透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基及地基處理方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基及處理方法，上部為透水性混凝樁，下部為碎石樁，在施工透水性混凝土樁時(shí)，透水性混凝土樁內(nèi)部的土漿可向下流入到碎石樁內(nèi)，保證了透水性混凝土樁的高透水性。碎石樁置于樁的底部，底部圍壓較大，可防止碎石樁的膨脹破壞，提高了碎石樁的強(qiáng)度以及復(fù)合地基的承載能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】透水性混凝土粧-碎石粧串聯(lián)型復(fù)合地基及地基處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，涉及一種透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基及地基處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近二十年來(lái)，地基處理技術(shù)得到很大發(fā)展，其中復(fù)合地基技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過(guò)程中部分土體得到增強(qiáng)或被置換。復(fù)合地基中的豎向增強(qiáng)體一般可分為散體材料樁(如砂樁和碎石樁)、柔性樁或稱(chēng)半剛性樁(如水泥土攪拌樁)和剛性樁(如CFG樁)。碎石樁是透水的，可以加快地基的固結(jié)速度，也可減小砂土或粉土地基的液化勢(shì)。但是，碎石樁的剛度和強(qiáng)度低，而且與樁周?chē)馏w的圍壓有很大關(guān)系，在附加應(yīng)力作用下淺層樁體易發(fā)生膨脹破壞。透水性混凝土樁剛度和強(qiáng)度高，具有剛性樁的優(yōu)點(diǎn)，而且透水性強(qiáng)，但是施工過(guò)程中，透水性混凝土樁內(nèi)部易發(fā)生流漿現(xiàn)象而堵塞透水性混凝土樁的底部，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致透水性混凝土樁失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基及地基處理方法，使復(fù)合地基既具有高的承載能力，又具有強(qiáng)的透水能力，防止透水性混凝土樁流漿堵塞失效現(xiàn)象的發(fā)生。
[0004]本發(fā)明涉及的技術(shù)目的有:適于透水性混凝土樁的透水性混凝土設(shè)計(jì)；透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基樁體布置；透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基施工方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006]一種透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基，包括樁體，所述樁體上部為透水性混凝樁土樁，下部為碎石樁，在施工透水性混凝土樁時(shí)，透水性混凝土內(nèi)部的土漿可向下流入到碎石樁內(nèi)，保證了透水性混凝土樁的高透水性。碎石樁置于樁的底部，底部圍壓較大，可防止碎石樁的膨脹破壞，提高了碎石樁的強(qiáng)度以及復(fù)合地基的承載能力。
[0007]所述透水性混凝土是由特定級(jí)配的集料、水泥、增強(qiáng)材料、外加劑和水等成型工藝制成的，集料骨架間含有大量貫通性孔隙(通常在5%?30%之間，并多為直徑超過(guò)Imm的大孔)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的混凝土，在保證一定透水性情況下其抗壓強(qiáng)度一般在3.5MPa?28MPa，撓曲強(qiáng)度一般在IMPa?3.8MPa。透水混凝土的滲透系數(shù)一般介于2.0mm/s?5.4mm/s,有的甚至達(dá)到1.2cm/s。透水混凝土的配比特點(diǎn)是采用單粒級(jí)粗骨料作為骨架，水泥凈漿或加入少量細(xì)骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料顆粒的表面，作為骨料顆粒之間的膠結(jié)層，形成骨架-空隙結(jié)構(gòu)的多孔混凝土材料。試驗(yàn)研究表明，透水性混凝土的強(qiáng)度和透水性是一對(duì)矛盾體，此消彼長(zhǎng)，如圖1所示。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體要求，確定最佳的強(qiáng)度和滲透性組
口 ο
[0008]透水性混凝土樁具有良好的透水性能，可用作豎向排水井對(duì)軟土地基進(jìn)行井點(diǎn)降水，疏干基土中的水分、促使土體固結(jié)，提高地基強(qiáng)度，同時(shí)可以減少土坡土體側(cè)向位移與沉降，穩(wěn)定邊坡，消除流砂，減少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基與基礎(chǔ)工程施工能避免地下水的影響，提供比較干的施工條件，還可以減少土方量、縮短工期、提高工程質(zhì)量和保證施工安全。透水性混凝土樁不僅透水性強(qiáng)，而且強(qiáng)度高，這使得上覆荷載在樁體中力的傳遞和地基的排水固結(jié)過(guò)程耦合在一起，相互促進(jìn)，既加快了地基固結(jié)速度，減小了工后沉降，又提高了地基承載力。根據(jù)有效應(yīng)力原理，土體內(nèi)超靜孔隙水壓力消散越快，土體的強(qiáng)度提高越快，地基土將承擔(dān)更多的附加應(yīng)力，從而在復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)降低樁體的置換率。由透水性混凝土樁滲出的水將由復(fù)合地基上鋪設(shè)的碎石墊層排走，碎石墊層還可以調(diào)整樁土應(yīng)力比。
[0009]但是在施工過(guò)程中時(shí)，透水性混凝土樁內(nèi)部易發(fā)生流漿現(xiàn)象而堵塞透水性混凝土樁的底部，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致透水性混凝土樁失效。
[0010]碎石樁樁體屬于離散體，與樁間土形成復(fù)合地基，這種地基在剛性基礎(chǔ)作用下可變形并符合變形協(xié)調(diào)條件，因此用碎石樁加固過(guò)的地基較加固前的壓縮模量會(huì)有很大程度的增多，其在荷載作用下可承受較大的應(yīng)力，可充分體現(xiàn)碎石樁體的應(yīng)力分擔(dān)作用。由于碎石樁在選用碎石過(guò)程中應(yīng)充分考慮級(jí)配，因而保證了樁體內(nèi)部具有較大的空隙和良好的滲透性，整個(gè)碎石樁可形成地基中的排水通道，起到排水砂井的作用，大大縮短孔隙水的水平滲透路徑，從而加速軟土的排水固結(jié)，加強(qiáng)其沉降穩(wěn)定性。
[0011]但是，碎石樁的剛度和強(qiáng)度低，而且與樁周?chē)馏w的圍壓有很大關(guān)系，在附加應(yīng)力作用下淺層樁體易發(fā)生膨脹破壞。
[0012]本發(fā)明還提供了 一種透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基處理方法，包括如下步驟:
[0013](I)預(yù)置排水井排水管，排水管頂端連接自吸泵或真空泵，連接至排水管網(wǎng)，利用抽水使開(kāi)挖區(qū)始終保持干燥狀態(tài)；
[0014](2)根據(jù)地基沉降和承載力要求確定樁徑和樁距；
[0015](3)根據(jù)樁徑、地下水位以及施工條件確定井點(diǎn)的平面布置，由計(jì)算或試驗(yàn)確定排水井間距；
[0016](4)在地基表面鋪設(shè)碎石墊層；
[0017](5)透水性混凝土樁用長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁或振動(dòng)沉管灌注成樁方法施工；碎石樁宜采用振動(dòng)沉管、錘擊沉管或沖擊成孔成樁的方法施工；施工時(shí)，先施工碎石樁，然后再在其上施工透水性混凝土樁。
[0018]井點(diǎn)降水，用于地下水位比較高的施工環(huán)境中，是土方工程、地基與基礎(chǔ)工程施工中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，能疏干基土中的水分、促使土體固結(jié)，提高地基強(qiáng)度，同時(shí)可以減少土坡土體側(cè)向位移與沉降，穩(wěn)定邊坡，消除流砂，減少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基與基礎(chǔ)工程施工能避免地下水的影響，提供比較干的施工條件，還可以減少土方量、縮短工期、提高工程質(zhì)量和保證施工安全。
[0019]本發(fā)明的有益效果:上部為透水性混凝樁，下部為碎石樁，在施工透水性混凝土樁時(shí)，透水性混凝土樁內(nèi)部的土漿可向下流入到碎石樁內(nèi)，保證了透水性混凝土樁的高透水性。碎石樁置于樁的底部，底部圍壓較大，可防止碎石樁的膨脹破壞，提高了碎石樁的強(qiáng)度以及復(fù)合地基的承載能力。【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是透水性混凝土抗壓強(qiáng)度與滲透系數(shù)的關(guān)系曲線圖。
[0021]圖2是透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型布置圖。
[0022]圖3是樁體及排水井布置示意圖。
[0023]圖4是樁體布置形式圖。
[0024]其中，1、樁體；2、透水性混凝土樁；3、碎石樁；4、樁間土 ；5、復(fù)合地基；6、開(kāi)挖區(qū)；
7、排水井。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]如圖2-圖3所示，一種透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基，包括樁體1，所述樁體I上部為透水性混凝樁土樁2，透水性混凝土樁2具有良好的透水性能，可用作豎向排水井7對(duì)軟土地基進(jìn)行井點(diǎn)降水，利用抽水設(shè)備抽水使開(kāi)挖區(qū)6始終保持干燥狀態(tài)，下部為碎石樁3，碎石樁3屬于離散體，與樁間土 4形成復(fù)合地基5。
[0027]本實(shí)施例的地基處理步驟為:
[0028]( I)預(yù)置排水井排水管，排水管頂端連接自吸泵或真空泵，連接至排水管網(wǎng)，利用抽水設(shè)備抽水使所挖的土始終保持干燥狀態(tài)。根據(jù)樁徑、地下水位以及施工條件等確定井點(diǎn)的平面布置，由計(jì)算或試驗(yàn)確定排水井間距。如圖3所示。
[0029](2)透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基的樁徑宜取350?600mm，樁距宜取
3一 5倍樁徑，樁距的確定需滿足地基沉降和承載力要求。對(duì)粉土和砂土地基，透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基的樁距不宜大于樁徑的4.5倍；對(duì)粘性土地基不宜大于樁徑的3倍。
[0030](3)透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基樁體采用正方形或三角形布置，圖4中(a)為正方形，(b)為三角形。在地基表面鋪設(shè)碎石墊層，厚度為30-50cm。
[0031](4)透水性混凝土樁宜用長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁或振動(dòng)沉管灌注成樁方法施工。碎石樁宜采用振動(dòng)沉管、錘擊沉管或沖擊成孔等成樁等方法施工，根據(jù)地質(zhì)條件選用。施工時(shí)，先施工碎石樁，然后再在其上施工透水性混凝土樁。透水性混凝土室內(nèi)設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度不低于20MPa，滲透系數(shù)不低于2mm/s。
[0032]實(shí)例1:
[0033]某項(xiàng)目位于珠江三角洲沖積平原，偶有微丘出露，海拔高度一般在1.5?3.8m之間。地質(zhì)情況自上而下主要有雜填土、粉質(zhì)粘土、含砂礫粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖及泥質(zhì)砂巖，地下水位較高，地下水非常豐富。為減小工后沉降量，保證建筑物穩(wěn)定，設(shè)計(jì)采用透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基對(duì)軟土地基進(jìn)行處理。
[0034]透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基樁體采用正方形布置。施工前先設(shè)置降水井降水，降水完成后，在地基表面鋪設(shè)碎石墊層，厚度為30-50cm。施工時(shí)，先施工碎石樁，然后再在其上施工透水性混凝土樁。所有樁體垂直度誤差不大于1.5%。所有樁體直徑相同，根據(jù)工程實(shí)際情況，樁徑宜取300 - 800mm ;樁距的確定應(yīng)滿足地基沉降和承載力要求。
[0035]碎石樁施工可采用振動(dòng)沉管、錘擊沉管或沖擊成孔等成樁法。當(dāng)用于消除粉細(xì)砂及粉土液化時(shí)，宜用振動(dòng)沉管成樁法。碎石含泥量不得大于5%，最大粒徑不宜大于50mm。
[0036]透水性混凝土樁宜用長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁或振動(dòng)沉管灌注成樁方法施工。
[0037]樁體室內(nèi)抗壓強(qiáng)度不低于20MPa，滲透系數(shù)不低于2mm/s。
[0038]施工前場(chǎng)地需清表處理，做好“三通一平”工作。
[0039]實(shí)例2:
[0040]某軟土地基屬“山地型”軟土，表層為l_2m深的淤泥，下部為低液限粘土，軟基深處達(dá)23m，含水量大，承載力小。其成因主要是由于泥質(zhì)頁(yè)巖風(fēng)化產(chǎn)物和地表的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)水流搬運(yùn)，沉積于原始地形的低洼處，長(zhǎng)期飽水軟化，間有微生物作用形成。設(shè)計(jì)采用透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基對(duì)軟土地基進(jìn)行處理。
[0041]透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基樁體采用正方形布置。施工前先設(shè)置降水井降水，降水完成后，在地基表面鋪設(shè)碎石墊層，厚度為30-50cm。施工時(shí)，先施工碎石樁，然后再在其上施工透水性混凝土樁。所有樁體垂直度誤差不大于1.5%。所有樁體直徑相同，根據(jù)工程實(shí)際情況，樁徑宜取300 - 800mm ;樁距的確定應(yīng)滿足地基沉降和承載力要求。
[0042]碎石樁施工可采用振動(dòng)沉管、錘擊沉管或沖擊成孔等成樁法。當(dāng)用于消除粉細(xì)砂及粉土液化時(shí)，宜用振動(dòng)沉管成樁法。碎石含泥量不得大于5%，最大粒徑不宜大于50mm。
[0043]透水性混凝土樁宜用長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁或振動(dòng)沉管灌注成樁方法施工。樁體室內(nèi)抗壓強(qiáng)度不低于20MPa，滲透系數(shù)不低于2mm/s。
[0044]施工前場(chǎng)地需清表處理，做好“三通一平”工作。
[0045]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
【權(quán)利要求】
1.透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基，其特征是，包括樁體，所述樁體上部為透水性混凝樁土樁，所述透水性混凝土樁內(nèi)部的土漿能夠向下流入到碎石樁內(nèi)，所述樁體下部為碎石樁，能夠防止碎石樁的膨脹破壞，提高碎石樁的強(qiáng)度以及復(fù)合地基的承載能力。
2.如權(quán)利要求1所述的透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基，其特征是，所述透水性混凝土樁室內(nèi)設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度不低于20MPa，滲透系數(shù)不低于2mm/s。
3.如權(quán)利要求1所述的透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基，其特征是，所述樁體的樁徑為350?600mm，樁距為3 — 5倍樁徑；對(duì)粉土和砂土地基，樁距不大于樁徑的4.5倍；對(duì)粘性土地基不大于樁徑的3倍。
4.如權(quán)利要求1所述的透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基，其特征是，所述樁體采用正方形或三角形布置。
5.如權(quán)利要求1所述的透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基，其特征是，所述透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基表面鋪設(shè)碎石墊層，厚度為30-50cm。
6.如權(quán)利要求1所述的透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基處理方法，其特征是，包括如下步驟: (1)預(yù)置排水井排水管，排水管頂端連接自吸泵或真空泵，連接至排水管網(wǎng)，利用抽水使開(kāi)挖區(qū)始終保持干燥狀態(tài)； (2)根據(jù)地基沉降和承載力要求確定樁徑和樁距； (3)根據(jù)樁徑、地下水位以及施工條件確定井點(diǎn)的平面布置，由計(jì)算或試驗(yàn)確定排水井間距； (4)在地基表面鋪設(shè)碎石墊層； (5)透水性混凝土樁用長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁或振動(dòng)沉管灌注成樁方法施工；碎石樁宜采用振動(dòng)沉管、錘擊沉管或沖擊成孔成樁的方法施工；施工時(shí)，先施工碎石樁，然后再在其上施工透水性混凝土樁。
7.如權(quán)利要求6所述的透水性混凝土樁-碎石樁串聯(lián)型復(fù)合地基處理方法，其特征是，所述樁體的樁徑為350?600mm，樁距為3 — 5倍樁徑；對(duì)粉土和砂土地基，樁距不大于樁徑的4.5倍；對(duì)粘性土地基不大于樁徑的3倍。
【文檔編號(hào)】E02D5/46GK103452093SQ201310391291
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】崔新壯, 高智珺, 李術(shù)才, 楊為民, 湯濰澤, 隋偉, 張娜 申請(qǐng)人:山東大學(xué)