一种提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法与流程

本发明涉及桩基础技术领域，具体涉及一种提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法。

背景技术：

目前，针对岸、翼墙建基面下较为厚的淤泥质土此类地基，常采用的设计方案有水泥土粉喷桩处理、沉井基础和灌注桩基础。这三种方案均存在一些不足之处，因岸、翼墙承受的竖向和水平荷载均较大，单纯粉喷桩处理很难满足要求。沉井基础整体性和防渗抗冲效果好。灌注桩虽是常用的深基础型式，但淤泥质土的水平抗力小，仍需考虑桩和地基土的整体稳定性，尤其对墙后有高填方边载的工程来说，不能单独使用灌注桩，需对地基海淤土进行加固处理。

针对上述情况，现有技术主要有两种解决方法：

一、沉井基础方案

该方案对主要的挡土墙段均采用沉井基础。为减小墙后水平力，岸、翼墙后均回填水泥土，水泥土下地基采用粉喷桩加固处理。为降低墙后水位，采取“上堵下排、外堵内排”的原则布置墙后的防渗排水措施，将上下游翼墙、边闸室的沉井基础缝隙全部封堵形成半围封，再在下游翼墙后设置外包中细砂的加劲排水软管，将地下水集中引入空箱排出墙外。该方案存在的问题有：(1)施工复杂且要求高，采用了多种地基基础型式：沉井、截渗墙、水泥土粉喷桩和换填水泥土；影响墙体稳定的因素也会增加；(2)运行管理难度大，“上堵下排、外堵内排”是本方案岸翼墙必需的设计条件，对墙后水位不高于-1.0m的要求严格，增加了管理的难度。

二、地基换填水泥土方案

该方案将主要墙段下的淤泥清除至坚实土层，然后填筑水泥土。座落于水泥土地上的上游翼墙采用钢筋混凝土扶壁式，岸墙和下游翼墙采用钢筋混凝土空箱式，其墙后约20.0m宽范围内也回填水泥土以增加抗滑稳定性。该方案充分利用水泥土良好的承载能力、抗剪和防渗性能，解决了软土地基挡土墙难以稳定的问题，使得结构布置和施工工艺简化，提高了施工质量的可靠性。但是该方案缺点是水泥土的填筑量、基坑的开挖和回填量都较大。

本发明基于上述问题，设计了一种新型的灌柱桩-粉喷桩混合桩基础类型，突破了以往粉喷桩主要用于提高地基竖向承载的传统，采用粉喷桩加固灌注桩周围海淤土，提高桩周土抗力，通过水泥土粉喷桩复合地基与灌注桩相结合，达到优势互补，从而提高灌注桩水平承载能力。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法，淤土地基分为三层，上层为淤泥和淤泥质壤土，中间层为淤泥和淤泥质粘土，下层为粉质粘土，方法包括如下步骤：

1)预先制备灌注桩和粉喷桩；

2)往地基中打入灌注桩和粉喷桩，粉喷桩和灌注桩的底端均伸入地基的下层中，其中每根灌注桩的外围设有至少8根粉喷桩，所述灌注桩与其外围的粉喷桩呈矩形阵列分布，共同形成一个混合桩基础，所述混合桩基础成群分布，共同形成桩群；

3)在相邻两个所述混合桩基础的灌注桩上设置双桩承台。

优选地，上述提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法中，所述灌注桩和粉喷桩均采用泥浆护壁冲击钻进成孔工艺施工。

优选地，上述提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法中，所述灌注桩的顶端高于地基上端1-1.2m，所述粉喷桩的顶端与地基上端平齐。

优选地，上述提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法中，所述灌注桩的直径为0.8-1.2m，长度为16-21m。

优选地，上述提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法中，所述粉喷桩的长度为11-15m。

优选地，上述提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法中，所述混合桩基础中相邻两个桩体中心轴线之间的距离为0.8-1m。

本发明的有益效果是：

1、采用灌注桩-粉喷桩混合桩，其中粉喷桩降低了淤土地基的灵敏度，改善其流塑～软塑的状态，提高了桩周土对灌注桩的侧抗力，灌注桩基础通过桩的作用承受上部挡土墙结构高填方淤土和高水头的水平和垂直荷载，两种共同实现提高灌注桩水平承载力。

2、水泥土粉喷桩单价相对较低，可以大面积使用，处理后形成复合地基，从宏观上将复合地基视为一个整体；只要加固处理的范围和置换率足够大，形成的复合地基就能为灌注桩提供足够的水平抗力，并保持自身的整体稳定。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明地基的剖面结构示意图；

图2为本发明中的结构分解示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-2所示，本实施例为一种提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法，淤土地基1分为三层，上层为淤泥和淤泥质壤土，中间层为淤泥和淤泥质粘土，下层为粉质粘土，方法包括如下步骤：

1)预先制备灌注桩2和粉喷桩3；

2)往地基中打入灌注桩2和粉喷桩3，粉喷桩3和灌注桩2的底端均伸入地基的下层中，其中每根灌注桩2的外围设有8根粉喷桩3，所述灌注桩2与其外围的粉喷桩3呈3×3矩形阵列分布，共同形成一个混合桩基础，所述混合桩基础成群分布，共同形成桩群；

3)在相邻两个所述混合桩基础的灌注桩2上设置双桩承台4。

上述提高淤土地基灌注桩水平承载力的方法中，灌注桩2和粉喷桩3均采用泥浆护壁冲击钻进成孔工艺施工。灌注桩2的顶端高于地基上端1-1.2m，所述粉喷桩3的顶端与地基上端平齐。灌注桩2的直径为0.8-1.2m，长度为16-21m。粉喷桩3的长度为11-15m。混合桩基础中相邻两个桩体中心轴线之间的距离为0.8-1m。

本实施例的一个具体应用为：

三洋港挡潮闸位于黄海之滨，距新沭河入海口仅2.0km，闸址区普遍分布全新统海淤土地层，该层土厚约10～12m，呈流塑状态，标贯击数小于1击，压缩性高、强度低，水平及竖向承载力均较小，且在ⅶ度地震时具有震陷可能性，因此本工程建闸的地质条件极差，工程设计过程中需要考虑的基础处理问题非常复杂，尤其是岸翼墙的设计，存在墙后地下水位高、墙后回填淤质土土压力大、下游墙前潮差大(一日两潮，最大涨潮潮差6.11m，最大落潮潮差5.93m)、地基水平与竖向承载能力均不足等多种不利因素，设计条件非常恶劣，由于下游墙前涨落潮时水位变化快，落潮时墙后淤泥土中地下水不能及时排出，导致设计中需要考虑的墙前、墙后最大水头差达5.35m。因此需要提高海淤土地基1的水平承载能力，解决海淤土地基1上高挡土墙(最大墙高12m)抗滑稳定问题。

针对上述案例，本发明提出了一种新型的灌柱桩-粉喷桩混合桩基础类型，突破了以往粉喷桩3主要用于提高地基竖向承载的传统，考虑采用粉喷桩3加固灌注桩2周围海淤土，提高桩周土抗力，通过水泥土粉喷桩3复合地基与灌注桩2相结合，达到优势互补，从而提高灌注桩2水平承载能力。该方案在桩群及其两侧5m范围内采用粉喷桩3处理，通过现场单桩、群桩及对比试验、三维仿真分析等手段对水平荷载条件下灌注桩2在淤土地基1中的承载性能进行了深入研究，海淤土经粉喷桩3处理后，灌注桩2水平承载能力显著提高，提高幅度在20％～30％。该成果已成功应用于工程建设中，与常规方案相比，节约工程直接投资300余万元，另外在海淤土中使用复合地基使基坑硬化，为后续施工创造了良好的施工条件，间接节省工程投资200余万元，累计节省工程投资500余万元。在该节省成本中，本发明通过设置混合桩基础，将桩侧土的m值由原状土的5.0mn/m4提高至6.6mn/m4，使得灌注桩2的数量减少，桩径和上部结构尺寸都有所减小，仅这一项就节省工程直接投资约300万元。

通过近五年的现场监测，岸、翼墙各部位水平、垂直位移均较小，成功解决了高潮差河口、深厚海淤土上建高挡土墙的技术难题，在国内同类工程中尚属首次。三洋港挡潮闸淤土地基1上的灌注桩-粉喷桩混合桩基础设计方案为相似工程的建设提供了很好的借鉴，已在山东威海香水河挡潮闸等工程中得到推广应用。

实施例2

本实施例与实施例1的结构及应用基本相同，其不同之处在于，每根灌注桩2的外围设有24根粉喷桩3，灌注桩2与其外围的粉喷桩3呈5×5矩形阵列分布，共同形成一个混合桩基础。

实施例3

本实施例与实施例1的结构及应用基本相同，其不同之处在于，每根灌注桩2的外围设有48根粉喷桩3，灌注桩2与其外围的粉喷桩3呈7×7矩形阵列分布，共同形成一个混合桩基础。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。