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可控剛性樁+排水體+加筋墊層組合型復(fù)合地基的制作方法

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可控剛性樁+排水體+加筋墊層組合型復(fù)合地基的制作方法與工藝

本發(fā)明屬于軟土地基處理技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種新型復(fù)合地基,能應(yīng)用于公路、鐵路、土石壩等工程。



背景技術(shù):

軟土具有含水量高、孔隙比大、滲透性差、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)。要在軟土地基上修建路堤、土石壩等工程,必須提高軟土地基的承載力,增強(qiáng)其穩(wěn)定性,減小工后沉降與差異沉降,此外,地基處理的工期能有效控制,加固成本具有較好的經(jīng)濟(jì)性也很關(guān)鍵。目前,軟土地基的加固處理措施很多,常用的有帶帽剛性樁復(fù)合地基、排水固結(jié)法、加筋墊層法等。

帶帽剛性樁復(fù)合地基通過(guò)樁帽將上部荷載大部分轉(zhuǎn)移到剛性樁,再由剛性樁把荷載傳遞、擴(kuò)散到深層地基土,其作用類(lèi)似樁基礎(chǔ),因而地基的沉降較小。但是,該復(fù)合地基的承載性狀基本由剛性樁控制,樁間土的承載力得不到充分發(fā)揮,因此,剛性樁的用量大,經(jīng)濟(jì)性不好。

排水固結(jié)法通過(guò)在軟土層內(nèi)部及表面設(shè)置排水體,消散孔隙水壓力,增加土體有效應(yīng)力,從而提高地基的承載力。但是,排水固結(jié)法處理的地基沉降往往很大,沉降穩(wěn)定時(shí)間也長(zhǎng),工期較難控制。

加筋墊層法是在墊層中鋪設(shè)一層或多層土工合成材料,它能擴(kuò)散基底應(yīng)力,減小軟弱下臥層的附加應(yīng)力,加速地基土的排水固結(jié),同時(shí),加筋墊層的水平抗拉強(qiáng)度和橫向抗彎強(qiáng)度的提高,能增加地基的穩(wěn)定性,減小地基的差異沉降。但是,加筋墊層僅適用于較淺的軟土地基。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為了克服帶帽剛性樁復(fù)合地基、排水固結(jié)法、加筋墊層法的不足,本發(fā)明提供一種可控剛性樁 + 排水體 + 加筋墊層組合型復(fù)合地基。該復(fù)合地基不僅能充分發(fā)揮地基土的承載力,減少剛性樁用量,而且能提高地基的穩(wěn)定性,減小工后沉降及差異沉降,縮短工期。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:

可控剛性樁 + 排水體 + 加筋墊層組合型復(fù)合地基的施工步驟為:

(1)先平整場(chǎng)地,在軟土地基中施工剛性樁(CFG樁、混凝土樁中的一種);

(2)在地表鋪一層厚度不小于300mm的砂墊層,在橫斷面上砂墊層超出路堤(或壩體)坡腳線(xiàn)1m~2m,并與排水溝相連;

(3)在軟土地基中施工豎向排水體(袋裝砂井、塑料排水板中的一種),豎向排水體頂部要進(jìn)入砂墊層內(nèi),使豎向排水體和砂墊層相互連通;

(4)清除剛性樁頂面以上的砂墊層,埋設(shè)注漿筒(注漿筒內(nèi)徑比剛性樁大100mm~300mm),注漿筒下端套住樁頭,周?chē)簧皦|層填充密實(shí);

(5)以路中心線(xiàn)為界對(duì)稱(chēng)安裝排水管,排水管連接同一橫斷面內(nèi)各注漿筒,水平延伸至砂墊層范圍之外,接抽水閥門(mén),同時(shí),排水管的主管埋在墊層底部,其支管穿過(guò)注漿筒下部預(yù)留孔洞,接透水花管;

(6)在砂墊層上鋪設(shè)一層筋材(土工織物、土工格柵中的一種),筋材在注漿筒位置需要修剪,再鋪一層砂墊層(或砂石墊層)……具體分層情況按設(shè)計(jì)確定;

(7)當(dāng)墊層頂面距注漿筒頂面約200mm時(shí),安裝注漿管(分外管和內(nèi)管,外管的內(nèi)徑比內(nèi)管的外徑大3mm~15mm,內(nèi)管為軟管),注漿管也以路中心線(xiàn)為界對(duì)稱(chēng)安裝,注漿管連接同一橫斷面內(nèi)各注漿筒,水平延伸至墊層范圍之外,接注漿閥門(mén),同時(shí),注漿管的主管上面覆蓋有不少于150mm厚度的墊層,其支管穿過(guò)注漿筒上部預(yù)留孔洞進(jìn)入注漿筒;

(8)鋪設(shè)砂墊層(或砂石墊層)至平齊注漿筒頂面,注漿筒周?chē)杼顗好軐?shí),然后在注漿筒上安裝鋼筋混凝土樁帽,樁帽中心與注漿筒中心對(duì)正;

(9)再鋪砂墊層(或砂石墊層)至平齊樁帽頂面,然后鋪設(shè)最后一層筋材(土工織物、土工格柵、土工格室中的一種),如果筋材為土工格室,格室里面用墊層材料填充密實(shí),加筋墊層滿(mǎn)足筋材豎向間距不小于200mm,墊層總厚度不小于500mm;

(10)分層填筑路堤(或壩體),當(dāng)軟土地基的固結(jié)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),用抽水機(jī)通過(guò)排水管排除注漿筒內(nèi)積水,然后關(guān)閉抽水閥門(mén);

(11)用注漿機(jī)對(duì)路堤(或壩體)中間的注漿筒注漿(水泥砂漿),然后把注漿管內(nèi)的軟管拉出一個(gè)樁中心距離,再對(duì)鄰近注漿筒注漿,如此反復(fù),直到路堤(或壩體)邊緣的注漿筒完成注漿,同理,對(duì)其他橫斷面的注漿筒進(jìn)行注漿;在漿體初凝期,禁止加載、施工。

可控剛性樁 + 排水體 + 加筋墊層組合型復(fù)合地基的工作步驟為:

(1)路堤或壩體填筑期,在上部荷載作用下,軟土地基經(jīng)豎向排水體、加筋墊層排水固結(jié),提高承載力;剛性樁承載力大、沉降小,在樁頂刺入注漿筒時(shí),剛性樁的承載作用被極大地削減;

(2)當(dāng)軟土地基的固結(jié)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),在注漿筒被抽水、注漿及漿體硬化后,樁帽、漿體、剛性樁形成剛性支撐,恢復(fù)了剛性樁的承載作用,使得復(fù)合地基的實(shí)際承載力增大,同時(shí),因剛性樁分擔(dān)了地基土的部分荷載,使得軟土地基的固結(jié)度得以提高,剩余固結(jié)沉降量減小,從而,達(dá)到了減小工后沉降量,縮短工期的目標(biāo);

(3)加筋墊層與軟土地基和路堤(或壩體)相互作用,既能約束剛性樁、淺層軟土的水平位移,又能提高路堤(或壩體)的橫向抗彎強(qiáng)度,還能對(duì)路堤(或壩體)的局部變形起到網(wǎng)兜作用,因而,加筋墊層可以增加地基的穩(wěn)定性,減小地基的差異沉降。

本發(fā)明的有益效果是:

本發(fā)明在軟土地基中采用剛性樁,可以增加地基的承載力,減小沉降;在軟土地基中采用排水體,可以加速軟土的排水固結(jié),提高樁間土的承載力,只有把軟土的承載力充分發(fā)揮出來(lái),才能節(jié)省剛性樁的用量;剛性樁如果按傳統(tǒng)的方法設(shè)置,它會(huì)分擔(dān)軟土的預(yù)壓荷載、延緩軟土固結(jié)過(guò)程,所以本發(fā)明在樁頂、樁帽之間增加注漿筒,使剛性樁在軟土排水固結(jié)期間削減承載作用,在注漿筒被注漿后又恢復(fù)承載作用,從而實(shí)現(xiàn)了既不影響軟土排水固結(jié),又能在工后期達(dá)到樁、土共同承擔(dān)荷載、減小工后沉降量、縮短工期的目的;加筋墊層具有約束剛性樁、淺層軟土的水平位移,提高路堤(或壩體)的橫向抗彎強(qiáng)度,以及限制堤、壩局部變形的作用,它能增加地基的穩(wěn)定性,減小地基的差異沉降。本發(fā)明把剛性樁、排水體、加筋墊層有機(jī)結(jié)合,具有控制工后沉降有效、節(jié)省工期、造價(jià)較低的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),處理后的地基可滿(mǎn)足公路、鐵路、土石壩等工程需要。

附圖說(shuō)明

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。

實(shí)施例為本發(fā)明在公路工程中的應(yīng)用。

圖1是本發(fā)明的半幅橫斷面布置示意圖。

圖2是本發(fā)明的半幅平面布置示意圖。

圖3是排水管和注漿管的構(gòu)造示意圖。

圖4是圖3中Ⅰ-Ⅰ截面圖。

圖中,1. 軟土地基,2. 剛性樁,3. 砂墊層,4. 豎向排水體,5. 注漿筒,6. 筋材,7. 排水管,8. 抽水閥門(mén),9. 注漿管(外管+內(nèi)管),10. 注漿閥門(mén),11. 樁帽,12. 路堤,13. 花管,14. 外管,15. 內(nèi)管。

具體實(shí)施方式

可控剛性樁 + 排水體 + 加筋墊層組合型復(fù)合地基的施工步驟為:

(1)在圖1中,先平整場(chǎng)地,在軟土地基1中施工剛性樁2;

(2)在地表鋪一層不小于300mm的砂墊層3,再施工豎向排水體4,豎向排水體4頂部要進(jìn)入砂墊層3內(nèi),保證排水系統(tǒng)相互連通;

(3)清除剛性樁2頂面以上的砂墊層3,埋設(shè)注漿筒5,注漿筒5下端套住剛性樁2的樁頭,如圖1所示;

(4)然后安裝排水管7,排水管7連接同一橫斷面內(nèi)各注漿筒5,水平延伸至砂墊層3范圍之外,接抽水閥門(mén)8,如圖2所示;

(5)排水管7的主管埋在砂墊層3底部,其支管穿過(guò)注漿筒5下部預(yù)留孔洞進(jìn)入注漿筒5,如圖3所示;

(6)在注漿筒5內(nèi)部,排水管7接豎向的花管13,如圖4所示,排水管7安裝完后,封堵排水管7與孔洞之間的縫隙,同時(shí),注漿筒5周?chē)蒙盎靥钪撩軐?shí)狀態(tài);

(7)在已施工砂墊層3上鋪設(shè)一層筋材6,如圖1所示,再鋪砂墊層3……具體分層情況按設(shè)計(jì)確定;

(8)當(dāng)砂墊層3施工至距注漿筒5頂面約200mm時(shí)安裝注漿管9,注漿管9連接同一橫斷面內(nèi)各注漿筒5,水平延伸至砂墊層3范圍之外,接注漿閥門(mén)10,如圖2所示;

(9)注漿管9的主管上面覆蓋有不少于150mm厚度的砂墊層3,其支管穿過(guò)注漿筒5上部預(yù)留孔洞進(jìn)入注漿筒5,如圖3所示,注漿管9的主管分外管14和內(nèi)管15,外管14的內(nèi)徑比內(nèi)管15的外徑大3~15mm,內(nèi)管15為軟管;

(10)注漿管9安裝完后,封堵排注漿管9與孔洞之間的縫隙,然后,鋪設(shè)砂墊層3至平齊注漿筒5頂面,注漿筒5周?chē)杼顗好軐?shí),如圖4所示;

(11)在注漿筒5上面安裝鋼筋混凝土樁帽11,要求樁帽11中心與注漿筒5中心對(duì)正,如圖2所示;

(12)再鋪砂墊層3平齊樁帽11頂面,然后鋪設(shè)最后一層筋材6,如圖1所示;

(13)分層填筑路堤12,當(dāng)軟土地基1的固結(jié)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),用抽水機(jī)通過(guò)排水管7排除注漿筒5內(nèi)積水,然后關(guān)閉抽水閥門(mén)8;

(14)用注漿機(jī)對(duì)路堤12中間的注漿筒5注漿,如圖3所示,然后把注漿管9的內(nèi)管15拉出一個(gè)樁中心距離,再對(duì)鄰近注漿筒5注漿,如此反復(fù),直到路堤12邊緣的注漿筒5完成注漿,同理,對(duì)其他橫斷面的注漿筒5進(jìn)行注漿;在漿體初凝期,禁止加載、施工。

可控剛性樁 + 排水體 + 加筋墊層組合型復(fù)合地基的工作步驟為:

(1)路堤12填筑期,在上部荷載作用下,軟土地基1經(jīng)豎向排水體4、砂墊層3排水固結(jié),提高承載力;剛性樁2承載力大、沉降小,在樁頂刺入注漿筒5時(shí),剛性樁2的承載作用被極大地削減;

(2)當(dāng)軟土地基1的固結(jié)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),在注漿筒5被抽水、注漿及漿體硬化后,樁帽11、漿體、剛性樁2形成剛性支撐,恢復(fù)了剛性樁2的承載作用,使得復(fù)合地基的實(shí)際承載力增大,同時(shí),因剛性樁2分擔(dān)了地基土的部分荷載,使得軟土地基1的固結(jié)度得以提高,剩余固結(jié)沉降量減小,從而,達(dá)到了減小工后沉降量,縮短工期的目標(biāo);

(3)加筋墊層3與軟土地基1和路堤12相互作用,既能約束剛性樁2、淺層軟土的水平位移,又能提高路堤12的橫向抗彎強(qiáng)度,還能對(duì)路堤12的局部變形起到網(wǎng)兜作用,因此加筋墊層3可以增加軟土地基1的穩(wěn)定性,減小軟土地基1的差異沉降。

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