一種溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系及加固方法與流程
2023-07-04 01:16:21 2
本發明屬於地基加固工程領域，涉及一種黃土地基加固體系及加固方法，尤其涉及一種溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系及加固方法。
背景技術：
我國是世界上黃土分布最廣、厚度最大的國家，溼陷性黃土廣泛分布於我國東北、西北、華中和華東部分地區，約佔國土面積的6.6％。溼陷性黃土土質較均勻、結構疏鬆、孔隙發育，由於具有不同於普通細粒土的特殊成分和性質。在乾燥狀態小土體強度較高，壓縮性較小，但浸水后土體結構迅速破壞而產生顯著下沉變形，土體強度迅速降低，地基承載力大幅減小。
由於溼陷性黃土具有上述不良工程地質特性，且溼陷性黃土在浸水後的溼陷變形具有局部性、突然性和不均勻性，導致修建在其上的建築物或構築物常產生不均勻沉降，並伴隨裂縫的出現，嚴重影響建築物的安全，潛在危害性巨大。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明提供一種結構力學性能合理、整體性和防滲性好以及承載力高的溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系及加固方法。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
一種溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系，其特徵在於：所述溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系包括加筋碎石樁、土工格室加筋碎石層、EVA防水板、土工布墊層以及混凝土面層；所述加筋碎石樁縱向伸入待加固的溼陷性黃土地基層中；所述加筋碎石樁是多根並行設置；多根加筋碎石樁並行設置後的截面呈梅花形；所述土工格室加筋碎石層平鋪設置在多根加筋碎石樁的上表面；所述混凝土面層、土工布墊層以及EVA防水板自上而下依次鋪設在土工格室加筋碎石層的上表面；所述加筋碎石樁與土工格室加筋碎石層通過預埋注漿管進行聯合注漿並形成整體的加筋碎石框架結構加固體系。
作為優選，本發明所採用的加筋碎石樁包括土工格柵套筒以及填充在土工格柵套筒內部的碎石；所述加筋碎石樁的樁徑是0.5m～1.0m；所述相鄰兩根加筋碎石樁的樁間距是3m～5m；所述土工格柵套筒中所填充的碎石的最大粒徑不大於80mm，所述土工格柵套筒中所填充的碎石的含泥量不大於5％；所述土工格柵套筒是由抗拉強度不低於30kN/m的土工格柵製成；土工格柵製作土工格柵套筒需要搭接時，土工格柵的搭接長度不小於30cm。
作為優選，本發明所採用的土工格室加筋碎石層包括土工格室以及填充在土工格室中的碎石；所述土工格室的抗拉強度不小於150kN/m；所述土工格室的斷裂延伸率不大於10％；所述土工格室中的碎石的最大粒徑不大於100mm；所述土工格室中的碎石的含泥量不大於5％；所述土工格室加筋碎石層的厚度為20cm～50cm。
作為優選，本發明所採用的EVA防水板的抗拉強度不小於18MPa，所述EVA防水板的斷裂延伸率不小於550％，所述EVA防水板的撕裂強度不小於100kN/m。
作為優選，本發明所採用的土工布墊層的單位面積質量不低於200g/m2。
作為優選，本發明所採用的聯合注漿時採用的注漿液是水泥漿；所述水泥漿中摻入水玻璃以及UEA膨脹劑；所述水玻璃與水泥漿的重量比是1％～3％；所述UEA膨脹劑與水泥漿的重量比是8％～10％；所述水泥漿中的水灰比範圍是0.8：1～1：1；所述聯合注漿時的注漿壓力為0.1～0.5Mpa。
作為優選，本發明所採用的混凝土面層的混凝土強度等級不小於C25，所述混凝土面層的厚度不小於30cm。
一種基於如上所述的溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系的加固方法，其特徵在於：所述方法包括以下步驟：
1)整平場地，進行施工放線，確定設計樁孔位置；
2)採用振衝器在設計樁位處鑽孔，鑽至設計深度並進行清孔；
3)沿孔壁內側安放土工格柵套筒，預埋注漿管；
4)向孔內分批填築碎石並振搗直至孔內碎石填築完成；
5)在溼陷性黃土地基上鋪設土工格室，並填築碎石至標高；
6)待碎石填築完成後，通過已預埋的注漿管，自下而上進行注漿，注漿過程中，根據注漿壓力提升注漿管，依次完成加筋碎石樁以及土工格室加筋碎石層的注漿工作；當注漿壓力達到設計注漿壓力後，穩壓3～5分鐘；當注漿液反至地表時，降低注漿速度，防止注漿壓力過大導致地表出現冒漿；必要時採用間歇注漿法，進行二次注漿或多次注漿，間歇注漿時間為0.5～1.5h，直至注漿液填充滿土工格室加筋碎石層，結束注漿工作；
7)待注漿液凝固並達到預期強度後，自下而上依次鋪設EVA防水板以及土工布5各一層；
8)鋪設混凝土面層。
本發明的優點：
本發明提供了一種溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系，該加固體系包括加筋碎石樁、土工格室碎石層、EVA防水板、土工布墊層和混凝土面層。加筋碎石樁、土工格室加筋碎石層、EVA防水板、土工布墊層和混凝土面層自下而上依次布設；加筋碎石樁和土工格室加筋碎石層通過預埋注漿管進行聯合注漿，形成一個整體的加筋碎石框架結構加固體系。本發明針對溼陷性黃土地基遇水溼陷，產生不均勻沉降變形，同時承載力大幅降低，嚴重危害上覆建築物安全性的工程實際問題，提供了一種結構力學性能合理、整體性和防滲性好以及承載力高的溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系。本發明顯著提高了溼陷性黃土地基的整體性穩定性，極大提高了溼陷性黃土路基的承載能力；同時，EVA防水板以及土工布墊層具有較好的防滲性能，可以避免溼陷性黃土地基因水分浸入產生的不均勻沉降變形。
附圖說明
圖1是本發明所提供的溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系的剖視結構示意圖；
圖2是本發明所採用的加筋碎石樁的平面結構示意圖；
圖3是本發明所採用的土工格室加筋碎石層的剖視結構示意圖；
圖4是本發明所採用的加筋碎石樁和土工格室加筋碎石層聯合注漿示意圖；
其中：
1-溼陷性黃土地基層；2-加筋碎石樁；3-土工格室加筋碎石層；4-EVA防水板；5-土工布墊層；6-混凝土面層；7-碎石；8-土工格柵套筒；9-土工格室；10-注漿管；11-注漿泵。
具體實施方式
參見圖1，本發明公開了一種溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系，該溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系包括加筋碎石樁2、土工格室加筋碎石層3、EVA防水板4、土工布墊層5以及混凝土面層6；加筋碎石樁2縱向伸入待加固的溼陷性黃土地基層1中；加筋碎石樁2是多根並行設置；多根加筋碎石樁2並行設置後的截面呈梅花形；土工格室加筋碎石層3平鋪設置在多根加筋碎石樁2的上表面；混凝土面層6、土工布墊層5以及EVA防水板4自上而下依次鋪設在土工格室加筋碎石層3的上表面；加筋碎石樁2與土工格室加筋碎石層3通過預埋注漿管進行聯合注漿並形成整體的加筋碎石框架結構加固體系。
參見圖2，本發明所採用的加筋碎石樁2包括土工格柵套筒8以及填充在土工格柵套筒8內部的碎石7；加筋碎石樁2的樁徑是0.5m～1.0m；相鄰兩根加筋碎石樁2的樁間距是3m～5m；土工格柵套筒8中所填充的碎石7的最大粒徑不大於80mm，土工格柵套筒8中所填充的碎石7的含泥量不大於5％；土工格柵套筒8是由抗拉強度不低於30kN/m的土工格柵製成；土工格柵製作土工格柵套筒8需要搭接時，土工格柵的搭接長度不小於30cm。
參見圖3，本發明所採用的土工格室加筋碎石層3包括土工格室9以及填充在土工格室9中的碎石；土工格室9的抗拉強度不小於150kN/m；土工格室9的斷裂延伸率不大於10％；土工格室9中的碎石的最大粒徑不大於100mm；土工格室9中的碎石的含泥量不大於5％；土工格室加筋碎石層3的厚度為20cm～50cm。
EVA防水板4的抗拉強度不小於18MPa，EVA防水板4的斷裂延伸率不小於550％，EVA防水板4的撕裂強度不小於100kN/m。土工布墊層5的單位面積質量不低於200g/m2。聯合注漿時採用的注漿液是水泥漿；水泥漿中摻入水玻璃以及UEA膨脹劑；水玻璃與水泥漿的重量比是1％～3％；UEA膨脹劑與水泥漿的重量比是8％～10％；水泥漿中的水灰比範圍是0.8：1～1：1；聯合注漿時的注漿壓力為0.1～0.5Mpa。混凝土面層6的混凝土強度等級不小於C25，混凝土面層6的厚度不小於30cm。
本發明在提供溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系的同時，還公開了一種基於該加固體系的加固方法，該方法包括以下步驟：
1)整平場地，進行施工放線，確定設計樁孔位置；
2)採用振衝器在設計樁位處鑽孔，鑽至設計深度並進行清孔；
3)沿孔壁內側安放土工格柵套筒8，預埋注漿管10；
4)向孔內分批填築碎石7並振搗直至孔內碎石填築完成；
5)在溼陷性黃土地基1上鋪設土工格室9，並填築碎石7至標高；
6)待碎石7填築完成後，通過注漿泵以及已預埋的注漿管10，自下而上進行注漿，注漿過程請參見圖4，在注漿過程中，根據注漿壓力提升注漿管10，依次完成加筋碎石樁2以及土工格室加筋碎石層3的注漿工作；當注漿壓力達到設計注漿壓力後，穩壓3～5分鐘；當注漿液反至地表時，降低注漿速度，防止注漿壓力過大導致地表出現冒漿；必要時採用間歇注漿法，進行二次注漿或多次注漿，間歇注漿時間為0.5～1.5h，直至注漿液填充滿土工格室加筋碎石層3，結束注漿工作；
7)待注漿液凝固並達到預期強度後，自下而上依次鋪設EVA防水板4以及土工布5各一層；
8)鋪設混凝土面層6。
下面結合具體的實施例對本發明所述的溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系及其施工方法做進一步說明。
實施例1
如圖1～4所示，一種溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系，包括溼陷性黃土地基層1、加筋碎石樁2、土工格室加筋碎石層3、EVA防水板4、土工布墊層5和混凝土面層6；其中，加筋碎石樁2、土工格室加筋碎石層3、EVA防水板4、土工布墊層5和混凝土面層6自下而上依次布設；加筋碎石樁2和土工格室加筋碎石層3通過預埋注漿管10進行聯合注漿，形成一個整體的框架結構加固體系。
加筋碎石樁2的直徑為1.0m，長度為3m，呈梅花形布置，水平向間距為5m；土工格柵套筒8的抗拉強度為50kN/m，幅寬3m。土工格室加筋碎石層3的厚度為30cm，土工格室9抗拉強度為300kN/m，最大延伸率為5％。EVA防水板4的抗拉強度為20MPa，斷裂延伸率650％，撕裂強度110kN/m。土工布5的單位面積質量250g/m2。注漿液為32.5級礦渣水泥漿，並摻入3％的水玻璃，摻入9％的UEA膨脹劑，水灰比為0.8：1，注漿壓力為0.3Mpa。混凝土面層6的混凝土強度等級為C30，混凝土面層6的厚度為30cm。
本發明提供的溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系，其施工步驟如下：
1)整平場地，進行施工放線，確定設計樁孔位置。
2)採用振衝器在設計樁位處鑽孔，鑽至設計深度並進行清孔。
3)沿孔壁內側安放土工格柵套筒8，預埋注漿管10。
4)向孔內分批填築碎石7並振搗直至孔內碎石填築完成。
5)在溼陷性黃土地基1上鋪設土工格室9，並填築碎石7至標高。
6)土工格室加筋碎石層3施工完畢後，通過已預埋的注漿管10，按圖4所示自下而上進行注漿，注漿過程中，根據注漿壓力提升注漿管10，依次完成加筋碎石樁2以及土工格室加筋碎石層3的注漿工作。其中下部注漿工作應連續進行，當注漿壓力達到設計注漿壓力後，穩壓3～5分鐘；當漿液反至地表時，降低注漿速度，防止注漿壓力過大導致地表出現冒漿。必要時採用間歇注漿法，進行二次注漿或多次注漿，間歇注漿時間為0.5～1.5h，直至漿液填充滿土工格室加筋碎石層3，結束注漿工作。
7)待漿液凝固並達到一定強度後，依次鋪設EVA防水板4和土工布5各一層。
8)鋪設混凝土面層6。
本發明提供了一種溼陷性黃土地基碎石框架結構加固體系，該體系加筋碎石樁2、土工格室碎石層3、EVA防水板4、土工布墊層5和混凝土面層6。其中，加筋碎石樁2和土工格室碎石層3通過整體注漿而形成的框架結構加固體系，顯著提高了溼陷性黃土地基1的整體性穩定性，極大提高了溼陷性黃土路基1的承載能力；同時，EVA防水板4以及土工布墊層5具有較好的防滲性能，可以避免溼陷性黃土地基1因水分浸入導致承載力降低以及不均勻沉降變形等問題的產生。
最後說明的是，以上實施例僅用於說明本發明的技術方案而非限制，凡對本發明技術方案進行等效修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍的，皆應屬於本發明專利涵蓋的範圍內。