專利名稱：一種柔性樁與剛性樁上下同體組合樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，適用于公路、堤壩、房屋建筑等工程的深厚軟基處理，屬于地基處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國幅員遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜且各地差別較大，軟弱地基類別多、分布廣；特別是在沿海地區(qū)及內(nèi)地湖河沉積相地區(qū)存在著眾多復(fù)雜的深厚軟土地基，我國“十二五”規(guī)劃綱要提出推進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并將其作為轉(zhuǎn)型升級、提高產(chǎn)業(yè)核心競爭カ的重要內(nèi)容。隨著海洋經(jīng)濟(jì)的進(jìn)ー步發(fā)展，對臨海陸域面積要求必然提升，也使得灘涂圍墾工程數(shù)量及規(guī)模不斷擴(kuò)大，灘涂圍墾造地形成的建設(shè)用地中也存在眾多深厚軟土地基。探求技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便、質(zhì)量穩(wěn)定、承載力高、材料省、環(huán)保性強(qiáng)的深厚軟基處理方式成為巖土工程界亟待解決的問題。水泥攪拌樁是通過特制的深層攪拌機(jī)械在地層深部就地將軟土和水泥強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。水泥攪拌樁按材料噴射狀態(tài)可分為濕法和干法兩種，濕法以水泥漿為主，攪拌均勻，易于復(fù)攪，水泥土硬化時間較長；干法以水泥干粉為主，水泥土硬化時間較短，能提高樁間的強(qiáng)度，但攪拌均勻性欠佳，很難全程復(fù)攪，在適宜的條件下目前濕法應(yīng)用更為普及。由于水泥攪拌樁具有施工場地要求較低、施工エ藝成熟、造價相對較低等特點，在我國得到了廣泛應(yīng)用。但水泥攪拌樁的處理深度淺，采用普通的施工設(shè)備國內(nèi)一般認(rèn)為僅適用于處理深度小于10 12m的軟基。且其施工質(zhì)量參差不齊、不易控制，容易出現(xiàn)質(zhì)量事故。近些年發(fā)展起來的雙向水泥攪拌樁，通過正反不同速度旋轉(zhuǎn)葉片同時雙向攪拌，以及上層葉片的同時更快速的反向攪拌，阻斷漿液上冒途徑，使水泥漿液就地與土體進(jìn)行充分的攪拌，保證了成樁質(zhì)量，特別是深層樁體質(zhì)量。雙向水泥攪拌樁雖較普通水泥攪拌樁，在成樁質(zhì)量方面有所提高，處理深度有所加大，但從類似工程經(jīng)驗來看，一般僅適用于處理深度小于16nTl8m的軟基，難于應(yīng)用于深厚軟基處理。預(yù)應(yīng)カ管樁、預(yù)制方樁等剛性樁由于施工速度快、質(zhì)量便于檢測、加固效果好，能有效地控制エ后沉降，處理深度深，質(zhì)量易保證，エ期短，綜合效益明顯等優(yōu)點，目前在軟基處理中也得到了廣泛應(yīng)用，但其缺點在于預(yù)制樁由于吊裝及運輸需要往往配制大量鋼筋等，導(dǎo)致造價昂貴。預(yù)制樁沉樁方法有多種，在我國國內(nèi)應(yīng)用過的方法有錘擊法、靜壓法、震動法、射水法、預(yù)鉆孔法及中掘法等，而以靜壓法用得最多。由于柴油錘打樁時震動劇烈、噪音大，為減少施工對環(huán)境的影響，近幾年來我國各地開發(fā)了大噸位的靜カ壓樁機(jī)施壓預(yù)制樁的エ藝，靜カ壓樁機(jī)又可分為頂壓式和抱壓式，抱壓式是樁機(jī)的夾板夾緊樁身，依靠持板的磨擦力大于入土阻力的原理工作，靜カ壓樁機(jī)最大壓樁カ可達(dá)5000-6000kN，可將直徑500、600的預(yù)應(yīng)カ管樁壓到設(shè)計要求的持カ層，從而大大推動了預(yù)應(yīng)カ管樁的應(yīng)用和發(fā)展。目前對穩(wěn)定變形要求較高的工程，常采用剛性樁、剛?cè)峤M合樁、長短樁等處理深厚軟基；剛?cè)峤M合樁是柔性樁(水泥攪拌樁、高壓旋噴樁等)內(nèi)插剛性樁(預(yù)應(yīng)カ管樁、素混凝土樁、CFG樁、Y形樁等)的ー種軟土地基處理技木。剛?cè)峤M合樁的加固機(jī)理是打設(shè)完柔性、樁同心插入長度較大的剛性樁，形成剛?cè)峤M合樁。利用打設(shè)深度較淺、直徑較大的柔性樁加大樁身上部的側(cè)表面積和橫截面積來増加樁側(cè)摩阻力和獲得較大的置換率來提高單樁及復(fù)合地基的承載力。剛性樁將部分荷載通過剛性樁傳遞帶下部強(qiáng)度較好的持カ層，控制復(fù)合地基的沉降和差異沉降，克服了柔性樁處理深度有限、樁體下部質(zhì)量難于保障的難題，同時有效節(jié)約了剛性樁的打設(shè)數(shù)量，降低了工程造價。但目前采用的剛?cè)峤M合樁中，剛性樁在柔性樁體區(qū)段也ー并設(shè)置，在柔性樁體內(nèi)設(shè)置的剛性樁不能發(fā)揮較好的經(jīng)濟(jì)效益，造成一定程度的浪費?？偵纤?，根據(jù)目前的實際情況和技術(shù)條件，亟需實用新型一種在エ期、工程投資、工程質(zhì)量之間能夠合理平衡，充分發(fā)揮柔性樁與剛性狀的特點，將其組合使用加固深厚軟基的剛?cè)峤M合樁及成樁方法
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供ー種柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，組合使用柔性樁與剛性樁，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點，克服水泥攪拌樁處理深度有限的缺點，同時避免目前常用的剛?cè)峤M合樁等在柔性樁部分一并設(shè)置剛性樁，而導(dǎo)致的剛?cè)峤M合樁性價比低、存在浪費的問題，進(jìn)而大幅降低工程造價。為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案ー種柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于包括柔性樁和剛性樁，其中柔性樁在上部，剛性樁在下部，兩者同心設(shè)置，且柔性樁直徑大于剛性樁，剛性樁嵌入柔性樁底部，且剛性樁樁頂封閉。前述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在，在剛性樁的頂部從下至上依次設(shè)置樁頂混凝土封閉段、帶孔及槽ロ鋼板、沉管銜接段；帶孔及槽ロ鋼板上設(shè)有貫通性圓孔，圓孔內(nèi)穿插樁頂插筋，在沉管銜接段外圍設(shè)置混凝土加強(qiáng)段。剛性樁為空心樁時，在剛性樁樁頂先增設(shè)混凝土封閉段。前述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于在柔性樁的頂部設(shè)有加筋水泥土回填樁體，在剛性樁的底部設(shè)有預(yù)制樁尖。前述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于嵌入柔性樁的剛性樁樁頂，嵌入部分樁周開有槽ロ。前述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于樁頂插筋高于剛性樁樁頂且部分保留在剛性樁內(nèi)。前述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于帶孔及槽ロ鋼板遠(yuǎn)離圓心的周向設(shè)有開ロ向上的槽ロ ；沉管插ロ銜接段呈圓臺形，采用鋼筋混凝土或鋼管為材質(zhì)。本實用新型具有以下特點(I)對剛性樁樁頂進(jìn)行處理，并嵌入柔性樁樁底一定深度，實現(xiàn)了剛性樁與柔性樁的有效連接、提高了兩樁型的連接強(qiáng)度，保障了柔性樁與剛性樁協(xié)同受力；(2)成樁過程實現(xiàn)了柔性樁與剛性樁緊湊銜接交替施工。先進(jìn)行柔性樁鉆進(jìn)攪拌施工，在攪拌后地基內(nèi)壓樁，有效降低了剛性樁的壓樁カ及設(shè)備要求；(3)成樁過程導(dǎo)致的柔性樁攪拌下陷部分，采用加筋水泥土或分層填補(bǔ)時鋪設(shè)土エ布、土工格柵等加筋材料，形成了加筋水泥土回填樁體，有效提高了柔性樁頂部的抗壓、抗剪強(qiáng)度，避免樁頭因強(qiáng)度不足而發(fā)生破壞，也有效提高了柔性樁的承載性能。總之，本實用新型的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，可用于處理深厚軟基，克服了柔性樁處理深度有限難于用于深厚軟基處理的難題，避免了剛?cè)峤M合樁在柔性樁部分設(shè)置剛性樁存在浪費的問題，同時有效解決了柔性樁易出現(xiàn)的樁頂強(qiáng)度偏低的問題，可大幅節(jié)約工程造價。

圖I是本實用新型柔性樁與剛性樁上下 同體組合樁剖面示意圖；圖2是剛性樁樁頂局部放大圖；圖3是本實用新型柔性樁與剛性樁上下同體組合樁施工エ藝示意圖。圖中I一加筋水泥土回填樁體、2—柔性樁，3—混凝土加強(qiáng)段，4一樁頂插筋，5—沉管銜接段，6—帶孔及槽ロ鋼板，7—槽ロ，8—樁頂混凝土封閉段，9ー剛性樁槽ロ(螺紋)，10—剛性樁，11一預(yù)制樁尖，12—攪拌葉片，13—樁鉆桿，14一壓樁沉管，15—攪拌噴漿形成的水泥土，16—橡膠墊，17—樁頂回填水泥土。具體實施實例圖I是本實用新型柔性樁與剛性樁上下同體組合樁剖面示意，圖2是剛性樁樁頂局部放大圖，參照圖1、2所示，ー種柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，包括加筋水泥土回填樁體I、柔性樁2、混凝土加強(qiáng)段3、樁頂插筋4、沉管銜接段5、帶孔及槽ロ鋼板6、樁頂混凝土封閉段8、剛性樁10、預(yù)制樁尖11。其中柔性樁在上部，剛性樁在下部，兩者同心設(shè)置，且柔性樁直徑大于剛性樁，剛性樁嵌入柔性樁內(nèi)，嵌入部分的剛性樁樁周開有槽ロ 9 ;在柔性樁的頂部設(shè)有加筋水泥土回填樁體1，在剛性樁的底部設(shè)有預(yù)制樁尖11 ;剛性樁樁頂封閉，在剛性樁的頂部從下至上依次設(shè)置樁頂混凝土封閉段8 (實心樁則不需要)、帶孔及槽ロ鋼板6、沉管銜接段5，帶孔及槽ロ鋼板6的圓孔內(nèi)穿插樁頂插筋4，在沉管銜接段5外圍設(shè)置混凝土加強(qiáng)段3，帶孔及槽ロ鋼板6遠(yuǎn)離圓心的周向設(shè)有開ロ向上的槽ロ 7。實施例I柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，柔性樁2和剛性樁10同心設(shè)置，可處理厚度達(dá)28 m的深厚軟基，剛性樁10嵌入柔性樁2樁底0. 5m-0. 8m。樁身上部的柔性樁2為濕法雙向水泥攪拌樁，樁長12m，直徑為0. 9m,水泥采用32. 5號普通硅酸鹽水泥，水灰比采用0. 55，攪拌樁的水泥摻量為180kg/m，采用兩攪兩噴エ藝；下部的剛性樁10選用預(yù)應(yīng)カ管樁，樁長16. 5m，直徑為400mm，管壁厚為60mm，具體規(guī)格和技術(shù)指標(biāo)滿足現(xiàn)行“先張法預(yù)應(yīng)カ混凝土管樁結(jié)構(gòu)設(shè)計通用圖集”A型的要求，剛性樁10底部的預(yù)制樁尖11采用鋼筋混凝土閉ロ樁尖。若剛性樁10為空心樁，則需在樁頂澆注長度為0. 6m的樁頂混凝土封閉段8，然后將帶孔及槽ロ鋼板6鋪設(shè)于預(yù)應(yīng)カ管樁10樁頂，安放沉管插ロ銜接段5的模板，澆注C25混凝土，形成圓臺形鋼筋混凝土沉管插ロ銜接段5，高度0. Sm。沉管插ロ銜接段5尺寸與剛性樁10壓樁設(shè)備中壓樁沉管14尺寸相協(xié)調(diào)，并略小，便于施工時插入壓樁沉管14內(nèi)，壓樁沉管14采用直徑為299 mm，壁厚為30 mm的無縫鋼管。剛性樁10樁底設(shè)置鋼筋混凝土預(yù)制樁尖11，可采用預(yù)制鋼筋混凝土樁尖、鋼板樁尖或橡膠樁尖。帶孔及槽ロ鋼板6直徑為40cm，壁厚1cm，表面均勻設(shè)置4個直徑為15mm的貫通圓孔，底部均勻焊接多根直徑為6. 5mm，長度為3. O cm的鋼筋，以增強(qiáng)與樁頂混凝土封閉段8的連接。圓孔內(nèi)均穿插插筋4，插筋為直徑為12mm (與帶孔及槽ロ鋼板6的圓孔直徑相同)的螺紋鋼，長度1.0m。插筋4高于剛性樁10樁頂0.5m。帶孔及槽ロ鋼板6上設(shè)置便于壓樁沉管14壓樁的槽ロ 7，槽ロ 7寬度35mm，深度5 mm。柔性樁2的設(shè)備與剛性樁10的壓樁設(shè)備設(shè)置在同一臺樁機(jī)上，剛性樁10的設(shè)備采用靜壓輔助振動式，兩設(shè)備安裝在樁機(jī)滑桿上，在滑桿上往復(fù)移動，實現(xiàn)柔性樁2與剛性樁10的緊湊銜接交替施工，雙向水泥攪拌樁鉆桿14底部設(shè)置橡膠墊16，避免鉆桿14在施エ過程中對混凝土加強(qiáng)段3的破壞，橡膠墊16厚度為30mm。圖2是本實用新型柔性樁與剛性樁上下同體組合樁施工エ藝示意圖，參照圖2所示，柔性樁與剛性樁上下同體組合樁的成樁方法，包括以下步驟I)樁位放樣，樁機(jī)就位后，根據(jù)雙向水泥攪拌樁設(shè)計樁長，采用雙向水泥攪拌樁設(shè)備不噴漿攪拌鉆進(jìn)至距雙向水泥攪拌樁樁底0. Sm，再噴漿攪拌鉆進(jìn)至雙向水泥攪拌樁樁底 設(shè)計標(biāo)高，該區(qū)段形成長度為0. Sm的攪拌噴漿形成的水泥土 15，不噴漿攪拌提升鉆桿至地表，將雙向水泥攪拌樁設(shè)備移出樁位；2)將預(yù)應(yīng)力管樁壓樁設(shè)備移動至樁位后，將預(yù)應(yīng)力管樁吊起，將沉管插ロ銜接段5插入壓樁沉管14內(nèi)，壓樁至沉管14底至地表附近時，校正沉管14對準(zhǔn)預(yù)應(yīng)カ管樁樁頂鋼板槽ロ 7，將預(yù)應(yīng)力管樁壓至設(shè)計樁底標(biāo)高，預(yù)應(yīng)カ管樁頂部高出雙向水泥攪拌樁樁底
0.5m ；3)向壓樁沉管14內(nèi)灌入略大于混凝土加強(qiáng)段體積的混凝土，振動上拔沉管14，形成剛性樁樁頂混凝土加強(qiáng)段3 ；4)將雙向水泥攪拌樁設(shè)備移至樁位，進(jìn)行雙向水泥攪拌樁噴漿攪拌施工，雙向水泥攪拌樁鉆進(jìn)直至鉆桿13底至剛性樁樁頂混凝土加強(qiáng)段3頂標(biāo)高時，攪拌噴漿上拔鉆桿13，雙向水泥攪拌樁采用的是兩攪兩噴エ藝；在現(xiàn)場按批次拌合一定量纖維水泥土，雙向水泥攪拌樁施工完成后，采用預(yù)先拌合好的纖維水泥土 17，分層填補(bǔ)雙向水泥攪拌樁攪拌下陷部分至設(shè)計樁頂標(biāo)高，壓實后形成加筋水泥土回填樁體I。水泥土中可添加纖維，形成加筋水泥土，也可分層填補(bǔ)時鋪設(shè)土エ布、土工格柵等加筋材料，分層填補(bǔ)壓實整平后形成加筋水泥土回填樁體I。如表I所示，本實施例，以某地港臨海港區(qū)疏港公路深厚軟基處理工程柔性樁2及剛性樁10的實際施工單價及材料報價進(jìn)行分析，本實用新型剛?cè)峤M合樁與實際采用的剛?cè)峤M合樁相比可節(jié)約造價20%左右。表I普通剛?cè)峤M合樁與本實用新型剛?cè)峤M合樁經(jīng)濟(jì)比較表
權(quán)利要求1.ー種柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于包括柔性樁和剛性樁，其中柔性樁在上部，剛性樁在下部，兩者同心設(shè)置，剛性樁嵌入柔性樁底部，柔性樁直徑大于剛性樁，且剛性樁樁頂封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于在剛性樁的頂部從下至上依次設(shè)置帶孔及槽ロ鋼板、沉管銜接段；帶孔及槽ロ鋼板上設(shè)有貫通性圓孔，圓孔內(nèi)穿插樁頂插筋，在沉管銜接段外圍設(shè)置混凝土加強(qiáng)段；帶孔及槽ロ鋼板遠(yuǎn)離圓心的周向設(shè)有開ロ向上的槽ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于剛性樁為空心樁時，在剛性樁樁頂先增設(shè)混凝土封閉段。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于在柔性樁的頂部設(shè)有加筋水泥土回填樁體，在剛性樁的底部設(shè)有預(yù)制樁尖，預(yù)制樁尖為預(yù)制鋼筋混凝土樁尖、鋼板樁尖或橡膠樁尖。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于嵌入柔性樁的剛性樁樁周開有槽ロ。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于樁頂插筋高于剛性樁樁頂且部分保留在剛性樁內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于沉管插ロ銜接段呈圓臺形，采用鋼筋混凝土或鋼管為材質(zhì)。
專利摘要一種柔性樁與剛性樁上下同體組合樁，其特征在于包括上下布置、同圓心的柔性樁和剛性樁，剛性樁嵌入柔性樁內(nèi)，柔性樁直徑大于剛性樁，且剛性樁樁頂封閉。剛性樁的頂部從下至上依次設(shè)置帶孔及槽口鋼板、沉管銜接段；帶孔及槽口鋼板上設(shè)有貫通性圓孔，圓孔內(nèi)穿插樁頂插筋，在沉管銜接段外圍設(shè)置混凝土加強(qiáng)段；帶孔及槽口鋼板遠(yuǎn)離圓心的周向設(shè)有開口向上的槽口。剛性樁為空心樁時，在剛性樁樁頂先增設(shè)混凝土封閉段。本實用新型克服水泥攪拌樁等柔性樁處理深度有限難于用于深厚軟基處理，同時避免剛?cè)峤M合樁在柔性樁部分設(shè)置剛性樁存在浪費的問題，可大幅節(jié)約工程造價。
文檔編號E02D5/48GK202530450SQ20122008384
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者劉波, 厲立強(qiáng), 姜虹, 張偉堯, 毛森琛, 王新泉, 陸琦, 陳春來 申請人:杭州中豪建設(shè)工程有限公司, 浙江大學(xué)城市學(xué)院