大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復(fù)合地基及處理方法
【專利摘要】本發(fā)明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，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，混凝土孔隙率大于20%。該地基的處理方法，確定地基的加固范圍、樁體布置方式、樁距、加固深度、樁徑、樁孔內(nèi)的填料量、頂部粒狀材料或濕粘土墊層的厚度，施工時(shí)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(xiàng)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】大粒徑多孔混凝土-砂芯粧復(fù)合地基及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地基及處理方法。
【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?？梢允沟鼗某休d力增加，沉降量減小，防止地震液化的發(fā)生，同時(shí)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?yàn)樵诤奢d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豎向荷載并且保持幾何形狀不變，此時(shí)樁體就有可能突破側(cè)向壓力的不足的薄弱點(diǎn)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(shí)，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(huì)得到很大改善。
[0003]在散體材料樁復(fù)合地基中，因?yàn)闃扼w本身抵抗側(cè)向變形的能力很小，所以這類復(fù)合地基在豎向受到荷載作用后會(huì)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(shí)對樁周土體的擾動(dòng)會(huì)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(huì)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?yàn)槠胀ㄐ掳瓒嗫谆炷羶?nèi)水泥漿將會(huì)與骨料分離，同時(shí)多孔混凝土振動(dòng)時(shí)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】
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[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)合地基及地基處理方法，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]本發(fā)明涉及的技術(shù)目的有:適于大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁體設(shè)計(jì)；大粒徑多孔混凝土樁-砂芯樁復(fù)合地基樁體布置，大粒徑多孔混凝土樁-砂芯石復(fù)合樁復(fù)合地基施工方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]一種大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地基，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，樁體樁距為3-5倍樁徑，樁長為4~30m ;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，大粒徑多孔混凝土孔隙率大于20%。大粒徑多孔混凝土，包含以下原材料:集料、水泥、礦物摻合料、水和增稠劑；按質(zhì)量比，水泥與礦物摻合料之和/集料=0.19~0.23 ;所述礦物摻合料為微硅灰粉和納米碳酸鈣；微硅灰粉占水泥的0%~10% ;納米碳酸鈣占水泥的O~1%，增稠劑占膠凝材料的2%~4.5% ;集料為粒徑為5-20mm的級(jí)配碎石；水與膠凝材料的質(zhì)量比為0.25~0.35。
[0009]一種大粒徑多孔混凝土的制備方法，主要工序?yàn)榉Q量配料和攪拌，步驟如下:
[0010]I)計(jì)量方法:水泥，水，集料，微硅灰粉，納米碳酸鈣、增稠劑均按質(zhì)量計(jì)量；
[0011]2)攪拌:水下大粒徑多孔混凝土采用三步法進(jìn)行攪拌首先將集料、微硅灰粉、納米碳酸鈣、增稠劑和總用水量質(zhì)量比為25%的水混合攪拌Imin ;然后將水泥和總用量30%的水加入到拌合物中攪拌Imin ;最后將總用量質(zhì)量比為45%的水加入拌合物中攪拌Imin ；
[0012]3)攪拌完畢后即可出料，運(yùn)輸，使用；多孔混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)在混凝土拌合時(shí)第一次加水時(shí)間開始計(jì)時(shí)的I小時(shí)之內(nèi)。
[0013]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。
[0014]所述樁體采用正方形、矩形、三角形或放射性布置。
[0015]上述的大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地基的處理方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0016]I)確定地基的加固范圍、樁體布置方式、大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁的間距、大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地基加固深度、樁徑、樁孔內(nèi)的填料量、大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁頂部碎石墊層的厚度；
[0017]2)根據(jù)步驟I得到的參數(shù)，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，套管長度為樁體設(shè)計(jì)長度的1.15倍，將套管打入到預(yù)定的設(shè)計(jì)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，內(nèi)部套管直徑為砂芯直徑；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(dòng)邊拔起兩個(gè)套管，拔管速度為1.0~1.5m/min,拔出套管到地面而成樁；
[0018]步驟I)所述的地基的加固范圍的確定方法如下:加固范圍大于基礎(chǔ)底面面積并且在基礎(chǔ)外緣增加不少于I~3排樁。
[0019]步驟I)所述的樁體布置方法如下:需進(jìn)行大面積(> 1000m2)滿堂處理時(shí)，樁體采用等邊三角形布置；對于獨(dú)立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)，樁位采用正方形，矩形，或等腰三角形布置；對于圓形基礎(chǔ)或者環(huán)形基礎(chǔ)，采用放射性布置。
[0020]步驟I)所述的大粒徑多孔混凝土-砂芯樁的樁距確定方法如下:樁距不大于大粒徑多孔混凝土-砂芯樁直徑的5倍。
[0021]步驟I)所述的地基加固深度的確定方法如下:
[0022]①、當(dāng)?shù)鼗至拥穆癫厣疃炔淮?< IOm)時(shí)，應(yīng)按持力層的埋藏深度確定；
[0023] ②、當(dāng)?shù)鼗至勇癫厣疃容^大(≥IOm)時(shí)，對于變形控制的工程，加固深度應(yīng)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；對于按穩(wěn)定性控制的工程，加固深度應(yīng)大于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的深度。[0024]③、在可液化地基中，加固深度應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010的有關(guān)規(guī)定采用。
[0025]④、樁長不能小于4m，且不超過30m。
[0026]步驟I所述的樁徑確定方法如下:采用沉管法成樁時(shí)，直徑為0.3?0.8m，飽和粘性土地基應(yīng)的直徑為0.5?0.8m。
[0027]步驟I所述的樁孔內(nèi)的填料量的確定方法:
[0028]樁孔內(nèi)的填料量等于樁孔體積乘以充盈系數(shù)，充盈系數(shù)取1.2?1.4 ;
[0029]步驟I所述的樁頂部碎石墊層的厚度為0.3?0.5m。
[0030]步驟2所述的施工順序?yàn)?對砂土地基宜從外圍或兩側(cè)向中間進(jìn)行，對粘性土地基宜從中間向外圍或隔排施工。
[0031 ] 步驟2所述成樁位置與設(shè)計(jì)位置偏差不大于0.05m,樁徑偏差控制在0.02m以內(nèi)，樁長偏差不大于0.lm。
[0032]在步驟2完成后，對施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，包括以下內(nèi)容:
[0033]1、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。
[0034]2、樁體的施工質(zhì)量檢測采用單樁荷載試驗(yàn)，對樁體采用動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測，對樁間土采用標(biāo)準(zhǔn)貫入，靜力觸探，動(dòng)力觸探或其他原位測試方法進(jìn)行檢測。
[0035]3、地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)采用復(fù)合地基荷載試驗(yàn)；
[0036]4、復(fù)合地基荷載試驗(yàn)不少于總樁數(shù)的0.5%,且每個(gè)單體建筑的復(fù)合地基承載力試驗(yàn)點(diǎn)不少于3點(diǎn)。
[0037]施工過程除遵守相關(guān)規(guī)程規(guī)定外還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
[0038]①正式施工前應(yīng)進(jìn)行成樁試驗(yàn)，以驗(yàn)證試驗(yàn)參數(shù)的合理性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，有關(guān)參數(shù)需重新試驗(yàn)或改變設(shè)計(jì)
[0039]②正式施工時(shí)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)提出的樁長，樁距，樁徑，填料量以及試驗(yàn)確定的樁管拔管速度和高度，留振時(shí)間、電動(dòng)機(jī)的工作電流等施工參數(shù)進(jìn)行施工，以確保擠壓均勻和樁身的連續(xù)性。
[0040]③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。
[0041 ] 本發(fā)明的有益效果:
[0042](I)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粒瑸樯Ⅲw狀的粒料提供進(jìn)項(xiàng)約束，承擔(dān)部分豎向荷載，增強(qiáng)了砂樁的單樁承載力和復(fù)合地基承載力。
[0043](2)施工過程中，采用振動(dòng)成管法雙套管成樁，樁體外部材料采用多孔混凝土具有水下抗分散，自流平性能，增加了對施工環(huán)境的適應(yīng)性，有利于降低施工成本。
[0044](3)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。
[0045](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)。[0046](5)大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁復(fù)合地基造價(jià)比多孔混凝土樁低，因?yàn)闃扼w結(jié)構(gòu)中部分多孔混凝土砂芯替代。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0047]圖1是大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁示意圖；
[0048]圖2是大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁樁體布置示意圖；
[0049]圖3是大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁樁體布置形式圖；
[0050]圖4是大粒徑多孔混凝土集料級(jí)配圖。
[0051]其中，L大粒徑多孔混凝土，2.砂芯。
【具體實(shí)施方式】
[0052]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0053]實(shí)施例1
[0054]某項(xiàng)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(jì)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。
[0055]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I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(yàn)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(yàn)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(yàn)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。
[0056]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(jì)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(dòng)邊拔起兩個(gè)套管，拔管速度
1.2m/min ;拔出套管到地面而成樁；
[0057]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(jì)樁中心偏差為0.04m，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。
[0058]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。
[0059]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242.1KPa,輪胎碎石粧復(fù)合地基承載力明顯聞?dòng)谒槭拸?fù)合地基承載力。
[0060]大粒徑多孔混凝土的制備，組成材料為:集料、水泥、礦物摻合料、水和增稠劑。按質(zhì)量比，(水泥與礦物摻合料之和)/ (集料)=0.23 ;水/ (水泥與礦物摻合料之和)=0.28。所述礦物摻合料為微硅粉和納米碳酸鈣；微硅灰粉占水泥的5% ;納米碳酸鈣占水泥0.5%，增稠劑占膠凝材料(水泥與微硅灰粉和納米碳酸鈣之和)的3.5% ;集料為粒徑為5m的碎石，集料的級(jí)配見圖4。
[0061]大粒徑多孔混凝土制備工藝為:按配合比稱取集料，水泥，微硅灰粉，納米碳酸鈣，增稠劑，水，首先將集料、微硅灰粉、納米碳酸鈣、增稠劑和總用水量質(zhì)量比為25%的水混合攪拌Imin ;然后將水泥和總用量30%的水加入到拌合物中攪拌Imin ;最后將總用量質(zhì)量比為45%的水加入拌合物中攪拌Imin ;攪拌完畢后用翻斗車將大粒徑多孔混凝土運(yùn)輸至復(fù)合地基處理現(xiàn)場進(jìn)行施工。澆筑樁體的時(shí)間為混凝土拌制加水時(shí)間計(jì)時(shí)開始的30min?，F(xiàn)場取樣制作試件，試件尺寸為15mmX15mmX15mm ;將試件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和水中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)至28天測試其滲透系數(shù)和抗壓強(qiáng)度。測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I。
[0062]實(shí)施例2
[0063]某項(xiàng)目設(shè)計(jì)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。
[0064]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(yàn)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(yàn)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0.5m。通過現(xiàn)場試驗(yàn)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。
[0065]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(jì)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(dòng)邊拔起兩個(gè)套管，拔管速度1.2m/min ;拔出套管到地面而成樁；
[0066]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(jì)樁中心偏差為0.04m，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。
[0067]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。
[0068]水下抗分散大粒徑多孔混凝土的制備，組成材料為:集料、水泥、礦物摻合料、水和增稠劑。按質(zhì)量比，(水泥與礦物摻合料之和)/ (集料)=0.21;水/ (水泥與礦物摻合料之和)=0.28。所述礦物摻合料為微硅粉和納米碳酸鈣；微硅灰粉占水泥的5% ;納米碳酸鈣占水泥0.5%，增稠劑占膠凝材料(水泥與微硅灰粉和納米碳酸鈣之和)的3.5% ;集料為粒徑為20mm的碎石,集料的級(jí)配見圖4。
[0069]按配合比稱取集料，水泥，微硅灰粉，納米碳酸鈣，增稠劑，水，首先將集料、微硅灰粉、納米碳酸鈣、增稠劑和總用水量質(zhì)量比為25%的水混合攪拌Imin ;然后將水泥和總用量30%的水加入到拌合物中攪拌Imin ;最后將總用量質(zhì)量比為45%的水加入拌合物中攪拌Imin ;攪拌完畢后用翻斗車將大粒徑多孔混凝土運(yùn)輸至復(fù)合地基處理現(xiàn)場進(jìn)行施工。澆筑樁體的時(shí)間在混凝土拌制加水時(shí)間計(jì)時(shí)開始的I個(gè)小時(shí)內(nèi)?，F(xiàn)場取樣制作試件，試件尺寸為15mmX 15mmX 15mm ;將試件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和水中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)至28天測試其滲透系數(shù)和抗壓強(qiáng)度。測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I。
[0070]實(shí)施例3
[0071]某項(xiàng)目設(shè)計(jì)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。
[0072]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(yàn)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(yàn)得出加固深度為IOm;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(yàn)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。
[0073]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(jì)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(dòng)邊拔起兩個(gè)套管，拔管速度
1.2m/min ;拔出套管到地面而成樁；
[0074]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(jì)樁中心偏差為0.03m,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。
[0075]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。
[0076]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。
[0077]水下抗分散大粒徑多孔混凝土的制備，組成材料為:集料、水泥、礦物摻合料、水和增稠劑。按質(zhì)量比，(水泥與礦物摻合料之和)/ (集料)=0.19;水/ (水泥與礦物摻合料之和)=0.28。所述礦物摻合料為微硅粉和納米碳酸鈣；微硅灰粉占水泥的5% ;納米碳酸鈣占水泥0.5%，增稠劑占膠凝材料(水泥與微硅灰粉和納米碳酸鈣之和)的3.5% ;集料為粒徑為13mm的碎石,集料的級(jí)配見圖4。
[0078]按配合比稱取集料，水泥，微硅灰粉，納米碳酸鈣，增稠劑，水，首先將集料、微硅灰粉、納米碳酸鈣、增稠劑和總用水量質(zhì)量比為25%的水混合攪拌Imin ;然后將水泥和總用量30%的水加入到拌合物中攪拌Imin ;最后將總用量質(zhì)量比為45%的水加入拌合物中攪拌Imin ;攪拌完畢后用翻斗車將大粒徑多孔混凝土運(yùn)輸至復(fù)合地基處理現(xiàn)場進(jìn)行施工。澆筑樁體的時(shí)間在混凝土拌制加水時(shí)間計(jì)時(shí)開始的I個(gè)小時(shí)內(nèi)?，F(xiàn)場取樣制作試件，試件尺寸為15mmX 15mmX 15mm ;將試件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和水中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)至28天測試其滲透系數(shù)和抗壓強(qiáng)度。測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I。[0079]表1大粒徑多孔混凝土實(shí)施例性能指標(biāo)
[0080]
【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，所述大粒徑多孔混凝土孔隙率大于20%，包含以下原材料:集料、水泥、礦物摻合料、水和增稠劑，按質(zhì)量比，水泥與礦物摻合料之和/集料=0.19~0.23，所述礦物摻合料為微硅灰粉和納米碳酸鈣，微硅灰粉占水泥的0%~10%，納米碳酸鈣占水泥O~1%，增稠劑占膠凝材料的2%~4.5%，集料為粒徑為0.005-0.02m的級(jí)配碎石，水與膠凝材料的質(zhì)量比為0.25~0.35。
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1-2任意所述的復(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。
4.如權(quán)利要求1-3任意所述的大粒徑多孔混凝土-砂芯復(fù)合樁復(fù)合地基的處理方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)確定地基的加固范圍、樁體布置方式、樁距、力_深度、樁徑、樁孔內(nèi)的填料量、頂部粒狀材料或濕粘土墊層的厚度； (2)根據(jù)步驟I得到的參數(shù)，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，套管長度為樁體設(shè)計(jì)長度的1.15倍，將套管打入到預(yù)定的設(shè)計(jì)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，內(nèi)部套管直徑為砂芯直徑；在內(nèi)部套管內(nèi)填入砂,外部套管內(nèi)填入大粒徑多孔混凝土,然后邊振動(dòng)邊拔起兩個(gè)套管，拔管速度為1 .0~1.5m/min,拔出套管到地面而成樁。
5.如權(quán)利要求4所述的處理方法，其特征是，所述步驟I)中地基的加固范圍的確定方法如下:加固范圍大于基礎(chǔ)底面面積并且在基礎(chǔ)外緣增加不少于I~3排樁； 樁體布置方法如下:處理面積> 1000m2時(shí)，樁體采用等邊三角形布置，對于獨(dú)立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)，樁位采用正方形，矩形，或等腰三角形布置，對于圓形基礎(chǔ)或者環(huán)形基礎(chǔ)，采用放射性布置； 加固深度的確定方法如下: 當(dāng)?shù)鼗至拥穆癫厣疃?lt; IOm時(shí)，加固深度為持力層的埋深，樁體下部打入持力層；當(dāng)?shù)鼗至勇癫厣疃?gt; IOm時(shí)，對于變形控制的工程，加固深度滿足復(fù)合地基變形不超過建筑物地基容許變形的要求，對于按穩(wěn)定性控制的工程，加固深度大于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的深度；在可液化地基中，加固深度應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010的有關(guān)規(guī) 定，樁長不能小于4m,且不超過30m ； 樁徑確定方法如下:采用沉管法成樁時(shí)，直徑為0.3~0.Sm，飽和粘性土地基的直徑為0.5 ~0.8m ; 樁距的確定如下:樁距不大于大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁直徑的5倍； 樁孔內(nèi)的填料量的確定方法:樁孔內(nèi)的填料量為樁孔體積乘以充盈系數(shù)，充盈系數(shù)取1.2 ~1.4 ; 大粒徑多孔混凝土 -砂芯樁頂部粒狀材料或濕粘土的厚度為0.3~0.5m。
6.如權(quán)利要求4所述的處理方法，其特征是，所述步驟2)施工時(shí)，砂土地基從外圍或兩側(cè)向中間進(jìn)行，粘性土地基從中間向外圍或隔排施工。
7.如權(quán)利要求4所述的處理方法，其特征是，所述步驟2)導(dǎo)向架與地面垂直，且垂直偏K 1.5%，成樁位置與設(shè)計(jì)位置偏差< 0.05m，樁徑偏差< 0.02m，樁長偏差< 0.lm。
8.如權(quán)利要求4所述處理方法，其特征在于，所述大粒徑多孔混凝土的制備方法，包括如下步驟: 1)稱量各配料； 2)攪拌:首先將集料、微硅灰粉、納米碳酸鈣、增稠劑和總用水量質(zhì)量比為25%的水混合攪拌Imin ;然后將水泥和總用量30%的水加入到拌合物中攪拌Imin ;最后將總用量質(zhì)量比為45%的水加入拌合物中攪拌1min ； 3)攪拌完畢后即可出料，運(yùn)輸，使用。
【文檔編號(hào)】C04B14/02GK103938618SQ201410155063
【公開日】2014年7月23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】孫仁娟, 葛智, 宋修廣, 張宏博, 黃大偉, 王原原, 魏姍姍, 胡益彰 申請人:山東大學(xué)