基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法，包括：（1）将透水桩制好，桩体为中空管桩；（2）将桩帽接好排水管，并与预制好的透水桩密封接好，把桩体打入地基地下水位以下；（3）地基的处理区域划分单元区域，并且每个单元区域配置一个真空排水泵；（4）布置真空管网，就地挖沟将管节全部埋入地基中，将外部接口与真空排水泵连接；（5）在复合地基和基础之间设置褥垫层；（6）修筑基础，然后进行上部结构的施工；（7）建筑物沉降过程中出现地基不均匀沉降现象时，通过（3）中划分的单元区域和配置的真空排水泵，实现对地基内不同单元区域真空度的控制，从而精确控制地基不同区域的沉降量，解决不均匀沉降导致的问题。
【专利说明】基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明提出了一种动态精确控制地基不均匀沉降的方法，属于土木工程领域。
【背景技术】
[0003]地基在建筑物中起到举足轻重的作用，地基的好坏与建筑物的安危有着密切的关系。地基由于受地质情况、设计和施工等多种因素的影响，易产生不均匀沉降，从而导致建筑物的倾斜、开裂，这些在工程中是常见事故。地基的事故一旦发生，就很难进行补救，例如CFG桩复合地基工程，在施工过程中出现不均匀沉降则无法控制处理。如何在建筑体沉降过程中精确控制地基的不均匀沉降，确保建筑物的建筑形态和安全性成为难题。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的问题，本发明具体公开了一种基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法该方法，通过控制地基内不同区域真空度的情况进而控制地基沉降量，可以精确地处理建筑体沉降过程由地基不均匀沉降引发的问题，且可以在施工过程以及工后沉降过程中出现由地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜、地基开裂等现象时，利用该方法控制地基不均匀沉降，使工程回归正常状态。
[0005]为了实现上述目标，本发明采用的技术方案如下:
基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法，包括以下步骤:
步骤(I)将透水桩制好，桩体为中空管桩，带有桩帽，且能与桩体严格密封；
步骤(2)将桩帽接好排水管，并与预制好的透水桩密封接好，把桩体打入地基地下水位以下；
步骤(3)地基的处理区域划分单元区域，每个单元区域由相邻的多个桩体组成，并且每个单元区域配置一个真空排水泵；
步骤(4)布置真空管网，且布设、连接好真空管网后，就地挖沟将管节全部埋入地基中，将外部接口与真空排水泵连接；
步骤(5)在复合地基和基础之间设置褥垫层，
步骤(6)修筑基础，然后进行上部结构的施工；
步骤(7)建筑物沉降过程中出现地基不均匀沉降现象时，通过步骤(3)中划分的单元区域和配置的真空排水泵，实现对地基内不同单元区域真空度的控制，从而精确控制地基不同区域的沉降量，解决不均匀沉降导致的问题。
[0006]步骤(I)所述的桩帽顶端开有直径30?60mm的圆孔；桩体强度为15MPa?30MPa，渗透系数为0.0lmm/s?5.4mm/s,桩径取350?600mm,桩壁厚度取100?200mm,桩体长度为 10 m ?20 m。
[0007]步骤(2)所述的透水桩的间距为1.0 m?2.5 m。[0008]步骤(3)每个单元区域由相邻的8?20个桩体组成
步骤(3)中所述的管网由主管和支管组成，选用具有一定强度和柔性的PVC塑料管材，主管管径为60 mm?90 mm,壁厚为2.4 mm?3.5 mm，支管管径30 mm?60 mm,壁厚为2.0mm?2.5 mm。主管和支管间采用变径三通、四通连接，同管径的对接采用网丝胶管连接。
[0009]步骤(5)中所述的褥垫层厚度可取150 mm?300mm。褥垫层材料可选用中粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20mm，褥垫层的压实系数为0.9?0.98。
[0010]所述的桩径是指桩的直径，所述的管径为直径。
[0011]本发明的有益效果如下:
(I)透水桩的强度及刚度大，具有刚性桩的优点，很大地提高了地基承载力；而且透水桩具有良好的透水性能，渗透系数大，排水速度快，打入地基中形成排水通道，可以快速消散地基在施工过程中产生的超静孔隙水压力。由于桩体兼具强度大和透水性好的优点使得上覆荷载在桩体中力的传递和地基的排水固结过程耦合在一起，相互促进，加快了地基固结速度，减小了工后沉降。同时，由于透水性桩良好的透水性，可以很好的防止地震引起的地基液化。
[0012](2)通过真空排水泵的抽真空作用对地基施加流体压力(负压)，并通过能够传递流体压力的透水管桩，在较短的时间内将其作用和影响由近及远地向桩体周围的区域延伸，最终各桩体的影响区域连成一片，流体压力也达到动态平衡。通过对各透水管桩中真空度的精确调节，可以掌握整片区域的负孔隙水压力的大小，控制超静孔隙水压力的消散程度，从而达到对整片区域的地基沉降的精确掌控。
[0013](3)如图1所示，将复合地基划分单元区域，每个单元区域配置一台真空排水泵。通过精确控制单元区域中各管桩的真空度，实现对单元区域真空度的精确控制；通过精确控制各单元区域的真空度，实现对建筑地基不同区域的地基沉降的精确控制，因此，该方法可以精确地处理实际施工中由地基不均匀沉降引发的问题。如图2所示，施工进行中出现由地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜的情况时，由于右侧沉降严重，所以提高左侧单元区域的真空度，增大左侧地基区域的沉降量，从而调整建筑体倾斜角度，使建筑物回归正常状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1控制单元的划分图；
图2施工中建筑体倾斜图；
图3单元区域中桩体的分布及管网布置示意图；
图中:1单元区域，2透水庄、3真空排水泵，4真空管网。
[0015]具体实施步骤
基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法，包括以下步骤:
步骤(I)将透水桩2制好，桩体为中空管桩，带有桩帽，可与桩体严格密封，桩帽顶端开有直径30?60mm的圆孔；桩体强度为15MPa?30MPa,渗透系数为0.0lmm/s?5.4mm/s,桩径取350?600mm，桩壁厚度取100?200mm，桩体长度为10 m?20 m。
[0016]步骤(2)将桩帽接好排水管(真空管网4的支管)并与预制好的透水桩密封接好，把桩体打入地基地下水位以下，间距为1.0 m?2.5 m。[0017]步骤(3)地基的处理区域划分单元区域，每个单元区域I由相邻的8?20个桩体组成，并且配置一个真空排水泵3。
[0018]步骤(4 )布置真空管网4，该管网由主管和支管组成，选用具有一定强度和柔性的PVC塑料管材，主管管径为60 mm?90 mm,壁厚不小于2.4 mm,支管管径30 mm?60 mm,壁厚不小于2.0 mm。主管和支管间采用变径三通、四通连接，同管径的对接采用网丝胶管连接。布设、连接好真空管网后，就地挖沟将管节全部埋入地基中，将外部接口与真空排水泵连接。
[0019]步骤(5)在复合地基和基础之间设置褥垫层,褥垫层厚度可取150 mm?300mm。褥垫层材料可选用中粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20_，褥垫层的压实系数不应小于 0.9。
[0020]步骤(6)根据工程需要修筑合适的基础，然后进行上部结构的施工。
[0021]步骤(7)建筑物沉降过程中出现地基不均匀沉降现象时，提高沉降量较小的单元区域的真空度，通过对地基内真空度的控制及外部测量仪器的观测，精确控制地基沉降量，解决不均匀沉降引发的问题。
[0022]实例一:
某地区天然地基持力层(硬壳层)较薄，埋深在4 m?20 m左右的土为高压缩性、高灵敏度、低强度、低渗透性的淤泥质粘性土，含水量高，孔隙率大，土压缩模量小，厚度在10 m?25 m,是天然地基的主要软弱下卧层，现需在该基础上修建长38m，宽21m，高32m的住宅楼。由于持力层较薄，下卧软弱土层较厚，所以，为了提高地基承载力，并且精确处理地基不均匀沉降引发的问题，可采用基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法对这类工程需要进行处理。
[0023]透水桩体采用管桩布置，将桩帽接好排水管(真空管网的支管)并与预制好的透水桩密封接好，把桩体打入地基地下水位以下。地基划分单元区域，每个单元区域由相邻的8?20个桩体组成，并且配置一个真空排水泵。布置真空管网，主管和支管间采用变径三通、四通连接，同管径的对接采用网丝胶管连接。布设、连接好真空管网后，就地挖沟将管节全部埋入地基中，将外部接口与真空排水泵连接。铺设褥垫层，修筑基础，然后进行上部结构施工。当工程出现不均匀沉降问题时，提高地基沉降量较小的单元区域的真空度，精确控制地基沉降量，解决不均匀沉降引发的问题。
[0024]施工时，所有桩体垂直度误差不大于1.5%。所有桩体直径相同，桩径取350?600mm，桩壁厚度100?200mm，长度10 m?20 m，桩体抗压强度不低于15MPa，渗透系数不低于0.01mm/s。桩体间距为1.0 m?2.5 m。真空管网主管管径为60 mm?90 mm,壁厚不小于2.4 mm,支滤管管径30 mm?60 mm,壁厚不小于2.0 mm。
[0025]实例二:
某单位一幢5层砖混加框架结构办公楼，平面尺寸约76X 18 m，建筑面积为3 900 m2。地质情况由上到下为杂填土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土及粉质粘土，其中，淤泥质粉质粘土呈流塑状态，厚度2.4?3.6m，下层淤泥质粘土最大厚度2.5m，粉质粘土厚度3.5m?5.2m。为了预防和处理地基不均匀沉降导致的问题，可采用基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法对该地基进行处理。
[0026]透水桩体采用管桩布置，将桩帽接好排水管(真空管网的支管)并与预制好的透水桩密封接好，把桩体打入地基地下水位以下。地基划分单元区域，每个单元区域由相邻的8?20个桩体组成，并且配置一个真空排水泵。布置真空管网，主管和支管间采用变径三通、四通连接，同管径的对接采用网丝胶管连接。布设、连接好真空管网后，就地挖沟将管节全部埋入地基中，将外部接口与真空排水泵连接。铺设褥垫层，修筑基础，然后进行上部结构施工。当工程出现不均匀沉降问题时，精确控制各单元区域的真空度，解决不均匀沉降引发的问题。
[0027]施工时，所有桩体垂直度误差不大于1.5%。所有桩体直径相同，桩径取300?800mm，桩壁厚度100?300mm，长度10 m?20 m，桩体抗压强度不低于15MPa，渗透系数不低于0.01mm/s。桩体间距为1.0 m?3.5 m。真空管网主管管径为60 mm?90 mm,壁厚不小于2.4 mm,支滤管管径30 mm?60 mm,壁厚不小于2.0 mm。
【权利要求】
1.基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤(I)将透水桩制好，桩体为中空管桩，带有桩帽，且能与桩体严格密封； 步骤(2)将桩帽接好排水管，并与预制好的透水桩密封接好，把桩体打入地基地下水位以下； 步骤(3)地基的处理区域划分单元区域，每个单元区域由相邻的多个桩体组成，并且每个单元区域配置一个真空排水泵； 步骤(4)布置真空管网，且布设、连接好真空管网后，就地挖沟将管节全部埋入地基中，将外部接口与真空排水泵连接； 步骤(5)在复合地基和基础之间设置褥垫层； 步骤(6)修筑基础，然后进行上部结构的施工； 步骤(7)建筑物沉降过程中出现地基不均匀沉降现象时，通过步骤(3)中划分的单元区域和配置的真空排水泵，实现对地基内不同单元区域真空度的控制，从而精确控制地基不同区域的沉降量，解决不均匀沉降导致的问题。
2.如权利要求1所述的基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法，其特征在于， 步骤(I)所述的桩帽顶端开有直径30?60mm的圆孔；桩体强度为15MPa?30MPa，渗透系数为0.0lmm/s?5.4mm/s,桩径取350?600mm,桩壁厚度取100?200mm,桩体长度为10 m ?20 m。
3.如权利要求1所述的基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的透水桩的间距为1.0 m?2.5 m。
4.如权利要求1所述的基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法，其特征在于，步骤(3)每个单元区域由相邻的8?20个桩体组成。
5.如权利要求1所述的基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述的管网由主管和支管组成，选用PVC塑料管材，主管管径为60 mm?90 mm,壁厚为2.4 mm?3.5 mm,支管管径30 mm?60 mm,壁厚为2.0 mm?2.5 mm ;主管和支管间采用变径三通、四通连接，同管径的对接采用网丝胶管连接。
6.如权利要求1所述的基于不均匀沉降动态精确控制的地基处理方法，其特征在于，步骤(5)中所述的褥垫层厚度取150 mm?300_ ;褥垫层材料选用中粗砂或级配砂石,最大粒径不大于20mm，褥垫层的压实系数为0.9?0.98。
【文档编号】E02D3/10GK103628467SQ201310720596
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】崔新壮, 汤潍泽, 金青, 张炯, 娄俊杰, 隋伟, 张娜 申请人:山东大学