專利名稱：一種控制剛性樁復(fù)合地基工后沉降的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于剛性樁復(fù)合地基技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法。
背景技術(shù)：
剛性樁復(fù)合地基在我國土木工程中得到廣泛的應(yīng)用。它具有沉降量小、承載カ高、穩(wěn)定快、エ期短、價格低廉等特點，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。但工程中問題不少，大多是由于沉降過大，特別是不均勻沉降過大引起基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)沉降、樁基損壞等工程事故，有的工程須花費大量資金進行基礎(chǔ)補救加固甚至被迫拆除。目前在道路工程中，已有ー些控制エ后沉降的方法，例如樁-網(wǎng)復(fù)合地基、后處 理技術(shù)等，但對于高層建筑和ー些有特殊要求的建筑物和構(gòu)筑物，還沒有好的方法進行控制。對于有特殊要求的構(gòu)筑物或建筑物，通常沉降量和差異沉降量的控制是關(guān)鍵的問題。剛性樁復(fù)合地基エ后當(dāng)樁間土孔隙水的減少，固結(jié)沉降，樁間土承載カ降低，荷載向樁身轉(zhuǎn)移，樁頂應(yīng)カ急劇増大，且對樁體產(chǎn)生負(fù)摩阻區(qū)也増大，會引起樁的附加下沉。當(dāng)部分樁間土凹陷時，將出現(xiàn)不均勻沉降。目前減少剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，就是通過提高置換率，減小樁間距，增加樁體剛度及増加樁長。這些方法，都存在不同的缺陷減少復(fù)合地基沉降效果均不明顯，工程投資卻顯著增加；加固區(qū)下臥層土體中的附加應(yīng)力值增大；加大了制樁的難度，且違背了采用復(fù)合地基的初衷充分利用天然地基的承載力，樁土共同工作，達到既滿足承載カ的要求，又比較經(jīng)濟的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，通過塊石預(yù)備墩的設(shè)置，控制剛性樁復(fù)合地基由于土體固結(jié)引發(fā)的エ后不均勻沉降，該方法具有經(jīng)濟合理，施工方法簡單的優(yōu)勢。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)ー種控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，在剛性樁復(fù)合地基的樁間土中設(shè)置由碎石塊組成的塊石預(yù)備墩，塊石預(yù)備墩設(shè)置在剛性樁復(fù)合地基加固最薄弱的之處。若剛性樁以四邊形布樁，相鄰的四個剛性樁構(gòu)成四邊形，塊石預(yù)備墩設(shè)置在四邊形的中心位置。若剛性樁以三角形布樁，相鄰的三個剛性樁構(gòu)成三角形，塊石預(yù)備墩設(shè)置在三角形的中心位置。所述的塊石預(yù)備墩由碎石塊堆砌成圓柱狀。所述的塊石預(yù)備墩的高度為剛性樁樁徑的2 4倍。所述的塊石預(yù)備墩的墩頂標(biāo)高與剛性樁的樁頂標(biāo)高相等由于塊石預(yù)備墩壓縮量等于鼓脹量，塊石預(yù)備墩的直徑可根據(jù)軟土或欠固結(jié)土的厚度和狀態(tài)在O. I 2m之間選擇。所述的碎石塊為表面粗糙、有棱角、質(zhì)地堅硬的碎石料。所述的碎石料的直徑為60 200mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果本發(fā)明提供的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，通過在剛性樁復(fù)合地基的樁間土中設(shè)置由碎石塊組成的塊石預(yù)備墩，利用塊石預(yù)備墩發(fā)生鼓脹效應(yīng)“自組織”形成“擋土墻”，去約束塌落拱的尺度擴張，切斷數(shù)個小塌落拱的相互串通合并的路徑，自動控制不均勻坍塌，讓樁間土凹陷所形成的空洞效應(yīng)和許多的亞穩(wěn)態(tài)，以塊石微拱橋的方式得到轉(zhuǎn)化，從而減少變形對褥墊層的影響，達到維護褥墊層中骨架鏈的目的，以避免エ后基礎(chǔ)與樁間土的分離，減少樁間土變形對褥墊層的影響，從而能夠達到控制エ后沉降尤其是不均勻 沉降的目的。本發(fā)明提供的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，對于沉降的控制還在于I)石預(yù)備墩就設(shè)置在最薄弱處，在剛性樁復(fù)合地基中，樁體對樁間土具有側(cè)向和豎向約束作用，能使得樁間土側(cè)向變形減少，豎向變形也受到牽制，但離開樁體較遠(yuǎn)處，樁間土受到的約束必然會減小，這也是復(fù)合地基加固最薄弱處，是當(dāng)土體發(fā)生固結(jié)沉降時，易于使上部褥墊層出現(xiàn)塌落拱的地方，也是石預(yù)備墩設(shè)置的地方。2)設(shè)置塊石預(yù)備墩之后能夠達到①當(dāng)塊石預(yù)備墩的樁體刺入褥墊層吋，塊石預(yù)備墩側(cè)向擠壓，地基加固薄弱處的樁間土受到擠密處理；②當(dāng)樁間土出現(xiàn)凹陷，塊石預(yù)備墩橫向鼓脹，“自組織”形成塊石拱結(jié)構(gòu)，約束了由于樁間土凹陷，褥墊層材料隨動塌陷，抑制了塌落拱的尺度擴張，切斷數(shù)個小塌落拱的相互串通合并的路徑，形成對坍塌的控制，使樁間土繼續(xù)分擔(dān)荷載；③由于散體材料組成的結(jié)構(gòu)具有變形分布顯著不連續(xù)的特征，局部位移可隨墊層厚度而減弱、逐漸消失，所以只要樁間土的凹陷面積受到限制，其上部褥墊層中的響應(yīng)會迅速減小，直至消失。3)塊石預(yù)備墩由碎石塊組成，其優(yōu)點是易于自組織搭拱，承擔(dān)上部荷載，而且可以就地取材，經(jīng)濟合理，施工方法簡單。
本發(fā)明提供的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，通過塊石預(yù)備墩的設(shè)置來控制エ后沉降，無需提高樁體置換率，自動控制應(yīng)カ比的増大；而且地基設(shè)計中無需考慮塊石預(yù)備墩的存在，剛性樁的樁距可以選大值。


圖I為本發(fā)明的剛性樁四邊形布置時塊石預(yù)備墩平面布置圖；圖2為本發(fā)明的剛性樁三邊形布置時塊石預(yù)備墩平面布置圖；其中；1為剛性樁；2為塊石預(yù)備墩；圖3為褥墊層材料中塌落拱特性；圖4-1 4-3為不同載荷情況下樁間土固結(jié)沉降時塊石預(yù)備墩鼓脹示意圖；圖4-1為當(dāng)上部荷載P=O時的情況；圖4-2為當(dāng)上部荷載作用吋，剛性樁分別向褥墊層與下臥層刺入，塊石預(yù)備墩被壓縮，起到橫向擠密作用；圖4-3為當(dāng)樁間土固結(jié)沉降，塊石預(yù)備墩鼓脹。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進ー步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。一種控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，在剛性樁復(fù)合地基最薄弱的地方，設(shè)置一個塊石預(yù)備墩在剛性樁復(fù)合地基的樁間土中設(shè)置由碎石塊組成的塊石預(yù)備墩，塊石預(yù)備墩設(shè)置在剛性樁復(fù)合地基加固最薄弱的之處。所述的最薄弱的之處的確定為在剛性樁復(fù)合地基中，樁體對樁間土具有側(cè)向和豎向約束作用，能使得樁間土側(cè)向變形減少，豎向變形也受到牽制，但離開樁體較遠(yuǎn)處，樁間土受到的約束必然會減小，這也是復(fù)合地基加固最薄弱處，是當(dāng)土體發(fā)生固結(jié)沉降時，易于使上部褥墊層出現(xiàn)塌落拱的地方，也是塊石預(yù)備墩設(shè)置的地方。參見圖1，若剛性樁I以四邊形布樁，相鄰的四個剛性樁I構(gòu)成四邊形，塊石預(yù)備墩、2設(shè)置在四邊形的中心位置。參見圖2，若剛性樁I以三角形布樁，相鄰的三個剛性樁I構(gòu)成三角形，塊石預(yù)備墩2設(shè)置在三角形的中心位置。塊石預(yù)備墩設(shè)置在樁間土中，一般與地平面平齊。只要相鄰的剛性樁構(gòu)成四邊形或三角形，就在其中心設(shè)置塊石預(yù)備墩。設(shè)置塊石預(yù)備墩目的在于①當(dāng)樁間土凹陷時，由于塌落拱類似于Terzaghi所描述的的陷阱門(圖3所示)，因此，只要樁間土的變形面積受到限制，其上砂石褥墊層中的響應(yīng)會迅速減小，直至消失，從而減少基礎(chǔ)底面上的塌落拱現(xiàn)象。②塊石預(yù)備墩與剛性樁的樁頭可設(shè)同一標(biāo)高，當(dāng)加載石預(yù)備墩后，樁體刺入褥墊層，塊石預(yù)備墩側(cè)向擠壓，薄弱處的樁間土受到擠密處理(圖4-2所示)③當(dāng)樁間土軟弱土層處出現(xiàn)凹陷，塊石預(yù)備墩必然出現(xiàn)鼓脹效應(yīng)填補部分凹陷(圖4-3所示)，減小塌落拱的尺度和數(shù)量，從而減少了應(yīng)力集中。而至于塊石預(yù)備墩的組成、形狀，下面分別具體說明塊石預(yù)備墩一般為圓柱形，塊石預(yù)備墩的墩頂標(biāo)高與剛性樁的樁頂標(biāo)高相等，或者由于其最大軸カ發(fā)生在樁的頂部，塊石預(yù)備墩長可取2 4Xd(d為剛性樁的樁徑)；由于塊石預(yù)備墩壓縮量等于鼓脹量，根據(jù)軟土或欠固結(jié)土的厚度和狀態(tài)。組成塊石預(yù)備墩的碎石塊為表面粗糙、有棱角、質(zhì)地堅硬的碎石料，尤其是直徑為60 200mm的碎石料，既具有就地取材、經(jīng)濟合理的優(yōu)勢，又利于自組織搭拱，承擔(dān)上部荷載。以上所述，僅是本發(fā)明的塊石預(yù)備墩的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述掲示的塊石預(yù)備墩在剛性樁復(fù)合地基的樁間土中設(shè)置的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，其特征在于，在剛性樁復(fù)合地基的樁間土中設(shè)置由碎石塊組成的塊石預(yù)備墩，塊石預(yù)備墩設(shè)置在剛性樁復(fù)合地基加固最薄弱的之處。
2.如權(quán)利要求I所述的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，其特征在于，若剛性樁以四邊形布樁，相鄰的四個剛性樁構(gòu)成四邊形，塊石預(yù)備墩設(shè)置在四邊形的中心位置。
3.如權(quán)利要求I所述的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，其特征在于，若剛性樁以三角形布樁，相鄰的三個剛性樁構(gòu)成三角形，塊石預(yù)備墩設(shè)置在三角形的中心位置。
4.如權(quán)利要求I 3任何一項所述的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的塊石預(yù)備墩的高度為剛性樁樁徑的2 4倍。
5.如權(quán)利要求I 3任何一項所述的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的塊石預(yù)備墩的墩頂標(biāo)高與剛性樁的樁頂標(biāo)高相等。
6.如權(quán)利要求I 3任何一項所述的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，其特征在于，由于塊石預(yù)備墩壓縮量等于鼓脹量，塊石預(yù)備墩的直徑可根據(jù)軟土或欠固結(jié)土的厚度和狀態(tài)在O. I 2m之間選擇。
7.如權(quán)利要求I 3任何一項所述的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的碎石塊為表面粗糙、有棱角、質(zhì)地堅硬的碎石料。
8.如權(quán)利要求I 3任何一項所述的控制剛性樁復(fù)合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的碎石料的直徑為60 200mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制剛性樁復(fù)合地基工后沉降的方法，在剛性樁復(fù)合地基的樁間土中設(shè)置由碎石塊組成的塊石預(yù)備墩，塊石預(yù)備墩設(shè)置在剛性樁復(fù)合地基加固最薄弱的之處。通過在剛性樁復(fù)合地基的樁間土中設(shè)置由碎石塊組成的塊石預(yù)備墩，利用塊石預(yù)備墩發(fā)生鼓脹效應(yīng)“自組織”形成“擋土墻”，去約束塌落拱的尺度擴張，切斷數(shù)個小塌落拱的相互串通合并的路徑，自動控制不均勻坍塌，讓樁間土凹陷所形成的空洞效應(yīng)和許多的亞穩(wěn)態(tài)，以塊石微拱橋的方式得到轉(zhuǎn)化，從而減少變形對褥墊層的影響，達到維護褥墊層中骨架鏈的目的，以避免工后基礎(chǔ)與樁間土的分離，減少樁間土變形對褥墊層的影響，從而能夠達到控制工后沉降尤其是不均勻沉降的目的。
文檔編號E02D3/00GK102704457SQ20121018677
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者慕青松, 蔣紅英, 魯進步 申請人:西京學(xué)院