复合地基在我国开发应用的历程-深地研究院-南京深地智能建造技术研究院

复合地基在我国开发应用的历程

文章来源：未知作者：昆工建设
时间：2020-07-15 17:10 访问量：

复合地基在我国开发应用的历程

——记黄熙龄院士率领团队开展复合地基研究

中国建筑科学研究院地基所、南京水利水电科学研究院、冶金部建筑科学研究院、铁道部建筑科学研究院等是比较早进行复合地基研究开发应用的单位。许多老专家做了大量研究工作，地基所黄熙龄院士、张永钧研究员，冶金部建筑研究院王吉旺研究员、周国钧研究员，南京水利水电科学研究院盛崇文研究员等都为我国复合地基开发应用和第一部《建筑地基处理技术规范》做出了重要贡献。

根据我国复合地基开发应用研究的需要，时任地基所所长的黄院士，于1984年组建成立了复合地基研究室，由他直接确定研究课题、技术路线，对散体桩、低粘结强度桩、中高粘结强度桩复合地基进行系列试验研究，结合95国家重点公关课题项目，成立了复合地基公关课题组。

黄熙龄科研团队由中国建筑科学研究院地基所、湖北省建筑科学研究院、河北省建筑科学研究院组成。地基所复合地基室成员：闫明礼、杨军、吴春林、唐建中、刘国安、秦晖；湖北省建筑科学研究院：袁内镇、韩义夫、李武刚等；河北省建筑科学研究院：吴廷杰、杨志红等。

黄熙龄

中国工程院院士

1985年黄院士派复合地基室成员到青海钾肥厂碎石桩地基处理工程进行考察调研，分析散体桩复合地基承载力不高的主要原因是散体桩传递竖向荷载能力太弱。对粘性土而言，复合地基承载力一般为天然地基承载力的1.2～1.6倍。

88年结合南京造纸厂工程，由复合地基室成员与轻工部设计院王秀姿高级工程师，进入南京造纸厂进行现场试验，88年10月至89年6月长达八个月，通过现场试验优化原碎石桩方案改为加水泥、粉煤灰、石硝、碎石组成的桩体，黄院士定名CFG桩，CFG桩复合地基于88年开始在工程中应用。其中最重要的一个技术环节是根据黄院士《建筑地基基础设计规范》已经成功应用土岩交错的地基设置褥垫层，即在桩顶以上与基础之间设置一定厚度的褥垫层，奠定了刚性桩形成复合地基的理论基础。

从1988年至1990年，课题组先后在地基所模型试验室做了多批次碎石桩、石灰桩、夯实水泥土桩、CFG桩复合地基试验。在对CFG桩复合地基褥垫层如何保证桩土荷载分担的试验过程中，黄院士24小时亲自在试验室进行观测，用第一手资料撰写了论文，在国际会议发表。明确褥垫层是保证桩土共同发挥的关键技术。完成了襄樊织布厂等现场石灰桩复合地基试验、河北上安电厂等夯实水泥土桩、干振碎石桩复合地基现场试验、天津蓟县电厂工程CFG桩施工工艺试验研究。

天津蓟县电厂地基处理工程，CFG桩施工采用振动沉管施工工艺。为考察施工技术措施对桩身质量的影响，黄院士和课题组成员依次下到在桩侧挖深8、9m的竖井底下查看桩体强度变化，发现留振时间过长桩端水泥偏少等问题，得出采用振动沉管施工工艺，不宜留振时间过长、不反插的认识，为地基处理技术规范和工程应用提供了依据。

经过3年的试验研究，CFG桩复合地基试验研究课题于1991年建设部组织鉴定，由周镜院士为组长的专家组，一致认为该项技术达到国际领先水平，推广意义很大。1994年被建设部列为全国重点推广项目，1995年被国家科委列为全国推广项目。课题组被建设部评定先进集体。

1990年中国建筑学会地基基础专业委员会，为促进复合地基领域的试验研究与工程应用，在承德召开了全国复合地基学术会议。地基所复合地基室和轻工部建筑设计院，撰文介绍了CFG桩复合地基在南京造纸厂的开发与应用。

地基所复合地基试验研究团队多年来没有停顿地根据工程需要进行大量的室内和原位试验。黄强研究员等通过郑州铝厂原位试验，得出了给定褥垫层厚度条件下桩土荷载分担的规律，CFG桩复合地基受力不是先桩后土，而是桩间土导前发挥。

张永钧研究员、平永潮研究员、张峰研究员在天津军粮城进行了CFG桩复合地基桩土应力比现场原位测试。

建设部组织地基所联合建设部长沙机械研究院、哈尔滨建工学院、陕西机械厂等进行了CFG桩施工设备和施工工艺试验研究，于1997年进行鉴定。并由复合地基室编制了国家工法。

针对工程应用提出的问题，李春灵硕士针对规范如何规定复合地基承载力深度修正，进行了有边载条件下复合地基试验研究，得出了边载的作用主要是提高桩间土承载力，对CFG桩承载力影响不大的认识，试验验证η_d取1.0是适宜的。

王明山博士针对可液化地基、湿陷性黄土地基既要消除液化和湿陷性，又要提高地基承载力，需要两种桩型做地基处理，进行了多桩型复合地基试验研究。

佟建兴博士针对CFG桩复合地基，采取基底压力乘静止土压力系数K0的简化计算方法确定挡墙土压力，进行了局部矩形超载下CFG桩复合地基侧向土压力及桩土承载力发挥与厚径比相关关系试验研究。基底压力相同、挡土墙位置相同条件下，荷载达到复合地基承载力特征值时，复合地基总侧向土压力是天然地基的44%~82% 。

孙训海博士针对高速路、高铁地基处理进行了四种不同基础刚度下CFG桩复合地基试验研究，同一荷载水平下随着基础刚度的增加，桩土应力比逐渐增加，桩的发挥系数也逐渐增加，柔性基础下刚性桩复合地基桩土应力比n在2左右，最大不超过5，类似于碎石桩的桩土应力比，刚性桩承载力高的特点不能充分体现。

通过不同桩长、不同桩径、不同褥垫层厚度组合的多桩型复合地基的静载试验，调整主辅桩褥垫层厚径比可使主辅桩均能充分发挥承载力提出了变厚径比设计理念。

佟建兴研究员负责的专题组完成了住房和城乡建设部研究开发项目《刚性桩复合地基变厚径比设计试验研究》课题，给出了多桩型复合地基承载力和变形计算方法。

佟建兴研究员负责的专题组完成了《框架-核心筒结构体系下CFG桩复合地基试验研究》，核心筒下一倍板厚服范围、1～2.5倍板厚范围和外框架柱范围，采用变模量布桩设计，能够较好的控制筏板的纵向挠曲变形。给出的承载力和变形计算方法，在工程应用取得良好效果；08年获得华夏科技进步3等奖。

罗鹏飞博士进行了偏心荷载条件下CFG桩复合地基试验研究，为偏心荷载条件下CFG桩复合地基设计提供了试验依据。

张东刚研究员针对CFG桩是否可以选择端承桩，进行了桩端为岩石的复合地基试验研究，褥垫技术可以很好的保证桩土承载力充分发挥；

张东刚研究员、孙训海博士先后编制了CFG桩复合地基设计软件，这两个设计软件突出了黄熙龄院士关于基础边缘处附加应力方法。

CFG桩复合地基技术于2002年、2012年列入《建筑地基处理技术规范》，广泛应用于高层建筑地基处理和京沪等高铁地CFG桩复合地基基处理，经济效益和社会效益显著。

黄熙龄院士从国家地基基础工程建设需要出发，带领复合地基科研团队，进行了大规模系列化试验研究，为我国复合地基在地基处理工程中的理论研究和工程应用做出了巨大贡献。

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