一种预填混合料后膨胀混凝土Y型桩软土地基处理方法

一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法
技术领域
1.本发明涉及一种软土地基处理方法，特别是一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法。


背景技术：

2.现有的东南沿海深厚软土地基处理常采用真空堆载预压、水泥搅拌桩或薄壁管桩等方案进行地基处理，上述地基处理方式均具有不同的缺点，总体如下：
3.1、采用堆载真空预压处理往往需要长达数月的堆载期，以达到将软土中的水充分外排，但现在工程往往工期都比较紧张；
4.2、水泥搅拌桩处理深厚软土，往往15m或更深厚度施工质量较难保障，特别是受软土中腐殖质、有机质影响，桩成型效果差，处理深度有限，后期沉降变形大；
5.3、薄壁管桩方案造价高，受工程概算制约，极少采用，往往仅高速道路“桥头跳车”区域处理有少量采用；
6.4、施工机械高大、笨重，移动不方便，对地面承载力要求高，需采用钢板或其他措施进行铺垫，才可以行走，增加了工程措施费；
7.5、管桩具有挤土效应，对施工方案及机器行走路线要统筹规划，要求高，容易产生断桩。
8.因此，现有的技术存在着施工周期长、效率低以及造价高的问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于，提供一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法。本发明具有能够有效缩短施工周期、提高效率以及降低造价的特点。
10.本发明的技术方案：一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法，包括以下步骤：
11.a、测量放样，确定打桩桩位位置；
12.b、桩机就位，并采用振动方式将y型管桩模具进行沉管作业；
13.c、y型管桩模具到达设定标高后，停止振动，将预填混合料灌入y型管桩模具的孔口标高处；
14.d、采用振动方式将y型管桩模具进行提管作业，在提管作业的同时往y型管桩模具内补送预填混合料，直至预填混合料高出桩顶设计标高；
15.e、将桩机移至下一桩就位。
16.前述的一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法中，预填混合料包括以下重量份的组分：水泥，7-15份；吸水膨胀灰料，5-15份；石屑料，70-80份；水，8-12份。
17.前述的一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法中，所述吸水膨胀灰料为粉煤灰和/或生石灰。
18.前述的一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法中，所述提管作业
时的提管速率为2m/min。
19.前述的一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法中，y型管桩模具包括截面为y型结构的桩模具，桩模具下方设有形状相对应的桩端模具；所述桩模具包括三个呈三角形分布的端角，相邻的端角之间设有弧形模板，相邻的弧形模板之间还设有中隔板。
20.前述的一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法中，中隔板的宽度为7-12cm。
21.前述的一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法中，所述弧形模板的厚度为8-12mm，弧形模板的弧度120
°
。
22.前述的一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法中，所述桩端模具包括截面为y型结构的桩端连接板，桩端连接板中部的下方设有三角锥体；桩端连接板的端部设有螺栓。
23.前述的一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法中，所述桩端模具和桩模具之间设有桩端封闭角铁；桩端封闭角铁上设有与螺栓相对应的套孔。
24.与现有技术相比，本发明采用由水泥、吸水膨胀灰料(粉煤灰或生石灰)和石屑料按照水泥(7份～15份)、吸水膨胀灰料(5份-15份)、石屑料(70份-80份)拌和均匀得到的预填混合料，与相应配套的施工工艺方法相结合，最终得到的y型复合地基半刚性桩，具有如下优点：
25.1、每延米材料用量省(每延米造价约为薄壁管桩的30-40％)，以φ426桩为例，每延米骨料仅0.1立方米，造价低，石屑料可以采用再生建筑材料，具有节能减排和环保意义；
26.2、强度高，通过多种材料相互作用，产生水化热，能充分吸收软土中水分，降低软土含水量，同时有后膨胀扩大桩径的效果；根据现场及室内试验，单桩抗压强度最大可达6.75mpa，是常规同尺寸水泥搅拌桩强度的8-10倍(如图1所示)；
27.3、施工速度快，挤土效应小，效率高，每天可成桩20～30根桩；
28.4、处理深度大，最大可达30m深度，形成的工后沉降小，10年最大工后沉降仅13cm，远低于设计要求20cm值(如图2所示)；
29.5、施工机械轻巧，移动方便，对地基承载力要求低，不受场地条件限制；同时占地面积小，单位面积内可更多台班同时作业；
30.6、经济效益好，较同类薄壁管桩每延米节省造价60％-70％；
31.7、适用范围广泛，特别适合于东南沿海地区大面积吹填、围海等新近形成的区域软基处理。
32.以温州瓯江口国际会展中心项目为，需进行大面积地基处理，共计约16万平方米，其中道路区域需进行地基处理面积约5万平方米，本发明的地基处理方法较常规薄壁管桩方案对比，在温州瓯江口地基处理项目仅道路区域地基处理就能节省费用约2500万元，节省施工工期一个月。
33.综上所述，本发明具有能够有效缩短施工周期、提高效率以及降低造价的特点。
附图说明
34.图1是本发明制得的y型桩的7d龄期试验结果图；
35.图2是本发明制得的y型桩的10年后工后沉降预测结果图；
36.图3是本发明的y型管桩模具的结构示意图；
37.图4是桩模具的结构视图；
38.图5是桩端模具的结构视图；
39.图6是桩端封闭角铁的结构视图。
40.附图中的标记为：1-桩模具，2-桩端模具，3-桩端封闭角铁，101-端角，102-弧形模板，103-中隔板，201-桩端连接板，202-三角锥体，203-螺栓，301-套孔。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
42.实施例。一种预填混合料后膨胀混凝土y型桩软土地基处理方法，包括以下步骤：
43.a、测量放样，确定打桩桩位位置；
44.b、桩机就位，并采用振动方式将y型管桩模具进行沉管作业；振动锤振动频率为15-25hz,强迫振动与土层共振下沉，振幅在7-20mm之间；沉管速度为4-5m/min。
45.c、y型管桩模具到达设定标高后，停止振动，将预填混合料灌入y型管桩模具的孔口标高处；
46.d、采用振动方式将y型管桩模具进行提管作业，在提管作业的同时往y型管桩模具内补送预填混合料，直至预填混合料高出桩顶设计标高，得到y型桩(通过改变截面形状而增大承载力，相对于等截面圆形桩，其侧表面积增加，进而增加桩侧摩阻力)；
47.e、将桩机移至下一桩就位。
48.预填混合料包括以下重量份的组分：水泥，7-15份；吸水膨胀灰料，5-15份；石屑料，70-80份；水，8-12份。
49.优选为：水泥、粉煤灰、石屑料配比为12：8：80；
50.石屑颗粒粒径大小2-5mm。
51.所述吸水膨胀灰料为粉煤灰和/或生石灰。
52.所述提管作业时的提管速率为2m/min。提管速率控制必须与送料量相匹配，保证管底始终埋在y型桩混合料面以下，以避免进水、夹泥等质量缺陷的发生。
53.成桩过程宜连续进行(应避免后台上料慢造成的供料不足、停机待料现象)，直至桩体混合料高出桩顶设计标高。
54.所述桩机为履带振动式打桩机。
55.y型管桩模具构成如图3-6所示，包括截面为y型结构的桩模具1，桩模具1下方设有形状相对应的桩端模具2；所述桩模具1包括三个呈三角形分布的端角101，相邻的端角101之间设有弧形模板102，相邻的弧形模板102之间还设有中隔板103。增强了桩模自身强度和刚度。
56.中隔板103的宽度为7-12cm。
57.所述弧形模板102的厚度为8-12mm，弧形模板102的弧度120
°
。
58.所述桩端模具2包括截面为y型结构的桩端连接板201，桩端连接板201中部的下方设有三角锥体202；桩端连接板201的端部设有螺栓203。
59.所述桩端模具2和桩模具1之间设有桩端封闭角铁3；桩端封闭角铁3上设有与螺栓
203相对应的套孔301。
60.y型桩外包圆直径可选用φ377-426mm多种类型，具体可根据地基处理深度进行调整，中隔板尺寸7cm～12cm，钢质模具，壁厚8-12mm，模板弧度120
°
。
61.桩端模具，高度15-20cm，材料为q235钢，壁厚3-5mm。桩端三角锥上部端口可采用同材质同尺寸桩端封闭角铁进行封闭，防止侧壁漏土进入桩身。