.75～1.0;Rk1为短桩单桩承载力标准值(kN)。
（3）长短桩复合地基承载力计算公式:
式中:fsp,k2为长短桩复合地基承载力标准值(kPa);fsp,k1为短桩复合地基承载力标准值(kPa);A2为每根桩分担的面积(m2);正方形等间距布桩时,Ap2为长桩单桩截面面积(m2);Rk2为长桩承载力标准值(kN)。
二、使用刚-柔性长短桩复合地基的基本前提条件
第一，当施工区域的土地地基中包含两个或两个以上深度不同、承载力不同的情况，且该地基土层分布为上层软、深层硬使，可采用该复合地基技术；
第二，当施工建筑为包含地下室的整体性高层建筑时，可采用该复合地基技术；
第三，当天然地基补偿量及自然承载力不同而需要有疏桩加强辅助时，可采用该复合地基技术；
第四，当工程建筑方对工程施工速度要求加快、建筑承载力高于正常水平时，如果这种建筑属于中高层建筑，则可采用该复合地基技术；
四、独立承台下方长短桩复合地基整体状况研究
1.刚性长基础桩
首先，在对刚性长基础桩进行选择时，应结合建筑自身实际要求与基本情况进行选择。在通常情况下，刚性长桩自身长度决定复合地基沉降程度，而刚性长桩的应力分担比重与短桩相比较大，但长桩长度自身存在一定临界值，一旦长度高处临界值，则容易使沉降幅度降低，但如果达不到临界值，长桩自身作用无法充分发挥。因此在选择长桩时，应根据实际情况选择适合的刚性长桩长度。
其次，刚性长桩自身具有刚性，且其刚度比短桩高，因此为了能够提升长桩应力，则需要长桩的高度与直径严格要求，一旦刚度过大或过小，而长度和直径不符合其要求时，刚性长桩则会因自身承载力不足等因素对桩体沉降量与承重情况产生或多或少的影响，因此应根据具体施工内容等选择适合的刚度。
2.柔性短基础桩
在通常情况下，如果将柔性短桩的长度增加，刚性长桩自身的应力则会因短桩的长度增加而减小，但不会持续增加，而是当短桩长度到达一定临界点时，长桩应力则不再发生变化。由此可见，不仅是刚性长桩，柔性短桩的长短也存在一定临界值，因此在选择柔性短桩长度时，则需要根据实际情况对其临界点进行设定，确保能够将短桩的作用充分发挥。
此外，除了对柔性短桩的长度需要合理选择，同时对短桩自身的刚度也有一定要求，不仅需要短桩的刚度低于长桩，同时也需要根据具体施工状况、地基环境以及建筑自身要求等对柔性短桩的刚度合理设计。
3.褥垫层
褥垫层是指长短桩与承台之间的部位。因长短桩深入土地后，如果只单用承台直接作用于长短桩部分，则容易导致上部承台负荷过大，则极易使长短桩出现沉降过大等情况。而在承台与长短桩之间放入褥垫层，可将长短桩与桩间土变程度协调至正常，且将上下层荷载力分开，提升建筑基础承重性和使用安全性。
作为分割承台与长短桩地基承载力的重要组成部分，在选择褥垫层时不仅要对地基等情况进行考虑，同时也要对地上建筑整体压力等情况进行合理分析。而在设定褥垫层厚度时也是如此。如果褥垫层厚度过大，其自身重量加大，从而则使该建筑在自身压力的基础上增加褥垫层对长短桩的压力，使长短桩自身作用出现问题；若褥垫层较薄，则无法有效对承台及地上建筑有效承载，对基础桩部分造成影响。因此，在进行褥垫层厚度设置时，不仅需要考虑地基等因素，同时也应当对地上建筑以及承台等进行考虑，综合计算后选择合理的厚度。
4.承台
一般来说，承台相对于下部褥垫层刚度大得多，可认为是刚性承台。因此，没必要通过增加承台的厚度和模量来优化复合地基的承载特性。刚-柔性长短桩复合地基设计时，短桩长度、短桩刚度、长桩长度、长桩刚度、垫层厚度都存在一个最佳值，应合理选择以上参数。
5筏板基础下复合地基性状分析
筏板面积刚度较大，与上部结构形成一个整体，筏板的整体变形和局部挠曲反作用于上部结构，从而导致上部结构应力重分布，而这种反作用
的大小与上部结构的刚度紧密相关，同时，筏板的变形挠曲也直接影响下部复合地基的变形受力，通过不断的调整，最后实现上部结构、基础、地基三者的协同工作。
三、长短桩符合地基参数理论参考取值
通过上述对长短桩复合地基的分析，我们可知在利用该技术进行桩基础施工时，必须根据实际情况选择适合的长短桩各项参考值。而结合相关理论，本人认为在对实际桩基础工程设计时，需要按照以下原则选择数据理论参考值。
第一，在对长短桩桩长进行设计时，需要结合建筑类型、地上面积、建筑荷载程度以及地质勘查报告等，结合相关参考数据，最终确定桩长。
第二，通常情况下长短桩的直径为360-500mm，但根据不同建筑的实际要求，具体桩直径也有所不同，需要视情况而定。
第三，长短桩主要按照梅花桩分布形式进行布置，并需要根据施工地理环境以及建筑类型等对长短桩之间的间距进行合理设计，通常桩与桩之间的距离为3-6个桩直径左右。
第四，一般来说，褥垫层厚度基本在100-300mm，且结合建筑压力等综合因素，通常以砂石、级配砂石等为褥垫层的原材料，且当桩端持力层处于软土中的卧层时，可通过加入石屑垫层等方式合理增加褥垫层的厚度。
四、结论
综上所述，通过对长短桩复合地基地基技术及其在高层建筑中的应用进行理论分析， 1.由于受到我国地理土层、建筑类型以及其他情况条件的限制，在对高层建筑进行长短桩复合地基技术施工时，需要根据不同情况，结合实际对长短桩的各项因素进行合理选择和设置，确保能够提升高层建筑地基承受力与负荷量。
2.复合长短桩复合地基技术目前多数在高层、中高层建筑施工中使用，且通常情况下采用承台下方复合地基方式，并且需要结合地上高层建筑自身结构等合理设计，确保能够提升桩基作用的同时提高建筑整体水平。
参考文献：
[1]杨文岗.浅析刚性长短桩复合地基在高层建筑中的工程应用[J].中国科技纵横,2015(10):82-83.
[2]卞晓飞.刚性长短桩复合地基长短桩相互作用机制的试验研究[D].郑州大学,2016.
[3]蔡璟珞.长短桩复合地基室内模型试验研究及作用机理分析[D].太原理工大学,2017.
论文作者:秦永中1,罗永糠1,罗永息2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/5
标签：地基论文; 长短论文; 褥垫论文; 刚度论文; 刚性论文; 承载力论文; 建筑论文; 《基层建设》2018年第10期论文;