一種加固厚覆蓋層深埋軟土變徑塑料套管混合樁的製作方法

2023-10-05 15:37:59

專利名稱：一種加固厚覆蓋層深埋軟土變徑塑料套管混合樁的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種處理軟土地基的樁型，特別涉及一種加固厚覆蓋層深埋 軟土層的變徑塑料套管混合樁。
背景技術：
在路基工程中，經常會遇到上部具有厚覆蓋層(5 10m以上)、下部為深埋 軟粘土的地基，比如浙江錢塘江兩岸沖海積平原區(杭州灣南岸，蕭山、紹興、 餘姚等地區比較常見)，表部一般為粉土、粉砂層，厚度一般大於10m,其下為 軟土層。其中上部覆蓋層有時候為地質條件相對比較好、密實的粉砂、砂、粉土、 粘土等， 一般不需要特別處理；但有時候雖然為粉土，但壓縮性仍然比較大，典 型的如錢塘江兩岸分布的厚層粉土層，為全新統沉積，部分為近代沉積或人類圍 堤堆積，表層部分土體天然孔隙比大，標準貫入擊數低，結構鬆散，Ip為7~10 之間。另外，若上部砂或粉砂層為容易液化地基，在抗震設計時，需要進行抗液 化處理。下部為深埋軟粘土淤泥或淤泥質土，厚度大，強度低，透水性差。這 種厚覆蓋層深埋軟土地基，在填土較高的地段一般需要進行地基處理，若不處理， 將會有較長時間的沉降變形，會有不同程度的工後沉降變形。這種地基若深埋軟 土厚度大(超過10 15m)時，在橋頭結構物附近填土較高的路段，還應採用剛 性樁進行處理。這是因為下部軟土部分通過排水預壓一般處理效果差、次固結大， 難以滿足工後沉P條要求；而採用粒料樁方式雖然對上部覆蓋層有較好的振動緻密 和加速排水固結作用效果好，但下部軟土強度低、成樁質量無法保證，排水路徑 長， 一般也不採用；水泥攪拌樁加固方案一方面處理深度達不到要求，而且上部 較密實的土層施工難度很大， 一般也不合適。所以最後往往需要剛性樁如預應力 管樁、塑料套管混凝土樁進行處理。但是，剛性樁往往費用很高，特別是這種具 有厚覆蓋層的情況下，上下土層全部採用統一的剛性樁有些浪費，其實對於上部 覆蓋層往往可以不處理、或者採用粒料樁進行振動緻密和排水預壓處理是最合理 和經濟的，甚至採用排7jc板處理即可。當然，對於下部深埋軟土部分採用剛性樁 處理則是比較合理的。因此根據這種情況，若能開發一種施工方便可靠，上部採用粒料樁、下部採用剛性樁的混合樁型技術對於這種深埋軟土地基則是非常合理
和經濟的地基加固技術，變徑塑料套管混合樁就是針對這種特定地基開發的一種
新型地基處理技術。 發明內容
本實用新型的目的就在於提供一種加固厚覆蓋層深埋軟土層的變徑塑料套 管混合樁。
本實用新型的技術方案
一種加固厚覆蓋層深埋軟土變徑塑料套管混合樁，其特徵在於樁身上部為小 直徑塑料套管2，下部為大直徑塑料套管4，變徑處用變徑塑料套管接頭3連接， 大直徑塑料套管4的下端插入套管插口 10中與樁尖9固定連接，小直徑塑料套 管2和大直徑塑料套管4的管壁上布置有開孔5,塑料套管外圍包紮土工布或濾 布6,小直徑塑料套管2中填入粒料1，大直徑塑料套管4內填入粒料1並注入 漿液，形成漿固粒料樁體7，在樁體外圍為樁周漿液擴散區8。
上述的樁尖9為擴大預製混凝土圓錐形樁尖，中央設有PVC材料製作的套 管插口 io,其外圍有一凹圓環，或者設計為臺階式的平臺11。
上述的土工布或濾布6,或者定間距包裹在塑料套管開孔5處。 上述的粒料l為碎石、砂礫、粉煤灰、建築碎石塊、建築垃圾及鋼渣。 厚覆蓋層深埋軟土層的變徑塑料套管混合樁的成樁方法為 (1)用專用模具預製混凝土樁尖9，該樁尖為圓錐形；
(2 )打設前通過靜力觸探原位測試手段詳細探明厚覆蓋層I深度，深埋軟土層
n深度；
(3 )根據厚覆蓋層I深度和深埋軟土層II深度來設計樁長搭配大、小直徑塑料
套管4和2,並採用變徑塑料套管接頭3連接； (4 )準備略長於設計樁長的變徑塑料套管，且塑料套管壁根據設計要求按一定
間距開孔5，套管外圍用土工布或濾布6包裹牢固； (5 )將外圍外包土工布或濾布6的帶孔的大直徑塑料套管4的下端插入套管插
口 10中與預製樁尖9連接，形成上部開口的半封閉空間； (6)提升打設機沉管口，用繩子將連接好樁尖9的大、小直徑塑料套管4和2
插入沉管中；
4(7)開啟打設機，對準樁位，將塑料套管打設至設計樁深，然後上拔沉管，大、
小塑料套管4和2及樁尖9留在地基內；(8 )下注漿管，並向深埋軟土層II部分的大直徑塑料套管4內投放粒料1;
(9) 向大直徑塑料套管4中進行注漿至深埋軟土層II頂(即厚覆蓋層低)有漿液冒出後，開始拔注漿管，邊拔管邊注漿，並頂部補填粒料，深埋軟土層II部分大直徑塑料套管4內粒料1通過漿液滲透形成漿固粒料樁體7;
(10) 投放厚覆蓋層I部分小直徑塑料套管2內的粒料1,不注漿，形成豎向排水體。
(11) 按設計的樁間距用上述(1) 一 ( 10)步驟同樣的方法打設變徑塑料套管混合樁群，從而對上部厚覆蓋層、下部深埋軟土層結構的地基進行加固處理。
本實用新型樁身可採用內外均是螺紋的單壁PVC塑料套管，或其他塑料套管，套管材料廉價，並可有一定的彎曲度，因此可方便的插入打設機沉管內打設，可以滿足先將塑料套管全部打設完畢再進行投石注漿等工序，提高施工效率、節約工程造價。同時，使用單壁螺紋塑料套管，套管內注漿與粒料膠結形成的膠結樁體與套管咬合緊密，加大了樁與土體的接觸摩擦力，提高了樁的承載力，充分發揮了套管螺紋的作用。
注漿時也可不衝開土工布或濾布對樁周土體滲透注漿，而採取一定壓力注漿^吏得包裡在孔周的土工布或濾布向樁體外突起膨脹，沿樁長形成形狀類似於糖葫,的"葫聲樁"，這同樣增強了樁土間的接觸作用，提高承栽性能。
本實用新型採用預製混凝土擴大樁尖，樁尖可採用多種形式(圓錐形，十字形等)，可根據不同的實際情況按設計選用。樁尖中預設與塑料套管緊密連接的套管插口。
本實用新型將塑料套管打設完畢後，安放注漿管並投》文粒料注漿，注漿採用軟土層頂(即厚覆蓋層低)有漿液冒出後，開始拔注漿管，邊拔管邊均勻注漿的方法，拔管速度根據注漿量控制，並且可連續不間斷，也可定間距注漿等多種方式及組合。在注漿的過程中由於注漿管的振動會造成孔口石料下沉，在注漿過程中應不斷補料和回灌作業，注漿管可重複回收利用。對上部具有厚覆蓋層(5~10m以上)、下部為深埋軟粘土的地基，上部厚覆蓋層一般為透水性好、加固要求較低的土層，釆用塑料套管粒料樁處理通過施工過程的振動緻密，以及後面作為良好的排水通道作為預壓排水體來處理，提高土體
強度；下部淤泥等強度低、加固要求高的軟土層採用塑料套管粒料注漿樁(或混
凝土樁)剛性樁複合地基技術來處理；覆蓋層土體強度本身相對較高、而且在排水預壓過程逐步提高，這樣較厚的覆蓋層( 一般大於5m以上)可以很好的自行調節和適應變形下部樁體和樁間土的不同變形，可形成土拱作用，為上部路基和下部剛性樁複合地基之間形成一個很好的變形過渡層，使上部不均勻沉降減小、完成時間快。
技術特點為
(1) P條低工程造價。與全樁長剛性樁相比，上部採用了小直徑的粒料樁，同樣可滿足加固要求，但費用可以大大降低。
(2) 上部為小直徑的塑料套管粒料樁，不是剛性樁，而下面的剛性樁因為直徑比上部大，注漿還有擴大樁體作用，上部存在著厚覆蓋層，可以自行調節和適應變形，不需要設置蓋板或樁帽，因此與採用全樁長的剛性樁相比，也在另外一方面大量節約了工程造價。
(3 )下部樁體吸收了塑料套管粒料樁(TGG樁)成樁深度可控、不會振動擠土斷樁、樁側摩阻力高、樁間土強度恢復快、擠土效應小等優點。
(4)上部採用外包土工濾布的塑料套管後，比一般的粒料樁成樁質量可靠，排水效果好。
兩種樁型混合使用，即針對不同土體採用不同的樁型來定向加固，但一次施工完畢，既滿足了加固要求也降低了工程造價。
本實用新型同時具有上述特點，從而大幅提高承載性能與成樁質量，可有效加固處理厚覆蓋層深埋軟土層地基。

圖1一一變徑塑料套管混合樁結構示意圖
圖2——帶凹槽的混凝土預製樁尖的結構示意圖3——臺階狀混凝土預製樁尖的結構示意圖。圖中1 一粒料、2 —小直徑塑料套管、3 —變徑塑料套管接頭、4_大直
徑塑料套管、5 —塑料套管上的孔、6— 土工布或濾布、7_漿固粒料樁體、
8—樁周漿液擴散區、9—預製樁尖、10-套管插口、 11-凹形圓環、12-臺
6階式平臺、I一厚覆蓋層、II —深埋軟土層、III—硬土層或相對硬土層。
具體實施方式

如圖1，用專門研製開發的樁尖模4 i'H乍預製擴大樁尖9;根據厚覆蓋層I 、
深埋軟土層n、硬土層或相對硬土層m的分布情況，準備好螺紋塑料套管2、 4,
套管2、 4是按設計要求沿樁身按一定間距開孔；按設計樁長用變徑塑料套管接頭3和膠水將套管2、 4連接牢固，若套管2、 4各自需要接管時，採用對應尺寸的專用接頭進行連接，側壁開孔處用土工布或濾布3包裹，然後將連接好的略長於設計樁長的塑料套管與預製砼樁尖9連接緊密，形成上部開口的半封閉空間；提升打設機沉管至一定高度，將連接好樁尖的塑料套管插入沉管中，開啟打設機對準樁位打設至設計深度；提升沉管，塑料套管則留在地基內；下注漿管並向塑料套管內投放粒料；開啟注漿設備，注漿至軟土層頂(即厚覆蓋層低)有漿液冒出後，開始拔注漿管，邊拔管邊注漿，並補填回灌，在一定的注漿壓力作用下，塑料套管4內的散體材形成漿固粒料樁體7,包裹在塑料套管4孔周的土工布3被沖開，漿液向樁周土體滲透形成漿液擴散區8,有效改良樁周土性質；或者注漿壓力未衝開土工布3，在壓力作用下，土工布3向外突出膨脹，形成類似羅盤狀的葫聲樁身，同樣能改善樁土接觸特性。
本實用新型的原理和4支術也可應用於其他地基的處理。
權利要求1.一種加固厚覆蓋層深埋軟土變徑塑料套管混合樁，其特徵在於樁身上部為小直徑塑料套管(2)、下部為大直徑塑料套管(4)、變徑處用變徑塑料套管接頭(3)連接，大直徑塑料套管(4)的下端插入套管插口(10)中與樁尖(9)固定連接，小直徑塑料套管(2)和大直徑塑料套管(4)的管壁上布置有開孔(5)，塑料套管外圍包紮土工布或濾布(6)，小直徑塑料套管(2)中填入粒料(1)，大直徑塑料套管(4)內填入粒料(1)並注入漿液，形成漿固粒料樁體(7)，在樁體外圍為樁周漿液擴散區(8)。
2. 根據權利要求1所述的變徑塑料套管混合樁，其特徵在於所述的樁尖(9)為 擴大預製混凝土圓錐形樁尖，中央設有PVC材料製作的套管插口 (10),其 外圍有一凹圓環(ll),或者設計為臺階式的平臺(12)。
3. 根據權利要求1所述的變徑塑料套管混合樁，其特徵在於所迷的土工布或濾 布(6),在塑料套管開孔(5)處定間距包裹，或者將塑料套管外圍全部包紮。
4. 根據權利要求1所述的變徑塑料套管混合樁，其特徵在於所迷的粒料(1)為 碎石、砂礫、粉煤灰、建築碎石塊、建築垃圾或鋼渣。
專利摘要一種加固厚覆蓋層深埋軟土層變徑塑料套管混合樁，它的樁身上部為小直徑塑料套管，下部為大直徑塑料套管，變徑處用變徑塑料套管接頭連接，大直徑套管下端與樁尖連接，套管外壁上開孔，外圍包紮土工布，小直徑套管內填入散體材料，大直徑套管內除填入散體材料外，並注入漿液而形成漿固散體材料樁體，在樁體外周形成漿液擴散區。本混合樁的樁身上部置於較硬的厚覆蓋層中，採用粒料樁，而樁身下部處在深埋軟土層中，故採用剛性樁，該樁型具有結構合理、經濟實用、改善樁周土質性能，提高樁體承載能力，是加固處理厚覆蓋層深埋軟土層地基非常合理和經濟的樁型。
文檔編號E02D5/62GK201411688SQ20092003679
公開日2010年2月24日 申請日期2009年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者劉漢龍, 徐宏躍, 徐立新, 斌 王, 陳永輝 申請人:河海大學