一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)及加固方法
【專利摘要】一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)及加固方法，可有效抵抗動(dòng)荷載，提高CFG樁抗剪強(qiáng)度，并擴(kuò)大CFG樁的使用范圍。加固結(jié)構(gòu)包括縱向、橫向間隔設(shè)置于流塑狀軟土層內(nèi)的鉆孔壓灌素混凝土樁（10），以及鋪設(shè)于鉆孔壓灌素混凝土樁（10）頂面的褥墊層，基礎(chǔ)（30）構(gòu)筑于褥墊層之上。所述鉆孔壓灌素混凝土樁（10）表面外包裹土工布內(nèi)套筒（11），土工布內(nèi)套筒（11）表面外包裹粘結(jié)土工格柵外套筒（12）。
【專利說(shuō)明】一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)及加固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及土木工程，特別涉及一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)及加固方法。
【背景技術(shù)】
[0002]流塑狀軟土大量分布在我國(guó)的沿海地區(qū)，它具有高含水率，有的甚至超過(guò)100%，土體孔隙比大，壓縮性高，有的土體中的孔隙的體積達(dá)到固體體積的25倍，高靈敏度，抗剪強(qiáng)度很低，一般不超過(guò)5kPa，易產(chǎn)生蠕動(dòng)等特性。
[0003]柔性樁處理時(shí)，極易因樁周土體強(qiáng)度太低而不能提供足夠的側(cè)向約束力，發(fā)生側(cè)向鼓脹而導(dǎo)致整個(gè)復(fù)合地基失效。
[0004]半剛性樁，如鉆孔壓灌素混凝土樁(CFG樁)加固流塑層尤其是傾斜流塑層時(shí)，承受動(dòng)荷載(如施工時(shí)樁周正灌注沉管的樁對(duì)已施工的樁的影響、路基車輛荷載、地震荷載等)時(shí)，極容易遭受土體給它的剪切力而出現(xiàn)斷樁，此外，在深厚軟土層，常常需要將樁打至較深土層，而CFG樁由于其抗剪強(qiáng)度低，常出現(xiàn)斷樁，樁長(zhǎng)通常只能設(shè)計(jì)為10-15m。
[0005]剛性樁，如預(yù)應(yīng)力管樁、水泥攪拌樁等處理時(shí)，孔隙水不易消散，且由于其與建筑物剛性連接，一旦發(fā)生地震，建筑樁的震動(dòng)將直接牽連到建筑體的震動(dòng)，因此其抗震性能較差。且預(yù)應(yīng)力管樁造價(jià)高。
[0006]綜上所述，在現(xiàn)有的流塑狀軟土地基加固措施中，柔性樁處理流塑狀軟土強(qiáng)度不夠，而剛性樁處理則不易排水且造價(jià)太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)，可有效抵抗動(dòng)荷載，提高CFG樁抗剪強(qiáng)度，并擴(kuò)大CFG樁的使用范圍。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明的一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)，包括縱向、橫向間隔設(shè)置于流塑狀軟土層內(nèi)的鉆孔壓灌素混凝土樁，以及鋪設(shè)于鉆孔壓灌素混凝土樁頂面的褥墊層，基礎(chǔ)構(gòu)筑于褥墊層之上，其特征是:所述鉆孔壓灌素混凝土樁表面外包裹土工布內(nèi)套筒，土工布內(nèi)套筒表面外包裹粘結(jié)土工格柵外套筒。
[0009]所述褥墊層由依次鋪設(shè)的下褥墊層、土工格柵層和上褥墊層復(fù)合構(gòu)成。
[0010]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供采用上述流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)的流塑狀軟土地基加固方法，該方法包括如下步驟:①鉆樁孔至設(shè)計(jì)深度；②下放保護(hù)套管至樁孔內(nèi)，套管內(nèi)放置粘結(jié)為一體的土工布內(nèi)套筒、土工格柵外套筒；③向套管內(nèi)泵壓鉆孔壓灌素混凝土樁混合料；④抽除套管，清除樁間土保護(hù)土層和鉆孔壓灌素混凝土樁樁頭至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高；?施工褥墊層。
[0011]本發(fā)明具有如下有益效果，孔隙水可沿著樁外土工格柵及時(shí)排出，可極大地提高CFG樁的抗剪強(qiáng)度，且有利于地震荷載時(shí)孔隙水壓力的消散；在土工布內(nèi)套筒和土工格柵外套筒的徑向約束下，樁身剛度得到很大的提高，由于提高了 CFG樁抗剪強(qiáng)度，CFG樁可設(shè)計(jì)得更長(zhǎng)，嵌入穩(wěn)定下臥層中，從而提高了樁的側(cè)摩阻力和端承載力，并能有效地減小變形，可極大地?cái)U(kuò)大CFG樁的使用范圍；土工布內(nèi)套筒可避免成樁過(guò)程中淤泥填充進(jìn)來(lái)造成縮頸和樁身夾泥，以及沉樁時(shí)進(jìn)水等成樁質(zhì)量問(wèn)題，防止周圍腐蝕物質(zhì)對(duì)樁身的侵蝕，提高CFG樁的耐久性；土工格柵外套筒外表面粗糙，有利于側(cè)摩阻力的發(fā)揮；在褥墊層中設(shè)置的土工格柵層可對(duì)地基進(jìn)行水平向加筋，減小差異沉降；施工簡(jiǎn)單，節(jié)省資金，土工布內(nèi)套筒和土工格柵外套筒可在工廠統(tǒng)一生產(chǎn)，且其造價(jià)不高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]本說(shuō)明書包括如下五幅附圖:
[0013]圖1是本發(fā)明一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)的斷面示意圖；
[0014]圖2是圖1中A局部的放大示意圖；
[0015]圖3是圖1中B局部的放大示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)的排水示意圖，土中箭頭表示排水方向；
[0017]圖5是本發(fā)明一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)沿樁體外緣排水細(xì)部示意圖。
[0018]圖中構(gòu)件、部位名稱及所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記:鉆孔壓灌素混凝土樁10、土工布內(nèi)套筒11、土工格柵外套筒12、上褥墊層21、下褥墊層22、土工格柵層23、基礎(chǔ)30。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)，包括縱向、橫向間隔設(shè)置于流塑狀軟土層內(nèi)的鉆孔壓灌素混凝土樁10，以及鋪設(shè)于鉆孔壓灌素混凝土樁10頂面的褥墊層，基礎(chǔ)30構(gòu)筑于褥墊層之上。參照?qǐng)D3，所述鉆孔壓灌素混凝土樁10表面外包裹土工布內(nèi)套筒11，土工布內(nèi)套筒11表面外包裹粘結(jié)土工格柵外套筒12。
[0021]參照?qǐng)D3，所述土工布內(nèi)套筒11沿鉆孔壓灌素混凝土樁10全長(zhǎng)包裹，且底端封口，具有隔離、防水、防腐蝕和加筋的作用，土工布底部封口，包裹在水泥粉煤灰碎石樁體的外表面，與其固結(jié)成一個(gè)整體，將樁體材料與周圍土體隔離開，為樁體提供極大的徑向約束力，提聞粧體的剛度。
[0022]參照?qǐng)D3，所述土工格柵外套筒12具有過(guò)濾、排水、加筋、耐腐蝕的作用，材料表面粗糙。且材料的選用具有靈活性，當(dāng)CFG樁的破壞主要發(fā)生在樁頭時(shí)，土工格柵外套筒12可由鉆孔壓灌素混凝土樁10樁頂向下延伸3-4倍樁徑，當(dāng)穩(wěn)定下臥層埋藏較深時(shí)，土工格柵外套筒12則需要向下延伸至樁底。
[0023]CFG加固流塑層尤其是傾斜流塑層時(shí)，承受動(dòng)荷載(如施工時(shí)樁周正灌注沉管的樁對(duì)已施工的樁的影響，路基車輛荷載，地震荷載等)時(shí)，會(huì)引起軟土中產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，樁體也極容易遭受土體給它的剪切力而出現(xiàn)斷樁。本發(fā)明在鉆孔壓灌素混凝土樁10外包裹土工布內(nèi)套筒11、土工格柵外套筒12，孔隙水可沿著土工格柵外套筒12及時(shí)排出，可極大地提高鉆孔壓灌素混凝土樁10的抗剪強(qiáng)度。在深厚軟土層，由于土的承載力小，壓縮性大，含水率高，常常需要將樁打至較深土層，而CFG樁由于其抗剪強(qiáng)度低，常出現(xiàn)斷樁，樁長(zhǎng)通常只能設(shè)計(jì)為10-15m，在土工布內(nèi)套筒11、土工格柵外套筒12的徑向約束下，樁身剛度得到很大的提高，樁長(zhǎng)可設(shè)計(jì)得更長(zhǎng)，嵌入穩(wěn)定下臥層中，從而提高了樁的側(cè)摩阻力和端承載力，并能有效地減小變形，極大地?cái)U(kuò)大了 CFG樁的使用范圍。除此之外，土工布內(nèi)套筒11可避免成樁過(guò)程中，淤泥填充進(jìn)來(lái)造成縮頸和樁身夾泥，以及沉樁時(shí)進(jìn)水等成樁質(zhì)量問(wèn)題，防止周圍腐蝕物質(zhì)對(duì)樁身的侵蝕，提高樁的耐久性。土工格柵外套筒12外表面粗糙，有利于側(cè)摩阻力的發(fā)揮，孔隙水可沿著土工布內(nèi)套筒11、土工格柵外套筒12之間的空隙向上排出，有利于地震荷載時(shí)孔隙水壓力的消散。
[0024]參照?qǐng)D2，所述褥墊層由依次鋪設(shè)的下褥墊層22、土工格柵層23和上褥墊層21復(fù)合構(gòu)成。土工格柵層23具有排水隔離的作用，阻隔基礎(chǔ)上部水，將地下水隔斷并引入邊溝。土工格柵層23可對(duì)地基進(jìn)行水平向加筋，減小差異沉降。通常，下褥墊層22、上褥墊層21采用級(jí)配砂石鋪設(shè)，厚度為5-15cm。由于褥墊層材料是高阻尼材料，因而表現(xiàn)出很強(qiáng)的阻尼耗能特性，發(fā)生較大振動(dòng)時(shí)，墊層材料則可較早進(jìn)入彈塑性或塑性狀態(tài)，使體系的剛度降低，周期加長(zhǎng)，這對(duì)于避免共振，或減小共振時(shí)的振幅具有明顯的作用，因而可以隔斷部分地震作用。同時(shí)，褥墊層也可隔斷部分路基車輛荷載，減弱上部振動(dòng)對(duì)流塑狀土和樁基造成的影響。
[0025]參照?qǐng)D4和圖5，當(dāng)軟土遭受擾動(dòng)，產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，孔隙水透過(guò)土工格柵外套筒12，而流塑狀土則被截住，孔隙水由土工布內(nèi)套筒11、土工格柵外套筒12之間的間隙向上滲出，直到下褥墊層22，再由下褥墊層22、土工格柵層23引入到基礎(chǔ)周圍的排水溝排出，土工格柵層23具有排水隔離的作用，防止地下水向上滲透，同時(shí)把從基礎(chǔ)30、上褥墊層21浸透來(lái)的水阻隔并引入邊溝。
[0026]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的流塑狀軟土地基加固方法，包括如下步驟:
[0027]①鉆樁孔至設(shè)計(jì)深度；
[0028]②下放保護(hù)套管至樁孔內(nèi)，套管內(nèi)放置粘結(jié)為一體的土工布內(nèi)套筒11、土工格柵外套筒12，套管內(nèi)徑和土工布內(nèi)套筒11、土工格柵外套筒12組合體外徑與樁徑相匹配；
[0029]③向套管內(nèi)泵壓鉆孔壓灌素混凝土樁10混合料；
[0030]④清除樁間土保護(hù)土層和鉆孔壓灌素混凝土樁10樁頭至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高；
[0031]⑤施工褥墊層。依次鋪筑設(shè)下褥墊層22、土工格柵層23、上褥墊層21，土工格柵層23中相鄰格柵搭接長(zhǎng)度為30cm，采用鐵絲綁扎固定，格柵在基礎(chǔ)邊緣處，寬鋪2.5m?3m，待上褥墊層21鋪筑完畢后進(jìn)行回折，下褥墊層22、上褥墊層21采用級(jí)配砂石鋪設(shè)，厚度為
5-15cm，砂石粒徑宜為8-20mm，碎石與砂的體積比選用1:2。下褥墊層22、上褥墊層21先虛鋪，完成后采用靜力或動(dòng)力壓實(shí)至設(shè)計(jì)厚度，夯填度一般不得大于0.90。對(duì)較干的砂石材料，虛鋪后可適當(dāng)灑水再行碾壓或夯實(shí)。
[0032]以上所述只是用圖解說(shuō)明本發(fā)明一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)及加固方法的一些原理，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請(qǐng)的專利范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)，包括縱向、橫向間隔設(shè)置于流塑狀軟土層內(nèi)的鉆孔壓灌素混凝土樁(10)，以及鋪設(shè)于鉆孔壓灌素混凝土樁(10)頂面的褥墊層，基礎(chǔ)(30)構(gòu)筑于褥墊層之上，其特征是:所述鉆孔壓灌素混凝土樁(10)表面外包裹土工布內(nèi)套筒(11)，土工布內(nèi)套筒(11)表面外包裹粘結(jié)土工格柵外套筒(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)，其特征是:所述褥墊層由依次鋪設(shè)的下褥墊層(22)、土工格柵層(23)和上褥墊層(21)復(fù)合構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)，其特征是:所述土工布內(nèi)套筒(11)沿鉆孔壓灌素混凝土樁(10)全長(zhǎng)包裹，且底端封口，所述土工格柵外套筒(12)由鉆孔壓灌素混凝土樁(10)樁頂向下延伸3-4倍樁徑或者向下延伸至樁底。
4.采用如權(quán)利要求1一 3任意一項(xiàng)所述一種流塑狀軟土地基加固結(jié)構(gòu)的流塑狀軟土地基加固方法，包括如下步驟: ①鉆樁孔至設(shè)計(jì)深度； ②下放保護(hù)套管至樁孔內(nèi)，套管內(nèi)放置粘結(jié)為一體的土工布內(nèi)套筒(11)、土工格柵外套筒(12)； ③向套管內(nèi)泵壓鉆孔壓灌素混凝土樁(10)混合料； ④抽除套管，清除樁間土保護(hù)土層和鉆孔壓灌素混凝土樁(10)樁頭至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高； ⑤施工褥墊層。
【文檔編號(hào)】E02D5/38GK103590390SQ201310610585
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】鄧小寧, 張建經(jīng), 張明, 歐陽(yáng)芳, 方仁寶, 韓建偉, 畢俊偉, 孫延軍 申請(qǐng)人:鄭州中核巖土工程有限公司, 西南交通大學(xué)