一種軟土地層上的復(fù)合地基施工方法
【專利摘要】一種軟土地層上的復(fù)合地基施工方法：其主要設(shè)備有樁機、柱錘2和筒壁設(shè)有投料口3的護筒1，除定位放線，樁機就位準(zhǔn)備工序外，還包括以下施工方法：通過反復(fù)落錘點擊軟弱土層，直至柱錘2觸及持力層9，造成樁孔4；成單體散體樁6，通過反復(fù)投料夯擊進行；成散體群樁，在多樁位處，造出相應(yīng)多單體散體樁，形成散體群樁；成復(fù)合地基，經(jīng)后期處理，形成完整的復(fù)合地基。所述固體物料是無機固體物料，與原土共同組成人工混合物。本發(fā)明在夯擊能作用下，不僅投下的固體物料被夯實，而且不斷向四周擠擴，在成樁的的同時，也改變了樁周土體強度，形成樁-土共同受力體，有利于形成大面積軟土地基整體加固和置換率較高的復(fù)合地基。
【專利說明】一種軟土地層上的復(fù)合地基施工方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖土工程軟土地基處理技術(shù)，特別涉及一種應(yīng)用于沿江河、湖海地區(qū)修筑工業(yè)或民用建筑以及市政工程等軟土地層上置換處理的施工方法，具體涉及在軟土地層上用散體樁作為增強體的復(fù)合地基施工方法，適用于大面積和埋藏較深的軟弱土體的置換處理。
【背景技術(shù)】
[0002]在淤泥或淤泥質(zhì)軟土地基上建筑成片固定設(shè)施或港口、道路等，必須進行大面積地基加固處理，以防止發(fā)生地基沉降、塌陷等事故。目前，在巖土工程領(lǐng)域中，對于軟弱地基置換處理的施工工藝，常用的方法有真空擊實擠密法、堆載預(yù)壓、深層攪拌、強夯法、振沖碎石樁等，然而這些方法普遍存在承載力低、沉降量大、施工周期長、環(huán)境影響大，以及施工質(zhì)量控制難、施工費用大、處理效果不理想、置換深度不足等相關(guān)不利因素。例如:真空擊實擠密法和堆載預(yù)壓法，都屬于被動處理方法，施工周期很長，特別是針對高飽和度、低滲透率、具有觸變性、軟塑或者流塑狀態(tài)的土體，這些施工方法的處理效果有限；深層攪拌樁的缺點是消耗大量的水泥，而且承載力低；強夯置換法，在軟弱土層埋深淺、厚度小的情況下，該方法是一種直接有效的施工方法，但是，當(dāng)遇到被加固的軟弱土層屬于埋藏較深、高含水率、軟塑或者流塑狀態(tài)的土體時，卻存在設(shè)備進場困難、夯擊影響深度不足、施工噪音大等缺陷；另外，當(dāng)遇到含水率高、具有觸變性的土體、粘粒含量較高的粘性土?xí)r，該方法容易造成橡皮土 ；振沖碎石樁屬于散體樁，但置換率低，施工噪音大，污染環(huán)境。因此，當(dāng)需要大面積、深層置換處理軟弱地層的情況下，上述常用的施工方法都存在著許多難以克服的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的旨在提供一種具有聞置換率、施工方便、簡捷高效的，用于大面積和深層置換豎向增強群體樁體的復(fù)合地基施工方法。
[0004]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種軟土地層上的復(fù)合地基施工方法，其主要設(shè)備有樁機、柱錘和筒壁設(shè)有投料口的護筒，除定位放線，樁機就位準(zhǔn)備工序外，還包括以下步驟:
[0005]I)成樁孔，通過點擊軟弱土層進行，造成樁孔；當(dāng)軟土地基承載力小于SOkPa時，不進行此步驟；
[0006]2)成單體散體樁，通過反復(fù)投料夯擊進行；
[0007]3)成散體群樁，根據(jù)所述步驟2)的方法，在多樁位處，造出相應(yīng)多單體散體樁，形成散體群樁；
[0008]4)成復(fù)合地基，經(jīng)后期處理，形成完整的復(fù)合地基。
[0009]在上述軟土地層上的復(fù)合地基施工方法中，最好在所述步驟I)中，點擊軟弱土層，步驟包括:[0010]I)提升柱錘，自由落體式點擊護筒內(nèi)的軟土層，在提升柱錘過程中，反壓護筒下行；
[0011]2)反復(fù)落錘點擊，直至柱錘觸及持力層，造成樁孔，同時護筒下沉至接近持力層。
[0012]在上述軟土地層上的復(fù)合地基施工方法中，最好在所述步驟2)中，通過護筒壁上的投料口，向護筒內(nèi)的樁孔投入固體物料，邊投料邊落錘夯擊，在投料夯擊過程中，護筒隨之上行，由深及淺依次分批投料-夯擊，直至樁頂，達到設(shè)計標(biāo)高收錘，形成單體散體樁。
[0013]在上述軟土地層上的復(fù)合地基施工方法中，最好，所述固體物料是無機固體物料，與原土等夯擊組成人工混合物，所述無機固體物料選自固體建筑垃圾、工業(yè)廢料、礦渣、開山片石、自然級配砂石、鵝卵石、粉煤灰，或石灰等。
[0014]在上述軟土地層上的復(fù)合地基施工方法中，最好，所述無機固體物料的粒徑小于400mm。
[0015]在上述軟土地層上的復(fù)合地基施工方法中，最好，所述持力層埋置深度小于35m。
[0016]在上述軟土地層上的復(fù)合地基施工方法中，最好在所述步驟3)中，以預(yù)定的布樁形式，在選定的多樁位處，造出相應(yīng)的多單體散體樁，在反復(fù)投料-夯擊-成樁過程中，樁間土體被擠密，形成樁體-土體共同受力的散體群樁。
[0017]在上述軟土地層上的復(fù)合地基施工方法中，最好，在所述步驟3)中，所述多個單體散體樁的施工順序，采用從里向外或者從中心向外全場跳打方式進行。
[0018]在上述軟土地層上的復(fù)合地基施工方法中，在所述步驟4)中，根據(jù)施工現(xiàn)場不同的地質(zhì)條件和不同的設(shè)計要求，后期處理時，可采用再碾壓、強夯置換或再重復(fù)夯填置換等處理方式，形成適用、完整的復(fù)合地基。
[0019]本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:軟土地基加固的面積往往很大，而且軟土地基大面積范圍內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化極其復(fù)雜?；谶@種情況，本發(fā)明的技術(shù)方案采用散體樁作為增強體，該散體樁通過柱錘直接點擊護筒內(nèi)的軟弱土層，直至觸及持力層，再邊投入固體物料邊落錘夯擊，反復(fù)投料夯擊成樁。因此，本發(fā)明散體樁樁長能夠達到一定埋置深度的較好土層持力層，并能深入其內(nèi)，以滿足工程設(shè)計要求；由深及淺地依次夯擊固體物料，反復(fù)投料夯擊成樁，因此，本發(fā)明在夯擊能作用下，不僅投下的固體物料被夯實，而且不斷向四周擠擴，在成樁的同時，也改變樁周土體強度，形成樁-土共同受力體，有利于形成大面積軟土地基整體加固和置換率較高的復(fù)合地基；另外，在成樁過程中，由于地質(zhì)條件和設(shè)計要求不同，每根樁的填料量、樁徑、樁長、樁距、夯擊次數(shù)和落錘高度等都可以調(diào)整，所以，本發(fā)明可以通過調(diào)整施工參數(shù)方式，應(yīng)對軟土地基在復(fù)雜地質(zhì)條件下多變的特性，包括在高含水率的軟土地區(qū)施工；散體樁透水性好,拒腐蝕性介質(zhì)。本發(fā)明簡捷高效,可大幅降低投資成本。
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明點擊軟弱土層的施工過程剖視示意圖，圖中的柱錘處于提升位；
[0022]圖2為圖1中所示柱錘點擊軟土層過程的剖視示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明投料夯擊施工過程的剖視示意圖，圖中的柱錘處于提升位；
[0024]圖4為圖3中所示投料夯擊過程的剖視示意圖；[0025]圖5為本發(fā)明單體散體樁成樁結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
[0026]圖6為散體群樁布樁的剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0027]豎向增強體整體復(fù)合地基是軟土地基加固處理技術(shù)之一，本發(fā)明軟土地層上的復(fù)合地基施工方法具有簡單、靈活、高效的優(yōu)點。
[0028]在本發(fā)明的施工方法中，直接相關(guān)的設(shè)備有樁機(圖中未示出)、柱錘2和護筒1，這些設(shè)備都是可重復(fù)使用的工具。其中，樁機為常規(guī)機械裝置；護筒1，沿其周壁設(shè)置多個投料口 3，所述投料口 3呈上下交叉布置；柱錘2，可選用細(xì)長錘。在施工過程中，柱錘2用主卷揚機(圖中未示出)通過上滑輪(圖中未示出)提升，護筒I借助其吊環(huán)5用副卷揚機(圖中未示出)通過下滑輪(圖中未示出)反壓，由此得以實施成樁孔、投料夯擊和成樁的施工步驟。
[0029]圖1和圖2示出本發(fā)明的造樁孔4施工過程。在造樁孔4之前，先完成定位放線，樁機就位的準(zhǔn)備工序，將護筒I對準(zhǔn)樁位。再用柱錘2點擊軟弱土層，成樁孔4，其步驟包括:
[0030]A、提升柱錘2到指定高度，自由落體式點擊護筒I內(nèi)軟弱土體,軟弱土體開始形成樁孔4，與此同時，在提升柱錘2過程中，反壓護筒I下行。
[0031]B、反復(fù)落錘點擊，直至柱錘2觸及持力層9，造成樁孔4，此時護筒I下沉至接近持力層9。所述護筒I對樁孔4壁可起到部分支撐作用。由于沿護筒I周壁設(shè)有多個投料口3，完成點擊后，在樁孔4下方仍留有部分軟弱土體。
[0032]當(dāng)軟土地基承載力小于SOkPa時，成孔困難，可直接反壓護筒下行，不進行點擊軟弱土層的成樁孔步驟，直接進行投料夯擊步驟，不會影響單體散體樁的形成。
[0033]圖3、圖4和圖5示出經(jīng)反復(fù)投料夯擊形成單體散體樁的施工過程。通過護筒I壁位于自然地面的投料口 3，同時向護筒I內(nèi)的樁孔4投入固體物料，邊投料邊自由落體式落錘夯擊。在投料夯擊過程中，護筒I隨之上行。上述步驟，由深及淺依次進行，其間，固體物料部分被擊碎，向四周土體擠擴，軟弱土體被擠密，形成一定樁徑的增強體，再反復(fù)用固體物料置換軟弱土體，直至樁體頂，達到設(shè)計標(biāo)高7收錘，形成單體散體樁6，護筒I上升至地面，如圖5所示。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的施工方法,從持力層開始落錘夯擊固體物料,單體散體樁6的根部可以夯入持力層9，從而增加增強體徑向的穩(wěn)固性。
[0035]無機固體物料可以選自直徑小于400mm的固體建筑垃圾、工業(yè)廢料、礦洛、開山片石、自然級配砂石、鵝卵石、粉煤灰，或石灰等，添加生石灰可使地下水產(chǎn)生水化熱，快速吸收土體孔隙水后固化，加速土體固結(jié)。本發(fā)明不采用鋼材和水泥，從而在沿海地區(qū)地基處理工程中，該固體物料不懼地下水，不懼氯離子和硫酸根離子等各種腐蝕性介質(zhì)，可使增強體長期處于較穩(wěn)固狀態(tài)。在實際操作中，可根據(jù)現(xiàn)場不同的地質(zhì)條件和不同的設(shè)計要求，調(diào)整每批投料量，調(diào)整夯擊次數(shù)和夯擊能等，具有一定的靈活性。在一般條件下，為了減少固體物料投放的工程量，在投料過程中，還可以就地添加原土，或者消納隆起部分的原土混合夯擊，增加被擠密土體的密實度，從而增強樁土共同作用的擠密功能。
[0036]在護筒I的相應(yīng)高度上，設(shè)置的多個投料口 3，可以實現(xiàn)同時交互投料，縮短投料時間；在投料過程中，固體物料、原土和通過投料口 3滲入的地下水等，在錘擊時，能夠產(chǎn)生混合攪拌作用；在提升護筒I時，還可以減小護筒I外壁與周圍土體的吸附力，加速護筒I提升。在夯擊置換完成后，形成單體散體樁6，移出護筒1，再用護筒I施工下一根樁。
[0037]本發(fā)明夯擊的特點在于自由落體式點擊，柱錘2選用細(xì)長錘，由于柱錘直徑小，夯擊能量大，地下深層置換效果很好。當(dāng)柱錘2直徑小于400mm時，柱錘2越重，落距越大，夯擊能越大，單體散體樁6擠擴直徑越大，豎向夯實越密實。
[0038]參見圖6，散體群樁根據(jù)設(shè)計要求，可選等邊三角形或矩形布樁，或者滿堂布樁，施工方法以單體散體樁6作為增強體，采用從里向外或者從中心向外全場跳打方式進行，軟土地基經(jīng)過大面積置換處理后，構(gòu)成增強體和由被擠密土體8圍箍的散體群樁。在實際操作中，可根據(jù)設(shè)計要求，在散體群樁的外圍，再布置多排單體散體樁6，以抵御整體復(fù)合地基的徑向變形。
[0039]大面積置換完成后，根據(jù)實際工程需要，可以米用震動壓路機對地表或基底反復(fù)再碾壓多遍，或用強夯法再置換，或重復(fù)夯填置換，再鋪設(shè)褥墊層12。根據(jù)設(shè)計要求，可在褥墊層12上澆筑基礎(chǔ)11，承擔(dān)荷載10。其中，再碾壓或者強夯置換等處理的效果是:散體樁提前產(chǎn)生徑向變形，使被擠密土體8更加密實，地基承載力獲得進一步提高，由此構(gòu)成完整的復(fù)合地基。在該復(fù)合地基中，由樁身和樁周土體構(gòu)成共同體，整體受力，承載強度非常高，變形很小。
[0040]本發(fā)明施工方法是利用柱錘2以自由落體式、從持力層9開始夯擊投入的固體物料，持力層9深度可達35m。通過本方法加固處理，形成具有大面積和深層豎向增強群體的樁體復(fù)合地基。本發(fā)明 適用于高速公路、鐵路、油罐、倉庫、機場、大面積堆載場地等，地基承載力小于350kPa的復(fù)合地基和基礎(chǔ)工程。
[0041]實施例:下面給出按本發(fā)明方法在不同地質(zhì)條件下的施工實例，由于施工的步驟均與上面所述的相同，不再重復(fù)敘述。
[0042]實施例1
[0043]某工業(yè)倉庫面積20，OOOm2,單層輕鋼結(jié)構(gòu)。地質(zhì)條件:自然地面以下18~20m淤泥，地基土承載力特征值fak = 40kPa, Es = 1.44MPa ;持力層為粉土，地基土承載力特征值fak = 190kPa, Es = 10.49MPa。設(shè)計要求地坪以下地基土承載力特征值fak = IOOkPa0
[0044]原方案:按6*6米設(shè)置混凝土承臺，每承臺下設(shè)4根Φ600預(yù)應(yīng)力管樁,樁長30m,承臺上設(shè)主次梁和180厚的鋼筋混凝土樓板。
[0045]本方案，用Φ 1200~150002500布置增強體，樁長為18~20m，按等邊三角形滿堂布樁；三角形型心設(shè)Φ 1200，樁長Sm增強體一根，呈長短樁交替布樁。處理結(jié)果經(jīng)過檢測顯示，地基土承載力特征值達fak = 150kPa，包括柱基基礎(chǔ)都能夠滿足設(shè)計要求，不用另外施打預(yù)應(yīng)力管樁?？傇靸r比原方案節(jié)省30%以上。
[0046]實施例2
[0047]某5萬m3油罐基礎(chǔ),直徑Φ60ηι。地質(zhì)條件:自然地面以下20m ?於泥質(zhì)粘土,無硬殼層，地基土承載力特征值fak = 45kPa，Es = 3.14MPa ;持力層為粉質(zhì)粘土，地基土承載力特征值fak = 180kPa, Es = 3.62MPa。設(shè)計要求基礎(chǔ)以下地基土承載力特征值fak = 250kPa。
[0048]原方案:按Φ600預(yù)應(yīng)力管樁，樁長36m，滿堂布樁。
[0049]本方案，用Φ 1800~2500增強體，滿堂布樁；罐與罐之間及周邊按Φ 150001500布置增強體，樁長均為20m。施工完畢，經(jīng)強夯置換再處理；處理結(jié)果經(jīng)過測試，罐基礎(chǔ)地基土承載力特征值fak = 285kPa，地基土承載力提高6倍多；其余fak = 160kPa，承載力和變形均滿足設(shè)計要求?？傇靸r節(jié)約1/3以上。
[0050]實施例3
[0051]某機場跑道,地質(zhì)條件:素填土下有8?15m厚不同的粘質(zhì)粉土,該層下有5?8m厚濕陷性黃土，持力層為相對較好的土層。本方案先采取引孔方法，再把護筒反壓到持力層上方，投料夯填固體物料，將濕陷性黃土層置換完成后，邊投料夯擊，邊提升護筒，再將引孔部分夯填密實。本方案處理軟土地基夾心層效果最好。
[0052]實施例4
[0053]某高速公路，建成不久遇暴雨襲擊，路面發(fā)生大面積不均勻沉降和開裂，返修工程量非常大。本方案，先采取按等邊三角形鑿孔方案，將基層鑿?fù)福钡匠至?，再將護筒反壓到相對較好的持力層上方，投料夯填開山片石和原土，置換軟土地基和空置部分。處理結(jié)果顯示，本方案整體置換方法簡單，容易操作，效果很好。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種軟土地層上的復(fù)合地基施工方法:其主要設(shè)備有樁機、柱錘和筒壁設(shè)有投料口的護筒，施工方法包括定位放線，樁機就位步驟，其特征在于，還包括以下步驟: 1)成樁孔，通過點擊軟弱土層進行，造成樁孔；當(dāng)軟土地基承載力小于SOkPa時，不進行此步驟； 2)成單體散體樁，通過反復(fù)投料夯擊進行； 3)成散體群樁，根據(jù)所述步驟2)的方法，在多樁位處，造出相應(yīng)多單體散體樁，形成散體群樁； 4)成復(fù)合地基，經(jīng)后期處理，形成完整的復(fù)合地基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合地基施工方法，其特征在于，在所述步驟I)中，點擊軟弱土層，步驟包括: 1)提升柱錘，自由落體式點擊護筒內(nèi)的軟土層，在提升柱錘過程中，反壓護筒下行； 2)反復(fù)落錘點擊，直至柱錘觸及持力層，造成樁孔，同時護筒下沉至接近持力層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合地基施工方法，其特征在于，在所述步驟2)中，通過護筒壁上的投料口，向護筒內(nèi)的樁孔投入固體物料，邊投料邊落錘夯擊，在投料夯擊過程中，護筒隨之上行，由深及淺依次分批投料-夯擊，直至樁頂，達到設(shè)計標(biāo)高收錘，形成單體散體樁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合地基施工方法，其特征在于，所述固體物料是無機固體物料，與原土等夯擊組成人工混合物，所述無機固體物料選自固體建筑垃圾、工業(yè)廢料、礦渣、開山片石、自然級配砂石、鵝卵石、粉煤灰，或石灰等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合地基施工方法，其特征在于，所述無機固體物料的粒徑小于400mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合地基施工方法，其特征在于，所述持力層埋置深度小于35m。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合地基施工方法，其特征在于，在所述步驟3)中，以預(yù)定的布樁形式，在選定的多樁位處，造出相應(yīng)多的單體散體樁，在反復(fù)投料-夯擊-成樁過程中，樁間土體被擠密，形成樁體-土體共同受力的散體群樁。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合地基施工方法，其特征在于，在所述步驟3)中，所述多個單體散體樁的施工順序，采用從里向外或者從中心向外全場跳打方式進行。
【文檔編號】E02D3/08GK103966995SQ201310030984
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】丁思華, 丁錦良 申請人:丁思華, 丁錦良