專利名稱：地基的組合型復(fù)合地基處理法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地基的處理方法，特別是地基的復(fù)合地基處理方法。
復(fù)合地基一詞源于我國，目前已逐漸被國外所接受，它的研究開始于六、七十年代，主要關(guān)鍵是要有效地解決地基的樁、土變形協(xié)調(diào)與共同工作問題。復(fù)合地基主要采用碎石子、砂子、水泥混凝土或其材料的混合形成樁來加固地基，根據(jù)材料的不同，復(fù)合地基分為剛性樁復(fù)合地基(以水泥混凝土樁為主)和柔性樁復(fù)合地基(以生石灰樁、灰土樁、碎石樁、砂樁為主)兩類，剛性樁復(fù)合地基雖然有效樁長大，變形小，能調(diào)動深層樁端土承載力，但其對于樁間土變形協(xié)調(diào)困難，樁土應(yīng)力比大，在深厚軟土中有變形急進(jìn)等缺陷。柔性樁復(fù)合地基雖然樁間土有充分的調(diào)動，樁土應(yīng)力比小，變形呈漸進(jìn)式，但其地基處理后的承載力小，有效樁長短，只適合加固淺層地基。近二十年來，人們對復(fù)合地基的研究一直局限在單一樁型的改進(jìn)方面，如剛性樁對地基的樁與土的應(yīng)力協(xié)調(diào)不理想，有些單位采取在剛性樁的地基表面增設(shè)褥墊層來解決樁與土的應(yīng)力協(xié)調(diào)問題，但這種方法造價高。在柔性樁研究方面，人們又提出了粉噴樁、攪拌樁等各種樁型，以求解決加固較深層的地基及提高強度，但效果及應(yīng)用范圍受到不同的限制，強度提高不夠。長期以來，國內(nèi)外對各種地基的處理方法都一直圍繞單一樁型來研究的，其規(guī)范也只有單一樁型的規(guī)范，由于傳統(tǒng)理論的束縛，在復(fù)合地基研究方面也是如此，從未有過兩種或兩種以上樁型的組合型研究的報道及實際使用的先例。到目前為止，國內(nèi)外在復(fù)合地基研究方面始終沒有找到一個很好的理論和方法，也沒有形成一種復(fù)合地基的系統(tǒng)的理論及規(guī)范。
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，開辟復(fù)合地基研究的新領(lǐng)域，提出一種既能有效地解決地基的樁與土的應(yīng)力協(xié)調(diào)問題，又能提高地基承載力的地基的組合型復(fù)合地基處理法。
本發(fā)明方法的技術(shù)解決方案是在同一塊地基上將不同材料、不同剛度的樁共同混合布置，組成組合型復(fù)合地基，其最佳方案是在同一塊地基上混合布置剛性樁和柔性樁，構(gòu)成剛-柔組合型復(fù)合地基。組合型復(fù)合地基的不同材料、不同剛度的樁的混合布置最佳采用交叉布置或三角形布置。
在剛性樁與柔性樁組成的組合型復(fù)合地基中，采用粉煤灰剛性樁與生石灰柔性樁組成的組合型復(fù)合地基效果更佳，其中粉煤灰剛性樁的各成份及其相對百分比含量為水泥 5-15%粉煤灰 8-20%石屑+中碎石 60-80%水 5-15%U型膨脹劑 0-15%生石灰柔性樁的各成份及相對百分比含量為生石灰 20-100%
粉煤灰(或火山灰、礦渣等工業(yè)廢料) 0-80%這種剛、柔樁組成的復(fù)合地基由于使用粉煤灰工業(yè)廢料，省去了水泥混凝土，其造價大大降低，而樁與土的變形協(xié)調(diào)得到了很好的解決，樁間土的改善情況較好。
本發(fā)明方法是通過大量試驗和非線性空間有限元計算對復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比、樁身剛度、置換率、有效樁長、傳力特征、變形協(xié)調(diào)六項主要關(guān)鍵問題的研究而發(fā)現(xiàn)的。在本發(fā)明的組合型復(fù)合地基中，由于剛性樁樁距加大(剛性樁的置換率降低了，一般只有4%左右)，不僅大幅度提高了樁側(cè)摩阻力和樁端阻力，也更大程度調(diào)動了樁端土參加復(fù)合地基工作，而且由于剛性樁的存在，增加了有效樁長，調(diào)動了剛性樁下部的摩阻力及端阻力參加工作(這是柔性樁復(fù)合地基所不可能的)，從而增加了復(fù)合地基的剛度(提高了加固區(qū)的綜合當(dāng)量壓縮模量)，使復(fù)合地基的應(yīng)力擴散范圍大大加大，降低了建筑變形。又由于柔性樁的存在，使復(fù)合地基形成了一個剛性樁-柔性樁-加固后的樁間土的不同剛度梯度，得以使剛性樁復(fù)合地基大幅度提高了土參與復(fù)合地基的工作狀態(tài)，并且除其本身強度因素外，較大程度上依靠對土的擠密加固作用，提高了土體強度，這對于生石灰樁猶為突出。上部的柔性樁及加固后的樁間土的強度必然延遲了剛樁下部樁端土的塑性區(qū)的開展及貫通，這就提高了復(fù)合地基承載力，也使復(fù)合地基的破壞由剛性樁復(fù)合地基的急進(jìn)式破壞變化為在出現(xiàn)拐點以后的漸進(jìn)式破壞，組合型復(fù)合地基中由于剛性、柔性樁并存，從而使復(fù)合地基的應(yīng)力場范圍大大擴大，既不像柔性樁復(fù)合地基僅在淺層擴散，又不像剛性樁復(fù)合地基，大部分高應(yīng)力區(qū)存在于剛性樁端。這樣，組合型復(fù)合地基既調(diào)動了淺層也調(diào)動了深層土的應(yīng)力，使之整個加固區(qū)的應(yīng)力場分布均勻(這是目前任何一種復(fù)合地基所不可能達(dá)到的)，從而大幅度提高了復(fù)合地基的承載力。并且，這些特點對于剛性樁復(fù)合地基而言是以降低造價而換來的。上述特點與用計算機采用有限元計算方法繪出的天然地基、柔性樁、剛性樁及組合型樁的應(yīng)力場等值線圖是相符合的。


圖1是天然地基應(yīng)力等值線圖;
圖2是柔性樁復(fù)合地基應(yīng)力等值線圖;
圖3是剛性樁復(fù)合地基應(yīng)力等值線圖;
圖4是組合型復(fù)合地基應(yīng)力等值線圖。
從圖中可以看出1、天然地基上高應(yīng)力區(qū)在淺層(如圖1)，柔性樁復(fù)合地基高應(yīng)力區(qū)較集中于加固區(qū)體內(nèi)，應(yīng)力向深層擴散(如圖2)，剛性樁復(fù)合地基主要應(yīng)力集中于樁端和承臺邊緣的邊樁外側(cè)(如圖3)，組合型復(fù)合地基則應(yīng)力線大為均勻，應(yīng)力擴散范圍大大增加，上部柔性樁加固區(qū)及剛性樁端都存在較密的應(yīng)力線，這樣應(yīng)力場分布既在上部加固區(qū)又在下部加固區(qū)分布了應(yīng)力場，而加固區(qū)以下應(yīng)力迅速減小，這顯然是合理的(如圖4)。
2、剛性樁復(fù)合地基應(yīng)力場分布已經(jīng)類似于群樁深基礎(chǔ)，其加固區(qū)象實體深基礎(chǔ)受力，而柔性樁和組合型復(fù)合地基在加固區(qū)內(nèi)的土中存在較大應(yīng)力。在組合型復(fù)合地基中這不僅發(fā)揮了土的承載力，也由于土中的應(yīng)力又增加了土的抗剪強度，而土的抗剪強度的增加又減少了剛性樁與土的相對位移，增加剛性樁承載力，這是一個良性循環(huán)，這說明土與柔性樁和剛性樁較為合理的共同工作了。
3、在深厚地基中加固區(qū)的變形模量加大，泊松比下降，地基剛度增加，因而垂直應(yīng)力分散范圍加大，大大減少了加固區(qū)與下臥層面的附加應(yīng)力(垂直應(yīng)力)的應(yīng)力系數(shù)，這種有利的影響使組合型復(fù)合地基要大大優(yōu)于柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基的。
本發(fā)明的組合型復(fù)合地基綜合了柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基的長處而克服了兩種復(fù)合地基的短處，能全場地調(diào)動土參加工作，并充分利用了生石灰柔性樁復(fù)合地基的快速吸水膨脹加固土體的特點，對組合型復(fù)合地基中的剛性樁承載力的大幅度提高起到良好作用，而剛性樁又將組合型復(fù)合地基中的有效樁長大大增加，并形成了復(fù)合地基中的三種不同剛度梯度，從而較好地解決了樁間土、柔性樁和剛性樁的變形協(xié)調(diào)問題，具有工藝簡單、施工方便、適用范圍廣、降低造價、地基承載力提高、樁土應(yīng)力協(xié)調(diào)好等優(yōu)點，有很好的社會效益和經(jīng)濟效益。適用于雜填土、淤質(zhì)亞粘土、大孔土、塘泥、膨脹土、泥炭土、濕陷性黃土等軟土地基以及粘性及砂性土的互層地基，這為我國廣泛存在的第四系新邁沉積土的各種復(fù)雜地層的加固提供了很靈活的方法，在應(yīng)用上不但可用于工業(yè)民用建筑，一般高層，而且可用于堆場、道路、鐵路路基的軟土加固，還可用于加固邊坡及消除混凝土樁基中的負(fù)摩擦。
實施例。
1、粉煤灰剛性樁與生石灰柔性樁組成的組合型復(fù)合地基粉煤灰剛性樁的各成份及重量(以每立方米樁料計)為水泥 170公斤粉煤灰 300公斤中碎石+石屑 1640公斤水 240公斤U型膨脹劑 13.6公斤將它們混勻拌合在一起。
生石灰柔性樁的各成份及重量(以每米樁長用料計)為生石灰 96公斤粉煤灰 24公斤將它們混勻拌合在一起。
將兩種拌合好的剛性樁料和柔性樁料在同一塊地基上以交叉布置的方式分別成樁，其中粉煤灰剛性樁的樁長大于生石灰柔性樁的樁長，組成剛-柔組合型復(fù)合地基。該實施例曾在高層建筑的地基上做過試驗，其地基強度提高了2-3倍。
2、砂樁柔性樁與生石灰柔性樁組成的組合型復(fù)合地基(以每米樁長用料為例)采用150公斤的砂子和150公斤的生石灰在同一塊地基上以三角型布置的方式分別成樁，即構(gòu)成柔-柔組合型復(fù)合地基。
3、混凝土剛性樁和粉煤灰剛性樁組成的組合型復(fù)合地基(以每立方米樁料為例)混凝土剛性樁的各成份及重量為水泥 350公斤砂子 300公斤石子 1460公斤水 240公斤粉煤灰剛性樁的各成份及重量為水泥 150公斤粉煤灰 300公斤石子 1660公斤水 240公斤U型膨脹劑 12公斤將上述兩種剛性樁料分別混勻拌合后在同一塊地基上以交叉布置的方式分別成樁，即組成剛-剛組合型復(fù)合地基。
權(quán)利要求
1.一種地基的組合型復(fù)合地基處理法，其特征在于在同一塊地基上將不同材料、不同剛度的樁共同混合布置，組成組合型復(fù)合地基。
2.按權(quán)利要求1所述的地基的組合型復(fù)合地基處理法，其特征在于在同一塊地基上最佳采用剛性樁和柔性樁混合布置，構(gòu)成剛-柔組合型復(fù)合地基。
3.按權(quán)利要求1或2所述的地基的組合型復(fù)合地基處理法，其特征在于組合型復(fù)合地基的不同材料，不同剛度的樁的混合布置最佳為交叉布置或三角形布置。
4.按權(quán)利要求2所述的地基的組合型復(fù)合地基處理法，其特征在于剛-柔組合型復(fù)合地基最好采用由粉煤灰剛性樁與生石灰柔性樁構(gòu)成，其中粉煤灰剛性樁的各成份及其相對百分比含量為水泥 5-15%粉煤灰 8-20%石屑+中碎石 60-80%水 5-15%U型膨脹劑 0-15%生石灰柔性樁的各成份及相對百分比含量為生石灰 20-100%粉煤灰(或火山灰、礦渣工業(yè)廢料) 0-80%
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地基的復(fù)合地基處理方法，它一改傳統(tǒng)的復(fù)合地基只注重單一樁型的改進(jìn)和研究，首次在同一塊地基上將不同材料、不同剛度的樁共同混合布置，組成組合型復(fù)合地基。本發(fā)明綜合了柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基的長處而克服了兩種復(fù)合地基的短處，能全場地調(diào)動土參加工作，具有工藝簡單、施工方便、適用范圍廣、降低造價、地基承載力提高、樁土應(yīng)力協(xié)調(diào)好等優(yōu)點。
文檔編號E02D5/34GK1064721SQ9210730
公開日1992年9月23日 申請日期1992年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月6日
發(fā)明者沙祥林, 趙海寧, 陶茂之, 樊德潤, 陳昌華, 朱策民 申請人:江蘇省建筑設(shè)計院