用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基的製作方法

2023-12-10 23:02:27 1

專利名稱：用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及建築基礎技術領域，具體涉及一種用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基。這種複合地基用於圍墾海塗軟土時可以有效防止基坑開挖時剛性樁樁身側移與偏位；用於飽和軟土時可以有效減少預應力空心管樁施工對周圍建築物及市政設施的擠土效應；而且節約工程造價。
背景技術：
目前在飽和軟粘土地區，常用兩種樁型是鑽孔灌注樁與預應力空心管樁。對高層建築，以溫州地區為例(溫州為典型的飽和軟粘土地區)，基本上採用鑽孔灌注樁基礎，不但造價高、工期長，而且泥漿汙染嚴重；而多層及部分小高層建築，大都採用預應力管樁基礎，而預應力管樁由於其明顯的擠土性，施工時不可避免將對臨近建築物及管線造成破壞，既使採用了預防措施(如釋放孔、防擠溝)，但在飽和軟粘土地區效果不佳，而且特別是布樁密度大於3%時，幾乎沒有有效的防擠方法。現在一方面由於建設方重經濟而輕環境，另一方面技術界缺少提供既經濟又少擠土的適中的基礎類型，使得管樁的擠土破壞已成為一個較為嚴重的社會問題。近幾年，我國沿海地區從天津到珠海，海塗圍墾工作轟轟烈烈，如浙江沿海地區的寧波、舟山、溫州也正在開展沿海海塗圍墾工作。沿海產業帶開發已成為沿海當地政府的重點內容。但目前濱海圍墾區圍墾而成的超軟土在土方開挖時普遍出現了剛性樁工程問題，如樁偏位、樁身輕度傾斜，甚至樁身開裂、樁身嚴重傾斜，及至單樁承載力大幅度下降。這是由於海塗淤泥軟土的抗剪強度特低、靈敏度特高。在這樣的濱海圍墾區開挖土方樁基很容易產生土體水平位移及樁身側向力。即使是高層建築的鑽孔灌注樁，樁基嚴重偏位、傾斜的工程事故頻發，使得工期延長而且樁基加固費用很高。

實用新型內容本實用新型針對上述現有技術的不足，提供了一種用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基。本實用新型是通過如下技術方案實現的:一種用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基，包括剛性樁、柔性樁、褥墊層、砼墊層和承臺，剛性樁在承臺內圈布置，柔性樁在剛性樁外繞剛性樁呈梅花型分布設置；剛性樁為長樁；柔性樁為短樁；在剛性樁和柔性樁之上施工褥墊層、砼墊層和承臺。本實用新型的進一步設置在於，所述承臺為四邊形承臺；所述剛性樁和柔性樁的樁徑均為400-1000mm，剛性樁與柔性樁之間的最小樁距為柔性樁直徑的2倍；所述柔性樁樁長為12-18米。本實用新型的進一步設置在於，所述剛性樁為預應力空心管樁或鑽孔灌注樁；所述柔性樁為水泥攪拌樁或旋噴樁。本實用新型的進一步設置在於，所述褥墊層為250_350mm厚度的碎石或片石灌粗砂；所述砼墊層為70-100mm厚度的clO細石砼；所述承臺為c20-c30鋼筋砼承臺。本實用新型所述的用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基具有以下幾方面的(受力)特點:(I)具有長樁+短樁+樁間土 「三元」複合作用，與常規樁基相比可以有效減少造價；(2)長樁為主樁(剛性樁)，不僅作為主要受力體承載而且可將荷載通過樁身向地基深處傳遞，以減少壓縮層變形；短樁為次樁(柔性樁)，其主要作用是加固樁間軟土，可以有效減少剛性樁水平位移，並輔助長樁承載；而且對剛性樁為預應力管樁的基礎，由於柔性樁的加盟管樁數量減少，使管樁的布樁密度遠小於3%，在合理安排施工路線後，管樁的擠土影響大為減少，能夠降低到合理的可控範圍。本實用新型所述剛柔性樁複合地基對剛性預應力管樁施工具有防擠土作用，對飽和軟土開挖具有抗剛性樁側移作用；同時集合了長樁的控沉和短樁的置換作用，既滿足了強度與變形的要求，又降低了工程造價，尤其是對防擠土抗側移要求較高的工程其優勢更加明顯。本實用新型技術方案與常規樁基礎相比可節約造價約10%左右，而且節省工期；適應性強、減少環境汙染，對多層、小高層建築，能明顯降低擠土效應，有效控制對周圍環境影響；對海塗圍墾軟土與飽和超軟土，可以有效防止基坑開挖時剛性樁樁身側移與偏位。本實用新型技術方案具有良好的經濟效益和社會效益。

圖1為本實用新型用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基結構圖；圖2為單樁承臺的平面圖；圖3為二樁承臺的平面圖；圖4為四樁承臺的平面圖；圖5為五樁承臺的平面圖；圖6為六樁承臺的平面圖；圖7為八樁承臺的平面圖；圖8為實施例1飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基靜載荷試驗典型曲線圖；圖9為實施例1飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基典型實測變形曲線圖；圖10為實施例2飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基建築物布置及周邊建築布置不意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細的說明。如圖1所示，本實用新型提供了一種用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基，包括剛性樁1、柔性樁2、褥墊層4、砼墊層以及承臺3，剛性樁I在承臺3內圈布置，柔性樁2在剛性樁I外繞剛性樁I呈梅花型分布設置；剛性樁I為長樁；柔性樁2為短樁；在剛性樁I和柔性樁2之上施工褥墊層4、砼墊層以及承臺3，剛性樁I的樁端置於較深的持力層5中，柔性樁2的樁端置於較淺的軟土中。其中，所述剛性樁為預應力空心管樁或鑽孔灌注樁；所述柔性樁為水泥攪拌樁或旋噴樁；所述褥墊層厚度為250-350mm的碎石或片石灌粗砂；所述砼墊層為70-100mm厚ClO細石砼；所述承臺為c20-c30鋼筋砼承臺。所述承臺可為四邊形承臺，當然可以為其他形狀的承臺；所述剛性樁和柔性樁的樁徑為400-1000mm，剛性樁樁距按樁基規範確定，剛性樁與柔性樁之間的最小樁距為2倍柔性樁直徑；所述柔性樁樁長為12-18米，若在此深度內如有砂性夾層土，則樁長至砂性夾層土。所述剛柔性樁施工應由同一家樁基公司施工，並要求先施工水泥攪拌樁，如長樁採用預應力管樁則要求柔性樁施工後10天方可施工長樁。對預應力管樁要求從可能最能影響周邊建築物的承臺先施工，然後向遠離被影響建築方向的路線施工。所述複合地基適用於飽和軟粘土與圍墾海塗軟土，當用於圍墾海塗軟土時柔性樁用料中要求另加0.1%水泥重的SN201外摻劑。實施例1:某保障房住宅A、B地塊位於溫州某中心城區濱海片，緊臨東海灣，地質以圍墾海塗土為主，上部2-15米範圍土質為超軟土(含有機質)、欠固結土，內摩擦角不到4度,挖土時挖土鬥內的土幾分鐘內會流走50%，基坑大放坡時坡面1:10放坡時還出現滑坡與嚴重開裂(一般飽和軟土放坡時坡面1:2即可)。A地塊保障房住宅區工程以小高層為主(12-15層)，設計採用Φ700樁長65m的鑽孔灌注樁，持力層為圓礫混粘土層。基坑四邊退紅線5米下挖平均深度5.1米，施工時發現土方開挖困難，工程樁偏位、樁身傾斜，工程樁偏位最大達到1.2m，造成工程被迫停工，經多次諮詢協商最後確定住宅區施工通道採用水泥攪拌樁加固(加固費用約1500萬元)，部分·已偏位的工程樁在基坑開挖完成後加固(加固費用約500萬元)，該地塊土質的特殊性造成工期延長而且場地與樁基加固費用很高。在吸取了 A地塊的經驗與教訓後，B地塊(也是以12-15層高層為主，基坑開挖面積與深度與A地塊相似)經推薦採用了本專利技術的剛柔性樁複合地基，將(剪力)牆、柱下承臺原設計3-6根Φ700鑽孔灌注樁樁基礎改為本專利的剛柔性長短樁複合地基，即2-5根Φ700鑽孔灌注樁加6-8根Φ500-600長15m水泥攪拌樁組成的剛柔性樁複合地基(平面布置參見圖2-7中的2-5樁承臺圖)，實施時先施工水泥攪拌樁(另加0.1%水泥重的SN2tll外摻劑)，這樣圍墾軟土得到了有效加固，剛性樁(鑽孔灌注樁)施工後，土方開挖時工程樁偏位基本上在允許範圍內、樁身基本沒有傾斜，本工程考慮到土方施工通道地質的特殊性，也作為簡單的水泥攪拌樁加固(加固費用約500萬元)，少部分已偏位的工程樁在基坑開挖完成後也作了加固(加固費用約50萬元)。B地塊採用了本專利技術的剛柔性樁複合地基，與A地塊相比，地下部分不但節省時間I個多月，而且節約場地與樁基加固費用約1500萬元，同時採用剛柔性長短樁複合地基後基礎本身比原設計節省造價約10%。該工程樁5樁(剛性樁)承臺靜載荷試驗結果見圖8，比設計值大6% ;沉降實測結果圖9，比設計值小9%。實施例2:某廠區位於溫州甌海經濟開發區內(見圖10)，該擬建廠區2設有一幢6層綜合辦公樓及一幢5層綜合車間，其西邊與南邊為已建廠區I與5。根據溫州勘察院提供的勘察報告，擬建場地以淤泥及淤泥質土為主，屬典型的飽和軟粘土。對綜合車間，柱距以6000*6000為主，由於樓面活載較大，中柱下原設計採用8-9根樁徑Φ400，樁長33m的預應力空心管樁，綜合車間的布樁密度達到3.3%,該設計雖然經濟性較好，但在2011年8月開始樁基施工，雖然採用了釋放孔與挖溝措施，但施工不到5天，已建廠區I與5 (特別是廠區5)，圖中所畫的廠房牆體與地面都出現了裂縫，在廠區I與5業主的強烈幹涉與相關部門要求下，綜合車間樁基只好停止施工，當時提出的整改辦法有2種:(I)是繼續按原圖施工，但每天施工的樁數控制在4根內(最多只能考慮2臺打樁機，每臺控制為每天2根)，因總樁數有398根，工期需要100天，比原計劃多了 75天(2.5個月)，但這個工期延誤建設方難以接受；(2)是改為鑽孔灌注樁，但造價約增加50%而且工期比原計劃延誤1.5個月，也是建設方難以接受的。最後經推薦採用了本專利技術的剛柔性樁複合地基，將標準柱下承臺原設計8-9根管樁基礎改為本專利的剛柔性長短樁複合地基，即5-6根Φ400長33m管樁加8_10根Φ500長15m水泥攪拌樁組成的剛柔性樁複合地基(平面布置參見圖2-7中的5樁或6樁承臺圖)，這麼一來，綜合車間的管樁布樁密度降到2.2%，管樁總樁數改為268根。由於管樁布樁密度的減少和水泥攪拌樁的柔性遮攔作用，管樁的擠土效應得到有效控制，最後每天實際可以施工管樁8根(每臺為4根)，並要求施工順序由西南角開始向東北方向施工。由於水泥攪拌樁施工速度快而且可以先從東北角開始施工，實際樁基工期為40天，僅比原計劃延誤15天，而且樁基造價比原設計減少約12%，真正達到了節約造價工期相對合理又不影響周邊環境的雙贏效果，讓該業主感受到了技術的科學力量。以上所述為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利範圍所作的等同變化，皆應屬本實用新型的保 護範圍。
權利要求1.一種用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基，其特徵在於，包括剛性樁、柔性樁、褥墊層、砼墊層和承臺，剛性樁在承臺內圈布置，柔性樁在剛性樁外繞剛性樁呈梅花型分布設置；剛性樁為長樁；柔性樁為短樁；在剛性樁和柔性樁之上施工褥墊層、砼墊層和承臺。
2.根據權利要求1所述的用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基，其特徵在於，所述承臺為四邊形承臺；所述剛性樁和柔性樁的樁徑均為400-1000mm，剛性樁與柔性樁之間的最小樁距為柔性樁直徑的2倍；所述柔性樁樁長為12-18米。
3.根據權利要求1所述的用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基，其特徵在於，所述剛性樁為預應力空心管樁或鑽孔灌注樁；所述柔性樁為水泥攪拌樁或旋噴樁。
4.根據權利要求1所述的用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基，其特徵在於，所述褥墊層為250-350mm厚度的碎石或片石灌粗砂；所述砼墊層為70-100mm厚度的ClO細石砼；所述承臺 為c20-c30鋼筋砼承臺。
專利摘要本實用新型提供了一種用於飽和軟土抗側移防擠土的剛柔性樁複合地基，包括剛性樁、柔性樁、褥墊層、砼墊層和承臺，剛性樁在承臺內圈布置，柔性樁在剛性樁外繞剛性樁呈梅花型分布設置；剛性樁為長樁；柔性樁為短樁；在剛性樁和柔性樁之上施工褥墊層、砼墊層和承臺。本實用新型所述剛柔性樁複合地基對剛性預應力管樁施工具有防擠土作用，對飽和軟土開挖具有抗剛性樁側移作用；本實用新型同時集合了長樁的控沉和短樁的置換作用，既滿足了強度與變形的要求，又降低了工程造價，尤其是對防擠土抗側移要求較高的工程其優勢更加明顯。
文檔編號E02D27/12GK203160263SQ201320165729
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月3日 優先權日2013年4月3日
發明者潘林有 申請人:潘林有