大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基，所述樁體外部結(jié)構(gòu)為大粒徑多孔混凝土，大粒徑多孔混凝土包裹內(nèi)部的砂，所述樁體的直徑為0.4～0.6m，樁體內(nèi)部砂直徑為0.2～0.4m，樁體樁距為3-5倍樁徑。樁體內(nèi)部為砂，外部材料為大粒徑多孔混凝土，樁周環(huán)境發(fā)生改變，由樁周土變?yōu)榇罅蕉嗫谆炷?，為散體狀的粒料提供進(jìn)項約束，承擔(dān)部分豎向荷載，增強(qiáng)了散體樁的單樁承載力和復(fù)合地基承載力。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地 基。 大粒徑多孔混凝土-砂芯粧復(fù)合地基

【背景技術(shù)】
[0002] 砂樁復(fù)合地基是軟土地基常用的一種處理方法，多用來加固砂土，粉土地基。可以 使地基的承載力增加，沉降量減小，防止地震液化的發(fā)生，同時亦可以增大軟弱粘性土的整 體穩(wěn)定性。但砂樁單樁承載力和復(fù)合地基承載力較低。砂樁等復(fù)合地基的破壞多數(shù)是樁體 先破壞，之后才是復(fù)合地基的全面破壞，樁體的破壞大多是樁體的膨脹破壞。這是因為在荷 載的作用下，位于地表淺層的樁周土體提供的圍壓過小，不足以約束樁體抵抗堅向荷載并 且保持幾何形狀不變，此時樁體就有可能突破側(cè)向壓力的不足的薄弱點而引起樁體膨脹破 壞，無論上部基礎(chǔ)剛度大小，當(dāng)圍壓不足時，散體材料樁都可能發(fā)生樁體膨脹破壞。如果在 散體材料周圍提供足夠的圍壓，對散體材料進(jìn)行約束，散體材料樁的力學(xué)性能將會得到很 大改善。
[0003] 在散體材料樁復(fù)合地基中，因為樁體本身抵抗側(cè)向變形的能力很小，所以這類復(fù) 合地基在堅向受到荷載作用后會產(chǎn)生徑向變形，散體材料樁要依靠樁間土體提供水平徑向 力來限制這種變形發(fā)生。樁周土體能夠提供一定的徑向約束，可保證砂樁能夠在一定限度 能發(fā)揮其強(qiáng)度，但樁周土體本身抵抗水平位移能力有限，施工時對樁周土體的擾動會減弱 土體的徑向約束作用。如果在散體材料周圍施加徑向約束，散體材料樁的變形性能和復(fù)合 地基的變形也會得到很大改善。
[0004] 目前有研究用多孔混凝土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行地基加固。但普通多孔混凝土結(jié)構(gòu)物施工比 較困難，因為普通新拌多孔混凝土內(nèi)水泥漿將會與骨料分離，同時多孔混凝土振動時骨料 與水泥漿也容易發(fā)生離析，導(dǎo)致水泥漿堵塞混凝土內(nèi)部分孔隙，使樁體失去排水效果。若改 變多孔混凝土的性能，使多孔混凝土能夠在水下的環(huán)境下澆筑成型而不發(fā)生離析，則為施 工帶來很大方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地 基，該復(fù)合地基既有較高的承載能力，又具有較強(qiáng)的透水性能，在散體樁樁體外圍應(yīng)用的水 下抗分散自流平大粒徑多孔混凝土具有水下不離析，自流平性能，施工可操作性強(qiáng)。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基，包括樁體，樁體外部結(jié)構(gòu)為大粒徑多 孔混凝土，大粒徑多孔混凝土包裹內(nèi)部的砂芯，樁體的直徑為〇. 4?0. 6m，樁體內(nèi)部砂芯直 徑為0. 2?0. 4m，樁距為3-5倍樁徑。
[0008] 所述樁距對粉土或沙土地基，樁距不大于樁徑的4. 5倍；對粘性土地基不大于樁 徑的3倍。
[0009] 所述樁體采用正方形、矩形、三角形或放射性布置。
[0010] 所述大粒徑多孔混凝土是指現(xiàn)有技術(shù)中普通的多孔混凝土。
[0011] 本實用新型的有益效果是：
[0012] (1)樁體內(nèi)部為砂，外部材料為大粒徑多孔混凝土，樁周環(huán)境發(fā)生改變，由樁周土 變?yōu)榇罅蕉嗫谆炷?，為散體狀的粒料提供進(jìn)項約束，承擔(dān)部分堅向荷載，增強(qiáng)了砂樁的 單樁承載力和復(fù)合地基承載力。
[0013] (2)大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地基可以加速地基土的固結(jié)，減少工后沉降， 作為復(fù)合地基提高基礎(chǔ)的強(qiáng)度。
[0014] (4)大粒徑多孔混凝土材料結(jié)構(gòu)物為散體材料樁提供圍壓，可以在力學(xué)和變形協(xié) 調(diào)性上提高碎石樁和砂樁等散樁的性能，大粒徑多孔混凝土作為樁體承壓部分也提高了單 樁承載力和復(fù)合地基承載力，大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地基既有高的承載能力，又 具有強(qiáng)的透水性能，在散體樁樁體外圍應(yīng)用的水下抗分散自流平大粒徑多孔混凝土具有水 下不離析，自流平性能，施工可操作性強(qiáng)。
[0015] (5)大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基造價比多孔混凝土樁低，因為樁體結(jié)構(gòu) 中部分多孔混凝土砂芯替代，成本低。
[0016] (6)所述大粒徑多孔混凝土抗壓強(qiáng)度不低于5MPa，滲透系數(shù)不低于5mm/s。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是大粒徑多孔混凝土 _砂芯粧不意圖；
[0018] 圖2是大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁樁體布置示意圖；
[0019] 圖3是大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁樁體布置形式圖；
[0020] 其中，1.大粒徑多孔混凝土，2.砂芯。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0022] 實施例1
[0023] 某項目位于黃河沖擊平原，屬于黃泛區(qū)。地質(zhì)情況自上而下有粉土，粘土，粉土，粘 土。地下水位在4m左右，地下水非常豐富。為減少工后沉降量，保證建筑物的穩(wěn)定，設(shè)計采 用大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基對軟土地基進(jìn)行處理。
[0024] 樁體采用正方形布置如圖3所示，處理方法為：根據(jù)場地條件確定，橋涵地基加固 為滿堂加固，加固面積大于基礎(chǔ)底面面積并且在基礎(chǔ)外緣增加1排樁。樁體宜采用正方形 布置。輪胎碎石樁的間距應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)和場地情況通過現(xiàn)場試驗確定，樁間距為大粒徑 多孔混凝土-砂芯樁直徑的4倍。根據(jù)地基土層條件，持力層埋藏深度15m，為了保證工程 的變形控制，加固深度滿足大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基變形不超過建筑物地基容 許變形的要求，根據(jù)試驗得出加固深度為8. 5m ;由成樁設(shè)備和土層情況。根據(jù)地基土情況 和成樁設(shè)備等因素確定直徑為0.5m。通過現(xiàn)場試驗確定，樁孔體積的充盈系數(shù)取1.2。樁 頂部宜鋪設(shè)一層厚度為〇. 3m的碎石墊層。
[0025] 具體施工工藝為：在設(shè)置樁體的位置，將套管用導(dǎo)向架固定；將套管打入土中，套 管長度為9. 77m ;將套管打入到預(yù)定的設(shè)計深度；在樁體套管內(nèi)設(shè)置砂芯套管，砂芯套管長 度與外部套管長度相同，外部套管直徑為樁體直徑0. 5m，內(nèi)部套管直徑為砂芯直徑0. 3m ; 在內(nèi)部套管內(nèi)填入砂，外部套管內(nèi)填入多孔混凝土，然后邊振動邊拔起兩個套管，拔管速度 1. 2m/min ;拔出套管到地面而成樁；
[0026] 施工過程中，起重設(shè)備平穩(wěn)，導(dǎo)向架與地面垂直，且垂直偏差不大于1. 5%，成孔中 心與設(shè)計樁中心偏差為〇. 〇4m，樁徑偏差控制在0. 02m以內(nèi)，樁長偏差為0. 08m。施工順序： 由兩側(cè)向中心的施工順序進(jìn)行，隔排隔樁跳打。
[0027] 在施工期間和施工結(jié)束后，檢查樁的施工記錄，檢查套管升降幅度與速度，填料量 等施工記錄。
[0028] 樁體的施工質(zhì)量檢測通過對復(fù)合地基承載力測試，測試結(jié)果為242. lKPa，輪胎碎 石粧復(fù)合地基承載力明顯商于碎石粧復(fù)合地基承載力。
[0029] 實施例2
[0030] 某項目設(shè)計采用大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地基對地基進(jìn)行處理。
[0031] 樁體采用正方形布置所示，處理方法為：根據(jù)場地條件確定，橋涵地基加固為滿堂 加固，加固面積大于基礎(chǔ)底面面積并且在基礎(chǔ)外緣增加3排樁。樁體宜采用正方形布置。輪 胎碎石樁的間距應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)和場地情況通過現(xiàn)場試驗確定，樁間距為大粒徑多孔混凝 土-砂芯樁直徑的3倍。根據(jù)地基土層條件，持力層埋藏深度16m，為了保證工程的變形控 制，加固深度滿足大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基變形不超過建筑物地基容許變形的 要求，根據(jù)試驗得出加固深度為9m ;由成樁設(shè)備和土層情況。根據(jù)地基土情況和成樁設(shè)備 等因素確定直徑為〇.5m。通過現(xiàn)場試驗確定，樁孔體積的充盈系數(shù)取1.2。樁頂部宜鋪設(shè) 一層厚度為0. 3m的碎石墊層。
[0032] 具體施工工藝為：在設(shè)置樁體的位置，將套管用導(dǎo)向架固定；將套管打入土中， 套管長度為10. 35m ;將套管打入到預(yù)定的設(shè)計深度；在樁體套管內(nèi)設(shè)置砂芯套管，砂芯套 管長度與外部套管長度相同，外部套管直徑為樁體直徑〇. 5m，內(nèi)部套管直徑為砂芯直徑 0. 3m ;在內(nèi)部套管內(nèi)填入砂，外部套管內(nèi)填入多孔混凝土，然后邊振動邊拔起兩個套管，拔 管速度1. 2m/min ;拔出套管到地面而成樁；
[0033] 施工過程中，起重設(shè)備平穩(wěn)，導(dǎo)向架與地面垂直，且垂直偏差不大于1. 5%，成孔中 心與設(shè)計樁中心偏差為〇. 〇4m，樁徑偏差控制在0. 02m以內(nèi)，樁長偏差為0. 08m。施工順序： 由兩側(cè)向中心的施工順序進(jìn)行，隔排隔樁跳打。在施工期間和施工結(jié)束后，檢查樁的施工記 錄，檢查套管升降幅度與速度，填料量等施工記錄。
[0034] 樁體的施工質(zhì)量檢測通過對復(fù)合地基承載力測試，測得大粒徑多孔混凝土樁復(fù)合 地基承載力值為203. 5KPa ;大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基承載力明顯高于碎石樁復(fù) 合地基承載力。
[0035] 實施例3
[0036] 某項目設(shè)計采用大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地基對地基進(jìn)行處理。
[0037] 樁體采用正方形布置所示，處理方法為：根據(jù)場地條件確定，橋涵地基加固為滿堂 加固，加固面積大于基礎(chǔ)底面面積并且在基礎(chǔ)外緣增加2排樁。樁體宜采用正方形布置。輪 胎碎石樁的間距應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)和場地情況通過現(xiàn)場試驗確定，樁間距為大粒徑多孔混凝 土-砂芯樁直徑的3倍。根據(jù)地基土層條件，持力層埋藏深度20m，為了保證工程的變形控 制，加固深度滿足大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基變形不超過建筑物地基容許變形的 要求，根據(jù)試驗得出加固深度為10m;由成樁設(shè)備和土層情況。根據(jù)地基土情況和成樁設(shè)備 等因素確定直徑為〇.5m。通過現(xiàn)場試驗確定，樁孔體積的充盈系數(shù)取1.2。樁頂部宜鋪設(shè) 一層厚度為0. 3m的碎石墊層。
[0038] 具體施工工藝為：在設(shè)置樁體的位置，將套管用導(dǎo)向架固定；將套管打入土中，套 管長度為11. 5m ;將套管打入到預(yù)定的設(shè)計深度；在樁體套管內(nèi)設(shè)置砂芯套管，砂芯套管長 度與外部套管長度相同，外部套管直徑為樁體直徑〇. 5m，內(nèi)部套管直徑為砂芯直徑0. 3m ; 在內(nèi)部套管內(nèi)填入砂，外部套管內(nèi)填入多孔混凝土，然后邊振動邊拔起兩個套管，拔管速度 1. 2m/min ;拔出套管到地面而成樁；
[0039] 施工過程中，起重設(shè)備平穩(wěn)，導(dǎo)向架與地面垂直，且垂直偏差不大于1. 5%，成孔中 心與設(shè)計樁中心偏差為〇. 〇3m，樁徑偏差控制在0. 015m以內(nèi)，樁長偏差為0. 05m。施工順序： 由兩側(cè)向中心的施工順序進(jìn)行，隔排隔樁跳打。
[0040] 在施工期間和施工結(jié)束后，檢查樁的施工記錄，檢查套管升降幅度與速度，填料量 等施工記錄。
[0041] 樁體的施工質(zhì)量檢測通過對復(fù)合地基承載力測試，測試的大粒徑多孔混凝土砂芯 樁復(fù)合地基承載力值為272. 3KPa，大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基承載力明顯高于碎 石樁復(fù)合地基承載力。
[〇〇42] 上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本實用新 型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護(hù)范 圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基，其特征在于，包括樁體，所述樁體外部 結(jié)構(gòu)為大粒徑多孔混凝土，大粒徑多孔混凝土包裹內(nèi)部的砂芯，所述樁體的直徑為0. 4? 0. 6m，樁體內(nèi)部砂芯直徑為0. 2?0. 4m，樁距為3-5倍樁徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合地基，其特征在于，所述樁距對粉土或沙土地基，樁距不大 于樁徑的4. 5倍；對粘性土地基不大于樁徑的3倍。
3. 如權(quán)利要求1或2任一所述的復(fù)合地基，其特征在于，所述樁體采用正方形、矩形、三 角形或放射性布置。
【文檔編號】E02D5/22GK203846484SQ201420191527
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】葛智, 黃大偉, 宋修廣, 張宏博, 孫仁娟, 歷超, 岳紅亞, 于一凡 申請人:山東大學(xué)