专利名称：一种控制刚性桩复合地基工后沉降的方法
技术领域：
本发明属于刚性桩复合地基技术领域，涉及ー种控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法。
背景技术：
刚性桩复合地基在我国土木工程中得到广泛的应用。它具有沉降量小、承载カ高、稳定快、エ期短、价格低廉等特点，取得了较好的经济效益和社会效益。但工程中问题不少，大多是由于沉降过大，特别是不均匀沉降过大引起基础结构沉降、桩基损坏等工程事故，有的工程须花费大量资金进行基础补救加固甚至被迫拆除。目前在道路工程中，已有ー些控制エ后沉降的方法，例如桩-网复合地基、后处理技术等，但对于高层建筑和ー些有特殊要求的建筑物和构筑物，还没有好的方法进行控制。对于有特殊要求的构筑物或建筑物，通常沉降量和差异沉降量的控制是关键的问题。 刚性桩复合地基エ后当桩间土孔隙水的減少，固结沉降，桩间土承载カ降低，荷载向桩身转移，桩顶应カ急剧増大，且对桩体产生负摩阻区也増大，会引起桩的附加下沉。当部分桩间土凹陷时，将出现不均匀沉降。目前减少刚性桩复合地基エ后沉降的方法，就是通过提高置換率，减小桩间距，增加桩体刚度及増加桩长。这些方法，都存在不同的缺陷减少复合地基沉降效果均不明显，工程投资却显著增加；加固区下卧层土体中的附加应力值增大；加大了制桩的难度，且违背了采用复合地基的初衷充分利用天然地基的承载力，桩土共同工作，达到既满足承载カ的要求，又比较经济的目的。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，通过块石预备小墩的设置，用于软弱状态土、湿陷性黄土及欠固结土，控制刚性桩复合地基由于土体固结而引发的エ后沉降和不均匀沉降，该方法具有经济合理，施工方法简单的优势。本发明是通过以下技术方案来实现ー种控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，在刚性桩复合地基的桩间土中设置由块石组成的块石预备小墩，块石预备小墩设置在刚性桩复合地基加固最薄弱的之处。若刚性桩以四边形布桩，块石预备小墩设置在四边形的中心位置。若刚性桩以三角形布桩，块石预备小墩设置在三角形的中心位置。所述的块石预备小墩的高度为刚性桩桩径的2 4倍。所述的块石预备小壤的壤顶标闻与刚性粧的粧顶标闻相等。所述的块石预备小墩压缩量等于鼓胀量，块石预备小墩的直径根据软土或欠固结土的厚度和状态在0. 5 I. 5m之间选择。所述的块石为表面粗糙、有棱角、质地坚硬的石料。所述的块石料的直径为60 200mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果本发明提供的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，通过在刚性桩复合地基的桩间土中设置由块石组成的块石预备小墩，利用块石预备小墩发生鼓胀效应“自组织”形成“拱桥”，去抑制褥垫层中塌落拱的形成或约束塌落拱的尺度扩张、切断数个小塌落拱的相互串通合并的路径，自动控制不均匀坍塌，让桩间土凹陷所形成的空洞效应和许多的亚稳态，以块石微拱桥的方式得到转化，从而减少桩间土变形对褥垫层的影响，达到维护褥垫层稳定的目的，以避免エ后基础与桩间土的分离，减少桩间土变形对褥垫层的影响，从而能够达到控制エ后沉降目的。
本发明提供的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，对于沉降的控制还在于I)块石预备小墩设置在最薄弱处，在刚性桩复合地基中，桩体对桩间土具有侧向和竖向约束作用，能使得桩间土侧向变形減少，竖向变形也受到牵制，但离开桩体较远处，桩间土受到的约束必然会减小，这也是复合地基加固最薄弱处，是当土体发生固结沉降吋，易于使上部褥垫层出现塌落拱的地方，也是块石预备小墩设置的地方。2)设置块石预备小墩之后能够达到①当刚性桩的桩体刺入褥垫层时，块石预备小墩侧向挤压，地基加固薄弱处的桩间土受到挤密处理；②当桩间土出现凹陷，块石预备小墩横向鼓胀，“自组织”形成块石拱结构，约束了由于桩间土凹陷，褥垫层材料随动塌陷，抑制了塌落拱的尺度扩张，切断数个小塌落拱的相互串通合并的路径，形成对坍塌的控制，并使桩间土继续分担荷载；③由于散体材料组成的结构具有变形分布显著不连续的特征，局部位移可随垫层厚度而减弱、逐渐消失(图3)，所以只要桩间土的凹陷面积受到限制，其上部褥垫层中的响应会迅速减小，直至消失。3)块石预备小墩由块石料组成，其优点是易于自组织搭拱，承担上部荷载，而且可以就地取材，经济合理，施工方法简单。4)无需提高桩体置換率，设计中无需考虑块石预备墩的存在，刚性桩的桩距可以选大值。
图I为本发明的刚性桩四边形布桩时的块石预备墩平面布置图；图2为本发明的刚性桩三边形布桩时的块石预备墩平面布置图；其中；1为刚性桩；2为块石预备墩；图3为褥垫层材料中塌落拱特性；图4-1 4-3为块石预备墩工作示意图；图4-1为当上部荷载P=O时的情況；图4-2为当上部荷载作用吋，刚性桩向褥垫层刺入，块石预备墩被压缩，起到横向挤密作用；图4-3为当桩间土固结沉降，块石预备墩鼓胀。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明做进ー步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。參见图1-4，一种解决刚性桩复合地基エ后发生沉降的方法，在刚性桩复合地基最薄弱的地方，设置ー个块石预备小墩。
所述刚性桩复合地基是四边形布桩或三角形布桩。所述块石预备墩的块石材料直径选用200_60mm。所述块石预备墩长可取2-4d，d为刚性桩桩径。所述刚性桩复合地基最薄弱的地方是四边形或三角形的中心位置。(I)在刚性桩复合地基中，桩体对桩间土具有侧向和竖向约束作用，能使得桩间土侧向变形減少，竖向变形也受到牵制，但离开桩体较远处，必然受到的约束较小。那里也是地基加固最薄弱处，是当桩间土发生固结沉降时，易于使上部褥垫层出现塌落拱的地方，在那里设置块石预备小墩(图1、2)。(2)设置块石预备小墩目的①块石预备小墩与刚性桩的桩头可设相同标高，当加载后，桩体刺入褥垫层，块石预备小墩侧向挤压，薄弱处的桩间土受到挤密处理(图4)。②当桩间土凹陷时，由于塌落拱类似于Terzaghi所描述的的陷阱门，因此，只要桩间土的变 形范围受到限制，其上砂石褥垫层中的响应会迅速减小，直至消失(图3);③当桩间土软弱土层处出现凹陷，块石预备小墩必然出现鼓胀效应填补部分凹陷(图4)，减小塌落拱的尺度和数量，从而也减少了应カ集中。(2)由于块石预备小墩压缩量等于鼓胀量，根据软土或欠固结土的厚度和状态，选择块石预备小墩直径，具体在0. 5 I. 5m之间选择。(3)块石直径为200_60mm，是表面粗糙、质地坚硬的石料，其优点是易于自组织搭拱,承担上部荷载。(4)通常桩的最大轴カ发生在桩的顶部，块石预备小墩的墩长可取2_4d(d为刚性桩桩径)。以上所述，仅是本发明的块石预备墩的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述掲示的块石预备墩在刚性桩复合地基的桩间土中设置的方法及技术内容作出些更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，在刚性桩复合地基的桩间土中设置由块石组成的块石预备小墩，块石预备小墩设置在刚性桩复合地基加固最薄弱的之处。
2.如权利要求I所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，若刚性桩以四边形布桩，块石预备小墩设置在四边形的中心位置。
3.如权利要求I所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，若刚性桩以三角形布桩，块石预备小墩设置在三角形的中心位置。
4.如权利要求I 3所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的块石预备小墩的高度为刚性桩桩径的2 4倍。
5.如权利要求I 3所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的块石预备小壤的壤顶标闻与1 1J性粧的粧顶标闻相等。
6.如权利要求I 3所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的块石预备小墩压缩量等于鼓胀量，块石预备小墩的直径根据软土或欠固结土的厚度和状态在0. 5 I. 5m之间选择。
7.如权利要求I所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的块石为表面粗糙、有棱角、质地坚硬的石料。
8.如权利要求I所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的块石料的直径为60 200mm。
全文摘要
本发明公开了一种控制刚性桩复合地基工后沉降的方法，在刚性桩复合地基的桩间土中设置由块石组成的块石预备小墩，块石预备小墩设置在刚性桩复合地基加固最薄弱的之处。通过在刚性桩复合地基的桩间土中设置块石预备小墩，利用块石预备小墩发生鼓胀效应“自组织”形成“拱桥”，去约束褥垫层塌落或抑制塌落拱的尺度扩张、切断数个小塌落拱的相互串通合并的路径，让桩间土凹陷所形成的空洞效应和许多的亚稳态，以块石微拱桥的方式得到转化，达到维护褥垫层稳定的目的，以避免工后基础与桩间土的分离，减少桩间土变形对褥垫层的影响，从而能够达到控制工后沉降和不均匀沉降的目的。
文档编号E02D3/08GK102828523SQ20121031067
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者蒋红英, 鲁进步, 慕青松 申请人:西京学院