龚晓南《复合地基理论及工程应用》(第三版)中介绍:刚性基础下复合地基上宜设置柔性垫层,而在填土路堤和柔性面层堆场等工程中采用的复合地基上宜设置刚度较大的垫层。
分析表明,在刚性基础下复合地基上设置垫层的效用与在填土路堤和柔性面层堆场等工程中采用的复合地基上设置垫层的效用是不同的。在刚性基础下复合地基上设置垫层的效用是减小桩土荷载分担比,让桩间地基土承担更大比例的荷载。而在填土路堤和柔性面层堆场等工程中采用的复合地基上设置垫层的效用是增大桩土荷载分担比,让复合地基中的桩承担更大比例的荷载。在刚性基础下复合地基上宜设置柔性垫层,如砂石垫层,在填土路堤和柔性面层堆场等柔性基础下复合地基上宜设置刚度较大的垫层,如加筋砂石垫层。
因此,对于钢筋混凝土基础下刚性桩复合地基,宜设置柔性垫层。
褥垫层的作用
刚性桩复合地基中褥垫层主要有如下作用:
1、保证桩、土共同承担荷载,是刚性桩形成复合地基的重要条件;
2、通过改变褥垫厚度,调整桩垂直荷载的分担,通常褥垫越薄桩承担的荷载占总荷载的百分比越高;
3、减少基础底面的应力集中;
4、调整桩、土水平荷载的分担,褥垫层越厚,土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大,桩分担的水平荷载占总荷载的百分比越小。对抗震设防区,不宜采用厚度过薄的褥垫层设计;
5、褥垫层的设置可使桩间土承载力充分发挥,作用在桩间土表面的荷载在桩侧的土单元体产生竖向和水平向附加应力,水平向附加应力作用在桩表面具有增大侧阻的作用,在桩端产生的竖向附加应力对提高单桩承载力是有益的。
褥垫层材料要求:
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第7.2.13条:......褥垫层可采用中砂、粗砂、砾砂、碎石、卵石等散体材料,碎石、卵石宜掺入20%~30%的砂。
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012第7.7.2-4:...... 褥垫材料宜采用中砂、粗砂、级配砂石和碎石等,最大粒径不宜大于30mm。
《复合地基技术规范》GB/T50783-2012第14.2.4条:...... 垫层材料宜用中砂、粗砂、级配良好的砂石或碎石、灰土等,最大砂石粒径不宜大于30mm。
以上三本规范中对褥垫层材料的规定略有不同,《建筑地基基础设计规范》中褥垫层材料并非只针对于刚性桩复合地基。褥垫层材料不宜选用卵石,卵石咬合力弱,施工扰动容易使褥垫层厚度不均匀。从提高垫层的承载力和减小压缩变形量方面面来看,垫层材料宜选用粒径较大的碎石,但从有利于桩顶刺入及垫层材料调整流流动方面来看,垫层材料宜选用中细砂。综合考虑以上两方面的因素,垫层材料宜宜采用级配砂石,碎石粒径不宜大于30mm,碎石与砂的体积比可选用1:2。
褥垫层施工:
褥垫层铺设宜采用静力压实法,当基础底面下桩间土的含水量较小时,也可采用动力夯实法。