專利名稱：一種基礎(chǔ)構(gòu)件和基礎(chǔ)的施工方法及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地基和基礎(chǔ)領(lǐng)域。
在現(xiàn)有的地基和基礎(chǔ)技術(shù)中，存在下列不足1、沒有充分發(fā)揮和利用鋼管的“套箍約束力效應(yīng)”來有效提高砼、水泥土等材料的抗壓強度。因為鋼管內(nèi)核心砼的抗壓強度是普通砼抗壓強度的1.8-5.7倍，每提高核心砼抗壓強度一倍，便可以減少一半基礎(chǔ)投資。2、沒有充分利用地基中的原有巖土材料。由于沉降限定要求，基礎(chǔ)(如樁基、筏基和箱基)下的粘土層和軟弱巖層(包括原生軟巖、風(fēng)化軟巖、斷層破碎軟巖等)被挖去露出無風(fēng)化的新鮮巖層，然后置換回填砼等材料。3、形成基孔、基槽、基坑的方法對周圍的環(huán)境產(chǎn)生如擠土、降水、不均勻沉降、噪音、泥漿污染等有害影響。4、費用造價高。基礎(chǔ)的單位承載力費用高，費用最低的PHC樁基礎(chǔ)(預(yù)應(yīng)力高強砼管樁)也在1元/KN以上。5、現(xiàn)有的基礎(chǔ)型式和施工方法種類繁多、工序復(fù)雜和通用性差。
本發(fā)明的目的就是為了克服上述地基和基礎(chǔ)技術(shù)中的不足之處，提供一種工序簡單、保護環(huán)境、承載力高、通用性好、單位承載力費用低的基礎(chǔ)構(gòu)件和基礎(chǔ)施工方法極其用途。
本發(fā)明的目的可以通過采取如下措施達到。一種基礎(chǔ)構(gòu)件，包括有鋼箍筒1和承壓體2，其特征在于承壓體2在鋼箍筒1內(nèi)組合構(gòu)成基礎(chǔ)構(gòu)件；鋼箍筒1的壁厚在3-200毫米之間，承壓體2的直徑或短邊長與鋼箍筒1的壁厚之比在30-200之間；承壓體2是含有水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水其中一種或其中幾種材料的混合物。由于“箍套約束力效應(yīng)”，在鋼箍筒1中的承壓體2的抗壓強度成倍提高，基礎(chǔ)構(gòu)件的承載力也成倍提高。
一種基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于采用兩種方法構(gòu)成基礎(chǔ)，一是將基礎(chǔ)構(gòu)件進入地下構(gòu)成基礎(chǔ)；或者二是將鋼箍筒1進入地下，排出鋼箍筒1中的巖土或部分巖土形成基孔、基槽、基坑，在鋼箍筒1中灌入含有水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水其中一種或其中幾種材料的混合物形成承壓體2，組合構(gòu)成基礎(chǔ)。由于“箍套約束力效應(yīng)”，在鋼箍筒1中的承壓體2的、剩余巖土的抗壓強度成倍提高，基礎(chǔ)的承載力也成倍提高。
一種基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于把含有水、減水劑、增塑劑、增粘劑、發(fā)泡劑、表面活性劑、泥漿、膨潤土、土、砂、空氣等其中一種或其中幾種材料與巖土混合，形成流塑態(tài)軟化泥化巖土體；通過增加巖土的含水、氣、泥、砂量和對巖土的均勻混合拌合，加快巖土的流塑態(tài)軟化、泥化，降低了建(構(gòu))筑物、構(gòu)件、配件、設(shè)備、工具進入巖土?xí)r的阻力，加快其進入巖土的速度；采用攪拌或噴射或沉管或沖擊方法對巖土進行混合工序；攪拌或噴射或沉管或沖擊機具采用豎向或水平向或斜向進入巖土；減水劑、絮凝劑主要由非離子、陰離子、陽離子類表面活性材料組成，作用是減少巖土顆粒之間的摩阻力，有利于巖土顆粒間水份析出、排出和流動；建(構(gòu))筑物、構(gòu)件、配件、設(shè)備、工具采用豎向或水平向或斜向進入流塑態(tài)軟化泥化巖土體；建(構(gòu))筑物、構(gòu)件、配件、設(shè)備、工具可以分割成幾小部分，分部分塊分別進入流塑態(tài)軟化泥化巖土體。
一種基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于在巖土中或者在基孔、基槽、基坑下形成的藥孔4中放入爆炸物，然后引爆爆炸物，利用爆炸壓力擠密了巖土體并形成爆擴空腔5，在爆擴空腔5中灌入或者壓力灌入含有水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水灰其中一種或其中幾種材料的混合物，構(gòu)成基礎(chǔ)或部分基礎(chǔ)。該方法是利用爆炸的壓力擠密粘土和軟巖體(包括原生軟巖、風(fēng)化軟巖、斷層破碎軟巖等)，使粘土和軟巖體達到較高的密度、強度而不會產(chǎn)生較大的壓縮變形沉降，利用擠密粘土和軟巖體作為地基或基礎(chǔ)的一部分，減少原有粘土和軟巖體的置換開挖量，尤其是在粘土層、全風(fēng)化層、強風(fēng)化層、中風(fēng)化層、微風(fēng)化層巖體形成軟硬相錯夾層的地質(zhì)條件下很有效。
如前所述的一種基礎(chǔ)構(gòu)件和基礎(chǔ)的施工方法的用途，其特征在于適用于樁基礎(chǔ)、筏基礎(chǔ)、箱基礎(chǔ)、條基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻、沉井、基坑。
本發(fā)明還可以通過下述措施達到承壓體2是實心的或空心的；鋼箍筒1是單個或者是多個相結(jié)合，當(dāng)采用多個鋼箍筒1相結(jié)合時，用鋼板、鋼綴條、鋼筋制作的聯(lián)系件7把多個鋼箍筒1焊結(jié)或栓結(jié)成整體，構(gòu)成異形、大型基礎(chǔ)，如方矩形或L形或T形樁基礎(chǔ)；鋼箍筒1的橫截面是圓形或近似圓形；鋼箍筒1的外表面有防銹層，防銹層采用鍍鋅或防銹涂料。
采用四種方法使承壓體2承擔(dān)全部或接近全部豎向壓力荷載，消除、減少鋼箍筒1所承受的豎向壓力荷載一是鋼箍筒1內(nèi)壁上有防止粘結(jié)的隔離潤滑層；或者二是鋼箍筒上分布有圓形小孔的卸荷孔6；或者三是承壓體2的上表面高出鋼箍筒1上表面；或者四是在鋼箍筒1內(nèi)設(shè)置內(nèi)箍筒8，內(nèi)箍筒8的上表面高出鋼箍筒1上表面。隔離潤滑層減少了鋼箍筒1和承壓體2之間的粘結(jié)力、摩阻力，卸荷孔6使鋼箍筒1受壓時首先屈服，承壓體2、內(nèi)箍筒8的上表面高出鋼箍筒1上表面，使承壓體2承擔(dān)全部或接近全部豎向壓力荷載。這四種方法使鋼箍筒1處于單一拉應(yīng)力狀態(tài)，而不是變號復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，使得“箍套約束力效應(yīng)”增大，承壓體2的抗壓強度更加提高。
采用兩種方法形成基礎(chǔ)的基孔、基槽、基坑，一是把鋼護筒3先插入或旋入地下，排出筒中的巖土形成樁孔、基槽、基坑，或者二是鋼護筒3從外或從里與鋼箍筒1重合疊套在一起，同時插入或旋入地下，排出筒中的巖土形成基孔、基槽、基坑；采用三種方法構(gòu)成基礎(chǔ)，一是把基礎(chǔ)構(gòu)件插入樁孔、基槽、基坑中，構(gòu)成基礎(chǔ)，或者二是把鋼護筒3從外或從里與基礎(chǔ)構(gòu)件重合疊套在一起，同時插入或旋入地下，撥出鋼護筒3，構(gòu)成基礎(chǔ)，或者三是在已插入樁孔、基槽、基坑中的鋼箍筒1內(nèi)，灌入含有水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水其中一種或其中幾種材料的混合物形成承壓體2，在灌入混合物前或后撥出鋼護筒3，構(gòu)成基礎(chǔ)；在基礎(chǔ)構(gòu)件、鋼箍筒1、鋼護筒3插入或旋入地下前，采用攪拌或噴射方法把水、減水劑、絮凝劑、表面活性劑、泥漿、土、空氣等其中一種或其中幾種材料與地下巖土混合，通過增加地下巖土的含水、氣量和對地下巖土的混合拌合，加快地下巖土的流態(tài)軟化、泥化，降低了基礎(chǔ)構(gòu)件、鋼箍筒1、鋼護筒3插入或旋入地下的摩阻力；鋼護筒3的壁厚大于鋼箍筒1的壁厚、鋼護筒3的壁厚大于10毫米，剛度大的鋼護筒3從外或從里重合套疊剛度小的鋼箍筒1，采用這種方法減少了對壁厚較薄的鋼箍筒1在插入或旋入地下時的損傷。
鋼箍筒1、鋼護筒3的筒中或筒下的巖土也可以不排出，采用三種方法擠密加固鋼箍筒1、鋼護筒3的筒中或筒下的巖土；一是采用爆炸壓力擠密加固方法；或者二是采用夯錘夯實加固擠密方法；或者三是采用攪拌或噴射方法，在巖土中摻入水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水其中一種或其中幾種材料，并與筒中巖土混合形成承壓體2；其中水泥的摻入量在10％-40％之間。
其基礎(chǔ)構(gòu)件用于建(構(gòu))筑物的柱、桿、肢；或者其基礎(chǔ)的施工方法用于建(構(gòu))筑物的柱、桿、肢的施工方法。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下突出優(yōu)點1、解決了上述現(xiàn)有基礎(chǔ)技術(shù)中的五項不足之處，使地基與基礎(chǔ)的單位承載力費用造價大大降低，比低價的PHC樁基礎(chǔ)還要降低一倍以上。2、首創(chuàng)了基礎(chǔ)施工中二種有效施工方法，即利用爆炸擠密加固巖土方法；利用軟化泥化巖土加快基礎(chǔ)沉降方法。3、提供了一整套能適合大部分地質(zhì)條件的，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、組合化的通用型基礎(chǔ)構(gòu)件和基礎(chǔ)施工方法。減少了現(xiàn)有雜亂無序和種類繁多的基礎(chǔ)構(gòu)件和施工方法，為地基和基礎(chǔ)施工提供了一條可行的專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化路子，創(chuàng)造出較大的經(jīng)濟和社會效益。
下面是結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)立面剖面圖。
圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)立面剖面圖。
圖3是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)立面剖面圖。
圖4、圖5是本發(fā)明實施例4的平面圖。
從圖1可知，本實施例1是一種預(yù)制鋼管砼空心樁基礎(chǔ)構(gòu)件，它包括有鋼管制做的鋼箍筒1、砼制做的空心承壓體2、在鋼箍筒1的端部設(shè)置有幾個的卸荷孔6、在鋼管內(nèi)表面涂有瀝青的隔離潤滑層，鋼管外表面有鍍鋅防銹層。其施工方法是采用錘擊、靜壓方法把鋼管砼空心樁基礎(chǔ)構(gòu)件插入地下；當(dāng)鋼管空心砼組合樁壁較薄時，采用鋼護筒3從外或從里與鋼管空心砼組合樁重合疊套在一起，同時插入或旋入地下；也可以在插入前用攪拌或噴射方法把水和減水劑(表面活性劑)、空氣和樁基礎(chǔ)位置的巖土混合，產(chǎn)生巖土軟化泥化、減少沉樁時的摩阻力；采用人挖、水沖、螺旋鉆排出樁芯中的巖土；在樁芯中注入砼形成實心承壓體2。此樁型可以用來替代現(xiàn)有的PHC管樁。
從圖2可知，本實施例2是一種沉管灌注樁基礎(chǔ)的施工方法，工序如下鋼護筒3從外或從里與鋼箍筒1重合疊套在一起，同時插入或旋入地下，樁尖9同鋼箍筒1焊接(栓結(jié))在一起，樁尖9進入中風(fēng)化巖層，排出鋼箍筒1中的土，留下風(fēng)化巖層；采用夯錘對筒內(nèi)、筒下的風(fēng)化巖層夯實擠密加固；撥出鋼護筒3；灌入砼形成承壓體2，組合構(gòu)成鋼箍筒1、砼、擠密加固風(fēng)化巖的樁基礎(chǔ)。由于“箍套約束力效應(yīng)”和夯實擠密效果，中、微風(fēng)化巖的強度提高、沉降變形減少，避免了挖填樁基礎(chǔ)下中、微風(fēng)巖的置換工程費用，此種組合樁基礎(chǔ)代替現(xiàn)有的各種灌注樁。
從圖3可知本實施例3是一種爆炸擠密基巖的沉管灌注樁基礎(chǔ)施工方法。在排出鋼護筒3、鋼箍筒1內(nèi)的巖土后，在筒底基巖中鉆孔形成藥孔4，在筒底、藥孔4內(nèi)放入爆炸物，然后引爆爆炸物，利用爆炸的壓力擠密了巖土體并形成爆擴空腔5(圖中虛線包括范圍)，撥出鋼護筒3，在爆擴空腔5中灌入或者壓力灌入砼，形成承壓體2；或者也可以先灌入砼，形成上段樁身的承壓體2之后，通過在上段樁身承壓體2上的預(yù)留孔道，在筒底、藥孔4內(nèi)放入爆炸物，引爆爆炸物，爆炸擠密加固上段樁身承壓體2下的巖土，形成爆擴空腔5，然后再通過預(yù)留孔道把砼、水泥漿、水泥砂漿壓力灌入爆擴空腔5中形成下段樁身；在鋼箍筒1內(nèi)設(shè)置內(nèi)箍筒8，內(nèi)箍筒8的上表面和承壓體2的上表面高出鋼箍筒1的上表面；其余工序同實施例2，這樣組合構(gòu)成上段樁身是鋼管砼和下段樁身是擠密了巖土體和砼的樁基礎(chǔ)。
由圖4、圖5可知，本實施例4是由多個鋼箍筒1組合構(gòu)成的大型、異型基礎(chǔ)有單列組合和多列組合，鋼箍筒1與鋼箍筒1之間采用焊接或栓接，邊、角鋼箍筒1的外切點連線之間用聯(lián)系件7鋼板焊接或栓接，將多個鋼箍筒1組合構(gòu)成整體的大型、異型基礎(chǔ)；鋼箍筒1與聯(lián)系件7鋼板之間的空隙空腔用砼、水泥漿、水泥砂漿、砂、碎石灌填。其余工序同實施1、2、3；該基礎(chǔ)可用于箱基礎(chǔ)、條基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻、沉井、基等。
權(quán)利要求
1.一種基礎(chǔ)構(gòu)件，包括有鋼箍筒1和承壓體2，其特征在于承壓體2在鋼箍筒1內(nèi)組合構(gòu)成基礎(chǔ)構(gòu)件；鋼箍筒1的壁厚在3-200毫米之間，承壓體2的直徑或短邊長與鋼箍筒1的壁厚之比在30-200之間；承壓體2是含有水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水其中一種或其中幾種材料的混合物。
2.如前所述的一種基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于采用兩種方法構(gòu)成基礎(chǔ)，一是將基礎(chǔ)構(gòu)件進入地下構(gòu)成基礎(chǔ)；或者二是將鋼箍筒1進入地下，排出鋼箍筒1中的巖土或部分巖土形成基孔、基槽、基坑，在鋼箍筒1中灌入含有水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水其中一種或其中幾種材料的混合物形成承壓體2。
3.一種基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于把含有水、減水劑、增塑劑、增粘劑、發(fā)泡劑、表面活性劑、泥漿、膨潤土、土、砂、空氣等其中一種或其中幾種材料與巖土混合，形成流塑態(tài)軟化泥化巖土體；采用攪拌或噴射或沉管或沖擊方法對巖土進行混合工序；攪拌或噴射或沉管或沖擊機具采用豎向或水平向或斜向進入巖土；減水劑、絮凝劑主要由非離子、陰離子、陽離子類表面活性材料組成；建(構(gòu))筑物、構(gòu)件、配件、設(shè)備、工具采用豎向或水平向或斜向進入流塑態(tài)軟化泥化巖土體；建(構(gòu))筑物、構(gòu)件、配件、設(shè)備、工具可以分割成幾小部分，分部分塊分別進入流塑態(tài)軟化泥化巖土體。
4.一種基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于在巖土中或者在基孔、基槽、基坑下形成的藥孔4中放入爆炸物，然后引爆爆炸物，利用爆炸壓力擠密了巖土體并形成爆擴空腔5，在爆擴空腔5中灌入或者壓力灌入含有水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水灰其中一種或其中幾種材料的混合物。
5.如前所述的一種基礎(chǔ)構(gòu)件和基礎(chǔ)的施工方法的用途，其特征在于適用于樁基礎(chǔ)、筏基礎(chǔ)、箱基礎(chǔ)、條基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻、沉井、基坑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種基礎(chǔ)構(gòu)件和基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于承壓體2是實心的或空心的；鋼箍筒1是單個或者是多個相結(jié)合，當(dāng)采用多個鋼箍筒1相結(jié)合時，用鋼板、鋼綴條、鋼筋制作的聯(lián)系件7把多個鋼箍筒1焊結(jié)或栓結(jié)成整體；鋼箍筒1的橫截面是圓形或近似圓形；鋼箍筒1的外表面有防銹層，防銹層采用鍍鋅或防銹涂料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種基礎(chǔ)構(gòu)件和基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于采用四種方法使承壓體2承擔(dān)全部或接近全部豎向壓力荷載，消除、減少鋼箍筒1所承受的豎向壓力荷載一是鋼箍筒1內(nèi)壁上有防止粘結(jié)的隔離潤滑層；或者二是鋼箍筒上分布有圓形小孔的卸荷孔6；或者三是承壓體2的上表面高出鋼箍筒1上表面；或者四是在鋼箍筒1內(nèi)設(shè)置內(nèi)箍筒8，內(nèi)箍筒8的上表面高出鋼箍筒1上表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的一種基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于采用兩種方法形成基礎(chǔ)的基孔、基槽、基坑，一是把鋼護筒3先插入或旋入地下，排出筒中的巖土形成樁孔、基槽、基坑，或者二是鋼護筒3從外或從里與鋼箍筒1重合疊套在一起，同時插入或旋入地下，排出筒中的巖土形成基孔、基槽、基坑；采用三種方法構(gòu)成基礎(chǔ)，一是把基礎(chǔ)構(gòu)件插入樁孔、基槽、基坑中，構(gòu)成基礎(chǔ)，或者二是把鋼護筒3從外或從里與基礎(chǔ)構(gòu)件重合疊套在一起，同時插入或旋入地下，撥出鋼護筒3，構(gòu)成基礎(chǔ)，或者三是在已插入樁孔、基槽、基坑中的鋼箍筒1內(nèi)，灌入含有水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水其中一種或其中幾種材料的混合物形成承壓體2，在灌入混合物前或后撥出鋼護筒3，構(gòu)成基礎(chǔ)；在基礎(chǔ)構(gòu)件、鋼箍筒1、鋼護筒3插入或旋入地下前，采用攪拌或噴射方法把水、減水劑、絮凝劑、表面活性劑、泥漿、土、空氣等其中一種或其中幾種材料與地下巖土混合；鋼護筒3的壁厚大于鋼箍筒1的壁厚、鋼護筒3的壁厚大于10毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求2和3和4所述的一種基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于鋼箍筒1、鋼護筒3的筒中或筒下的巖土也可以不排出，采用三種方法擠密加固鋼箍筒1、鋼護筒3筒的中或筒下的巖土；一是采用爆炸壓力擠密加固方法；或者二是采用夯錘夯實加固擠密方法；或者三是采用攪拌或噴射方法，在巖土中摻入水泥、石灰、砂、碎石、粉煤灰、工業(yè)廢渣、水其中一種或其中幾種材料，并與筒中巖土混合形成承壓體2；其中水泥的摻入量在10％-40％之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基礎(chǔ)構(gòu)件和權(quán)利要求6和7所述的一種基礎(chǔ)的施工方法的用途，其特征在于其基礎(chǔ)構(gòu)件用于建(構(gòu))筑物的柱、桿、肢；或者其基礎(chǔ)的施工方法用于建(構(gòu))筑物的柱、桿、肢的施工方法。
全文摘要
受拉狀態(tài)的鋼箍筒1中的承壓體2的抗壓強度提高4倍左右;采用爆炸擠密、夯錘擠密和巖土中摻入水泥、砂石等材料三種方法擠密加固了巖土;所以由鋼箍筒1、承壓體2、擠密加固巖土組成的基礎(chǔ)承載力也成倍提高。提出了利用爆炸擠密加固巖土、利用軟化泥化巖土加快基礎(chǔ)沉降二種有效施工方法。提供了一整套能適合大部分地質(zhì)條件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、組合化的通用型基礎(chǔ)和施工方法。
文檔編號E02D27/00GK1380474SQ02115298
公開日2002年11月20日 申請日期2002年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月30日
發(fā)明者焦占栓, 滕延京, 劉金礪, 張雁, 黃強, 陳之泉, 陳富和, 張三戒, 王離, 呂懷民 申請人:呂懷民