專利名稱：一種加固含硬土夾層軟土地基的間斷組合樁及施工方法
技術領域：
本發(fā)明屬于軟土地基處理及樁基礎技術領域，特別涉及一種加固含硬土層軟土地基的間斷組合樁及施工方法。
背景技術：
攪拌樁和高壓旋噴樁復合地基是軟基處理的有效形式，施工時利用攪拌樁機或高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土體，使水泥與土發(fā)生一系列物理化學反應，使軟土硬結而提高基礎強度，該方法具有施工簡便、成本低廉、速度快捷、效果顯著等特點，在工程界得到廣 泛的應用。然而，由于地質(zhì)作用的復雜性和沉積環(huán)境的多變性，即使同一場地的各個土層之間也可能有迥然不同的力學強度和變形特性，很多軟土地基中有硬土夾層，硬土夾層一般為砂土、粉砂、粉土這種壓縮模量較高的土層，可能分布于軟土地基上部、中部、或者底部。對于復合地基這種地基加固形式，其加固目的是提高整個土體的復合模量，但對于砂土、粉砂、粉土這種硬土夾層，其本身的壓縮模量就很高，不需要再加固。傳統(tǒng)的復合地基加固方法都是采用攪拌樁和高壓旋噴樁形成整根樁體，從樁頂?shù)綐兜椎耐翆佣嫉玫郊庸?，但這種加固對于硬土層沒有必要，因為硬土層本身模量就很高了，已能滿足地基承載力要求，再加固的話，勢必造成材料的浪費。對于地基土體性質(zhì)的現(xiàn)場測試，靜力觸探具有勘探和測試雙重功能，具有快速、精確、經(jīng)濟和節(jié)省人力等特點，對于地層性質(zhì)變化較大的復雜場地以及高靈敏度的軟粘土地層的勘察，更具有其獨特的優(yōu)越性。但是靜力觸探得到數(shù)據(jù)后，往往需要帶回室內(nèi)進行后處理，得到土層分布，不能在現(xiàn)場進行土層分布的自動判斷，且樁基施工在靜力觸探之后，兩者不能同時進行，因此浪費了施工耗能，工序復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種加固含硬土夾層軟土地基的間斷組合樁及自動化施工方法，在加固含硬土夾層的軟土地基時，可利用靜力觸探裝置，探測到土層的側(cè)阻力和端阻力，然后將結果輸送到控制樁基施工的程序，由程序判斷要不要施工攪拌樁或高壓旋噴樁。若碰到軟土，噴漿成樁，碰到硬土，不噴漿，形成一種間斷的樁型。這樣既能達到合理的承載力和沉降控制要求，又能節(jié)約材料和提高工效。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是
一種加固含硬土夾層軟土地基的間斷組合樁，其特征在于地基中樁體不連續(xù)，在軟弱土層中有樁體，在硬土層中無樁體，在軟、硬土層交界處樁體設置擴大頭，樁體施工采用高壓旋噴工藝或水泥土攪拌工藝，成樁過程采用電腦程序自動控制。一種加固含硬土夾層軟土地基的間斷組合樁的施工方法，采用以下技術步驟實現(xiàn)
(I)在攪拌樁機或旋噴樁機的鉆頭上安裝靜力觸探探頭，使樁基施工鉆頭具有測試地基土體性質(zhì)的功能。(2)平整場地，樁機定位。(3)從樁位鉆進，鉆進過程中，樁模在上部振動頭或錘頭的作用下逐漸下沉，同時靜力觸探探頭傳感器得到土層信息參數(shù)，自動輸入電腦進行分析，得到土層分布和性質(zhì)，判斷有無硬土層。(4)若有硬土層，則將硬土層的數(shù)量，層頂、層底標高等信息存入電腦；若無硬土層，則繼續(xù)鉆進，直至到達設計深度。
(5)鉆桿開始從樁底往上拔，上拔過程中，實時自動讀入電腦中保存的硬土層位置信息，并判斷鉆頭位置土層類型。(6)當鉆頭位于軟土層，通過自動化控制程序打開注漿泵，噴漿形成樁體；當位于硬土層，自動關閉注漿泵，不噴漿；當位于軟土層與硬土層交界，通過增加噴漿壓力或噴漿、攪拌時間等方式設置樁體擴大頭。(7)鉆桿從下往上完全拔出，形成間斷組合樁。(8)移動樁機到下一樁位，進行下一根樁的施工。(9)樁基施工完成后，當?shù)乇頌檐浲翆訒r，在樁頂鋪設加筋碎石墊層，形成復合地基。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于
(O在加固含硬土夾層軟土地基時，在允許的承載力和沉降控制要求下，可以節(jié)約材料。(2)可以直接在現(xiàn)場進行土層分布的自動判斷，而不需要帶回室內(nèi)進行后處理，節(jié)省了施工耗能，節(jié)約了工期。(3)加固地基的同時能直接得到土層性質(zhì)，可反算樁基承載力。(4)具有可直接在現(xiàn)有的打樁機上改裝的優(yōu)點，只需在原樁機上連接一個靜力觸探探頭即可使用，改裝方便迅速，省時節(jié)約，性能可靠。(5)軟件智能化控制，可以實現(xiàn)一人操作或者單個樁基操作實現(xiàn)無人值守。(6)對于軟土地基中的硬土夾層，本身承載力已經(jīng)很高，不需加固就能達到預期效果，并且可以減少硬土對施工機具的損傷。(7)設置擴大頭起到增大樁的受力比例，減小樁端的應力以避免樁端頂破硬土層的效果。本發(fā)明施工方便、節(jié)省材料、可適用于不同性質(zhì)的土層，形成復合地基承載力高，沉降變形小，是一種處理軟土地基的經(jīng)濟高效的優(yōu)質(zhì)樁型。下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述。本發(fā)明的保護范圍并不以具體實施方式
為限，而是由權利要求加以限定。


圖I為本發(fā)明間斷組合樁及土層分布示意圖；圖2為本發(fā)明施工機械的示意 圖3為圖2中A位置靜力觸探探頭的局部放大圖。圖中，I為葉片，2為鉆軸，3為靜力觸探探頭，4為電機，5為噴漿泵，6為探頭的頂柱，7為電阻應變片，8為傳感器，9為密封墊圈套，10為傳輸電纜，11為樁體，12為擴大頭。
具體實施例方式如圖I所示，一種加固含硬土夾層軟土地基的間斷組合樁，地基中樁體(11)不連續(xù)，在軟弱土層中有樁體(11)，在硬土層中無樁體(11)，在軟、硬土層交界處樁體設置擴大頭(12 )，樁體(11)施工采用高壓旋噴工藝或水泥土攪拌工藝，成樁過程采用電腦程序自動控制。如圖2和圖3所示，本發(fā)明施工機械包括葉片(I )，鉆軸(2 )，靜力觸探探頭(3 )，電機(4)，噴漿泵(5)，探頭的頂柱(6)，電阻應變片(7)，傳感器(8)，密封墊圈套(9)，傳輸電 纜(10)等。在攪拌樁機或高壓旋噴樁機下方連接一個靜力觸探探頭(3)。實施時，先平整場地，樁機定位，將樁機調(diào)整平穩(wěn)，使其鉆頭對準中心點并保證樁機垂直，在電機(4)的作用下將打樁機按照I. 2±0. 3m/min的速率從樁位勻速貫入至設計深度，貫入速度可由電機(4)上的電流檢測表控制，鉆進過程中，探頭(3)受到土層的阻力，使探頭內(nèi)的阻力傳感器(8)產(chǎn)生應變，傳感器的應變傳輸?shù)诫娮钁兤?7)轉(zhuǎn)換為電阻的變化，然后電信號通過電纜
(10)傳輸至電腦中，電腦中的自動化程序判斷土層性質(zhì)是否屬于硬土層，例如側(cè)阻力特征值不小于50kPa，并且端阻力特征值不小于1500kPa，可判斷為硬土層。若有硬土層，則將硬土層的數(shù)量，層頂、層底標高等信息存入電腦；若無硬土層，則繼續(xù)鉆進，直至到達設計深度。鉆桿從樁底往上拔，上拔過程中，每隔O. Im自動讀入電腦中保存的硬土層位置信息。當位于軟土層,打開注漿泵(5)，噴漿并轉(zhuǎn)動葉片(I)攪拌形成樁體,一邊攪拌一邊噴注，同時嚴格按照設計確定的提升速度提升樁機，一般提升速度不大于O. 8m/min;當位于硬土層，關閉注漿泵，不噴漿，不攪拌；當位于軟土層與硬土層交界，通過增加噴漿壓力或噴漿、攪拌時間等方式設置樁體擴大頭；最終形成間斷組合樁。
權利要求
1.一種加固含硬土夾層軟土地基的間斷組合樁，其特征在于地基中樁體不連續(xù)，在軟弱土層中有樁體，在硬土層中無樁體，在軟、硬土層交界處樁體設置擴大頭，樁體施工采用高壓旋噴工藝或水泥土攪拌工藝，成樁過程采用電腦程序自動控制。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種加固含硬土夾層軟土地基的間斷組合樁的施工方法，包括以下技術步驟 (1)在攪拌樁機或旋噴樁機的鉆頭上安裝靜力觸探探頭，使樁基施工鉆頭具有測試地基土體性質(zhì)的功能； (2)平整場地，樁機定位； (3)從樁位鉆進，鉆進過程中，樁模在上部振動頭或錘頭的作用下逐漸下沉，同時靜力觸探探頭傳感器得到土層信息參數(shù)，自動輸入電腦進行分析，得到土層分布和性質(zhì)，判斷有無硬土層； (4)若有硬土層，則將硬土層的數(shù)量，層頂、層底標高等信息存入電腦；若無硬土層，則繼續(xù)鉆進，直至到達設計深度； (5)鉆桿開始從樁底往上拔，上拔過程中，實時自動讀入電腦中保存的硬土層位置信息，并判斷鉆頭位置土層類型； (6)當鉆頭位于軟土層，通過自動化控制程序打開注漿泵，噴漿形成樁體；當位于硬土層，自動關閉注漿泵，不噴漿；當位于軟土層與硬土層交界，通過增加噴漿壓力或噴漿、攪拌時間的方式設置樁體擴大頭； (7)鉆桿從下往上完全拔出，形成間斷組合樁； (8)移動樁機到下一樁位，進行下一根樁的施工； (9)樁基施工完成后，當?shù)乇頌檐浲翆訒r，在樁頂鋪設加筋碎石墊層，形成復合地基。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加固含硬土夾層軟土地基的間斷組合樁，地基中樁體不連續(xù)，在軟弱土層中有樁體，在硬土層中無樁體，在軟、硬土層交界處樁體設置擴大頭，樁體施工采用高壓旋噴工藝或水泥土攪拌工藝，成樁過程采用電腦程序自動控制。本發(fā)明還公開了該樁的施工方法，在打樁機下方設置靜力觸探的探頭裝置，利用探頭可以探測到土層的側(cè)阻力和端阻力，以確定土層性質(zhì)，然后將結果輸送到控制樁基施工的程序，由程序判斷是否施工攪拌樁或高壓旋噴樁。若為軟土，噴漿成樁；若為硬土，不噴漿；在軟硬土層交界處，施工擴大頭，從而形成一種間斷組合的樁型。本發(fā)明施工方便、節(jié)省材料、可適用于不同性質(zhì)的土層，是一種處理軟土地基的經(jīng)濟高效的優(yōu)質(zhì)樁型。
文檔編號E02D3/08GK102966088SQ20121045435
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權日2012年11月14日
發(fā)明者丁選明, 鄭長杰, 孔綱強, 於慧, 高洪梅 申請人:河海大學, 南京河?？萍加邢薰?br>