CN1793525A - 加固深厚软基的新方法－砼芯砂石桩复合地基法 - Google Patents
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Abstract
本发明针对现有的处理软土地基方法中存在的各种问题，结合排水固结法对软土本身加固效果显著和预制混凝土桩强度高、质量容易控制两者优势，在国内首次提出了一种加固深厚软基的新方法－砼芯砂石桩复合地基方法。它利用预制砼桩为桩芯，起承受竖向荷载并将其传递至下卧硬土层作用；四周充填透水性能良好的纯净中粗砂或碎石屑形成透水性好、强度高的桩壳，起加大芯桩侧壁摩阻力和竖向排水作用。随后在桩体上面铺设一定厚度的褥垫层构成新的复合地基。该方法具有施工简便、成桩速度快、桩间土强度恢复快、节省检测前的养护时间以及强度高的优点，尤其适用于水利、交通工程建设中面临的含水量高、有机质含量高的深厚软土地基的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种地基处理方法，尤其是一种高含水量高有机质含量深厚软土地基的加固处理方法，具体地说是一种加固深厚软基的新方法—砼芯砂石桩复合地基法。
背景技术
目前软土地基处理方法主要有堆载预压法、强夯法、水泥搅拌桩、粉喷桩、挤密砂石桩、CFG桩、现浇薄壁管桩、预制管桩复合地基法等。其中，堆载预压排水固结方法施工简便、费用低，但存在加固期较长、工后沉降较大、在施工过程中为保证地基稳定需对加载速度要求严等问题；强夯法存在缺乏成熟设计计算方法、加固设备夯击能量小、加固深度浅(一般在10m左右)，地下水位高时施工困难、加固效果差等问题；水泥搅拌桩和粉喷桩造价低廉、施工技术较为成熟，但存在加固深度浅(一般施工单位质量可以保证深度在12～14米以内)、配合比和施工工艺必须根据地质条件及时调整、对施工单位技术水平要求严格、施工质量不易控制等问题；挤密砂石桩存在天然软土强度低时桩连续性差、承载力小等问题；沉管成孔CFG桩存在天然软土强度低时桩较长时下部连续性差等问题，长螺旋成孔CFG桩存在加固设备少、投资比沉管成孔CFG桩高10％左右等问题；现浇薄壁管桩存在质量检测困难、投资大等问题；预制管桩存在遇到硬夹层穿透困难、投资大等问题。总体上看，排水固结方法普遍存在加固工期长、工后沉降大、对填土要求严等问题；低强度桩复合地基方法普遍存在质量控制困难、加固深度浅等问题；高强度复合地基方法则存在投资较大等问题，因此这些方法均有其适用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种结合排水固结法对软土本身加固效果显著和预制混凝土桩强度高、质量容易控制两者优势的砼芯砂石桩复合地基法。
本发明的技术方案是：
一种加固深厚软基的新方法—砼芯砂石桩复合地基法，其特征是它包括以下步骤：
a、采用振动沉管或长螺旋方式在软土地基上形成安装孔；
b、将最大外径尺寸小于上述所得的安装孔的孔径的预制好的单根或若干根边放置边连接的预制砼桩居中放置于所述的安装孔中；
c、向所述的安装孔与砼桩的周围空隙中灌注具有良好渗透性的砂和/或碎石屑，边振动拔管边灌料，使孔内灌注的砂和/或碎石经振动密实形成桩的排水外壳，从而得到砼芯砂石桩；
d、重复a、b、c直到在需加固的软土地基上埋设的砼芯砂石桩的数量满足设计要求；
e、在砼芯砂石桩的顶部铺设与需加固的软土地基面积相当的褥垫层，所述的砼芯砂石桩与所述的褥垫层一起即构成本发明的复合地基，在砼芯砂石桩与褥垫层之间形成排水通道。
本发明还进一步采取了以下技术措施：
1、使所述的砼芯砂石桩的上表面距离地面20～50厘米，并使砼芯砂石桩的上部与地面之间形成一个倒锥形孔，向所述的倒锥形孔中灌入砂和/或碎石并压实，形成防止在上部荷载作用下预制砼桩体产生向上的刺入破坏的砂石层，然后在砂石层上部铺设褥垫层，砼芯砂石桩的排水外壳、砂石层、褥垫层共同组成排水通道。
2、所述的砂可为纯净中粗砂。
3、所述的褥垫层可为砂或碎石褥垫层，其厚度为40～60厘米。
4、在所述的褥垫层中设有双向土工格栅层，褥垫层的下表面与所述的倒锥形孔中的砂石层相接触。
5、所述的预制砼桩或为圆柱形或方形，所述的安装孔的内径应大于圆柱形砼桩的外径或方形砼桩的截面对角线长度，安装孔孔壁与居中的预制砼桩外壁之间的空隙不小于10cm。
本发明的有益效果：
本发明的预制砼桩主要起承受竖向荷载并将其传递至下卧硬土层作用，由于是预制的，质量容易控制，从而使得混凝土的高强度得到充分发挥，因而可达到桩身强度控制的单桩承载力和桩侧摩阻力控制的单桩承载力的平衡(普通的摩擦型砼桩的单桩承载力主要由侧壁摩阻力控制，混凝土强度浪费30～50％)；本发明的砼桩周围所填实的砂石壳主要起加大芯桩侧壁摩阻力和竖向排水作用，并使成孔过程中软土因扰动强度下降得到迅速恢复，分担地面填土荷载后桩间土中超静孔压迅速消散，消散速度一般为普通塑料板排水固结法中的18倍左右，桩间土强度迅速提高，桩的承载力随着填土高度增大而显著提高；由于不必象挤密砂桩那样竖向承载，故砂壳的密实度要求不必过高，普通振动密实或者灌注加压密实均可，因而施工方便快捷。同时本发明的砼芯砂石桩无须养护，工程应用时可以节省检测前的养护时间。
附图说明
图1是本发明的砼芯砂石桩的结构示意图。
图2是本发明的复合地基的结构示意图。
图3是本发明的砼芯砂石桩复合地基结构剖面示意图。
图中1为预制砼桩，2为排水外壳，3为倒锥形砂石层，4为土工格栅层，5为砂石褥垫层，6为砼芯砂石桩，7为上部堆载层。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步的说明。
如图1、2、3所示。
本发明的具体操作过程为：
(1)桩位放样：按设计方案要求布置桩位(即安装孔的位置)。
(2)桩机就位：桩机移至预打桩位，沉管中心对准桩位中心，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1％。
(3)沉管：启动马达，沉管到预定标高，停机。遇有硬夹层时启动马达振动加荷，直至穿透硬夹层。采用振动沉管(适用于地基无硬夹层、软土土质一般软弱)或者长螺旋(适用于地基有硬夹层或软土土质非常软弱)方式成孔。
(4)放入预制砼桩1：沉管到设计深度后利用卷扬机从塔架顶部将预制砼桩1吊起并通过双振动锤中间的孔洞将第一根预制砼桩1放入钢管中心位置固定好，随后徐徐放入孔内。待桩头露出地面50～60cm时，用一根长约80cm的粗钢筋从桩体预留孔中插入横穿而出，搭于桩管牢靠的位置，将桩体悬空置于孔内，以便于接桩。
(5)接桩：桩与桩之间的连接采用常规的预埋钢板法兰、硫簧胶泥、焊接联结或其它有效方式接长。
(6)投料、拔管：桩体全部放入孔内后固定桩身在孔位中心，利用管顶附近投料口灌入纯净中粗砂或碎石屑充实直至桩顶，启动马达留振5～10s，然后开始拔管并打开桩尖活瓣门，边拔管边振动(必要时采用分段留振)在地基中形成带有排水外壳2的砼芯砂石桩6。拔管速度应按匀速控制，控制在1.2～1.5m/min左右。重复上述步骤继续下一根施工。
(7)待全部砼芯砂石桩6施工结束后在桩的顶部铺设土工格栅4和厚为40～60cm的砂石作为褥垫层5。先铺设下半层砂石垫层，整平压实后铺设双向土工格栅4，然后铺设上半层砂石垫层，所有的砼芯砂石桩6、土工格栅4和上下二个半层砂石褥垫层5构成了本发明的复合地基，砼芯砂石桩6的排水外壳2、土工格栅4和上下二个半层砂石褥垫层5它们之间同时形成了贯通的排水通道。
为防止在上部荷载作用下预制砼桩产生向上的刺入破坏，成桩后可控制桩顶低于地面20～50cm，用人工稍加修整后在桩头上部即可形成比砼芯砂石桩6直径稍大的圆锥形凹槽，灌入砂石压实形成倒锥形砂石层3，随后铺设厚约40～60cm的砂石褥垫层5和1～2层的土工格栅4，砼芯砂石桩6、砂石层3、砂石褥垫层5及位于砂石褥垫层中的土工格栅4一起构成本发明更为完美的复合地基，砼芯砂石桩6的排水外壳2、砂石层3、砂石褥垫层5及位于砂石褥垫层中的土工格栅4形成本发明更为完整的排水通道，如图2、3所示。预制砼桩可为圆形，也可为方形(如图1)，其尺寸一般为圆形时直径约20cm左右，方形时的尺寸为20cm×20cm。
Claims (6)
1、一种加固深厚软基的新方法-砼芯砂石桩复合地基法，其特征是它包括以下步骤：
a、采用振动沉管或长螺旋方式在软土地基上形成安装孔；
b、将最大外径尺寸小于上述所得的安装孔的孔径的预制好的单根或若干根边放置边连接的预制砼桩居中放置于所述的安装孔中；
c、向所述的安装孔与砼桩的周围空隙中灌注具有良好渗透性的砂和/或碎石屑，边振动拔管边灌料，使孔内灌注的砂和/或碎石经振动密实形成桩的排水外壳，从而得到砼芯砂石桩；
d、重复a、b、c直到在需加固的软土地基上埋设的砼芯砂石桩的数量满足设计要求；
e、在砼芯砂石桩的顶部铺设与需加固的软土地基面积相当的褥垫层，所述的砼芯砂石桩与所述的褥垫层一起即构成本发明的复合地基，在砼芯砂石桩与褥垫层之间形成排水通道。
2、根据权利要求1所述的加固深厚软基的新方法-砼芯砂石桩复合地基法，其特征是使所述的砼芯砂石桩的上表面距离地面20～50厘米，并使砼芯砂石桩的上部与地面之间形成一个倒锥形孔，向所述的倒锥形孔中灌入砂和/或碎石并压实，形成防止在上部荷载作用下预制砼桩体产生向上的刺入破坏的砂石层，然后在砂石层上部铺设褥垫层，砼芯砂石桩的排水外壳、砂石层、褥垫层共同组成排水通道。
3、根据权利要求1或2所述的加固深厚软基的新方法-砼芯砂石桩复合地基法，其特征是所述的砂为纯净中粗砂，所述的碎石为碎石屑。
4、根据权利要求1所述的加固深厚软基的新方法-砼芯砂石桩复合地基法，其特征是所述的褥垫层为砂石褥垫层，其厚度为40～60厘米。
5、根据权利要求1或4所述的加固深厚软基的新方法-砼芯砂石桩复合地基法，其特征是在所述的褥垫层中设有双向土工格栅层，褥垫层的下表面与所述的倒锥形孔中的砂石层相接触。
6、根据权利要求1所述的加固深厚软基的新方法-砼芯砂石桩复合地基法，其特征是所述的预制砼桩为圆柱形或方形，所述的安装孔的内径应大于圆柱形砼桩的外径或方形砼桩的截面对角线长度，安装孔孔壁与居中的预制砼桩外壁之间的空隙不小于10cm。
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