用于欠固结土的排水旋喷桩地基的设置及处理方法
【专利摘要】本发明公布了一种用于欠固结土的排水旋喷桩地基设置及处理方法，该排水旋喷桩地基包括排水沉管挤密砂石桩（1）和高压旋喷桩（2），所述沉管挤密砂石桩（1）和高压旋喷桩（2）隔排交叉布置，在沉管挤密砂石桩（1）和高压旋喷桩（2）上部的地基表面铺设碎石排水垫层（6）；每个高压旋喷桩（2）处于相邻4个沉管挤密砂石桩（1）对角线交点上，每个高压旋喷桩（2）与所述的相邻任意两个沉管挤密砂石桩（1）组成等腰直角三角形布置。联合使用沉管挤密砂石桩和高压旋喷桩，先进行排水沉管挤密砂石桩施工，再进行高压旋喷桩施工。所述沉管挤密砂石桩和高压旋喷桩隔排交叉布置，在沉管挤密砂石桩和高压旋喷桩上部的地基表面铺设碎石土垫层。提高地基的承载力。
【专利说明】用于欠固结土的排水旋喷粧地基的设置及处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于欠固结土的排水旋喷桩地基的设置及处理方法，属于岩土工程中的特殊地基处理领域。
【背景技术】
[0002]目前，我国用于针对欠固结填土或软弱地基的处理方法很多，如排水固结法、换土垫层填法、夯实法，沉管挤密砂石桩法、水泥粉煤灰沉管挤密砂石桩(CFG)法、高压旋喷桩法等。对于深厚欠固结土的场地地基土，排水固结法的速度慢、工期长、效率低；换土垫层填法和强夯法由于处理深度和有效加固深度的局限而不宜采用；而针对深厚欠固结土形成的场地地基土，散体桩和柔性桩等单一的处理方法难以同时解决填土的自重固结和承载力及变形等不满足上部结构设计要求的问题。鉴于这些因素，根据处理作用机理的不同，采用多方法复合共同处理的思路被越来越多的用于实际工程当中。
[0003]针对深厚欠固结土场地，场地普遍厚度大，工程性质差，不经处理不能作为建筑物地基并不满足基础设计要求。在综合经济、技术、施工及资金成本等多种因素，发明了散体桩和柔性桩相结合的排水旋喷桩地基处理方法。即先采用沉管挤密砂石桩处理，通过其排水固结，以及部分置换和挤密作用，消除或基本消除欠固结土自重固结和欠固结，减少复合地基增强体的负摩擦效应产生的工后沉降，同时一定幅度地提高地基承载力；之后，再采用高压旋喷桩施工，使地基土承载力及土的压缩模量进一步提高，从而达到处理目的，以满足上部结构设计要求和确保建设工程的质量和安全。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明要解决的技术问题是针对国内深厚欠固结土场地单一的处理方法难以同时解决填土的自重固结引起的负摩阻力和承载力及变形等不满足上部结构设计要求存在的问题，提出一种用于欠固结土的排水旋喷桩地基的设置及处理方法。
[0005]技术方案:本发明为一种用于欠固结土的排水旋喷桩地基的设置及处理方法，
[0006]该排水旋喷桩地基包括排水沉管挤密砂石桩和高压旋喷桩，所述沉管挤密砂石桩和高压旋喷桩隔排交叉布置，在沉管挤密砂石桩和高压旋喷桩上部的地基表面铺设碎石排水垫层；每个高压旋喷桩处于相邻4个沉管挤密砂石桩对角线交点上，每个高压旋喷桩与所述的相邻任意两个沉管挤密砂石桩组成等腰直角三角形布置。
[0007]所述的碎石排水垫层厚度为20_30cm。
[0008]所述的沉管挤密砂石桩的桩径为400-800mm，所述的高压旋喷桩的桩径为500-1000mm ;处理地基为粉土和砂土时，相邻沉管挤密砂石桩的桩间距应为沉管挤密砂石桩桩径的3-4倍，相邻高压旋喷桩的桩间距应为高压旋喷桩桩径的2-3倍；处理地基为粘性土时，相邻沉管挤密砂石桩的桩间距应为应为沉管挤密砂石桩桩径的2-3倍，相邻高压旋喷桩的桩间距应为高压旋喷桩桩径的1.5-2.5倍。
[0009]所述沉管挤密砂石桩桩长在5-20m之间，高压旋喷桩桩长在10_25m之间，当下卧持力层埋深为20-25米时，高压旋喷桩应进入下卧持力层1-1.5m。
[0010]本发明提供的用于欠固结土的排水旋喷桩地基的处理方法，其具体步骤如下:
[0011]I)场地先进行沉管挤密砂石桩施工，在粉土、砂土地层中应从外围向中间施工，在粘性土地层中应从中间向外围施工，如局部密集不好施工，进行跳过或隔排施工，桩体的材料为碎石、卵砾石、石屑材料，充盈系数为1.1-1.3，碎石直径在20-50_之间；沉管挤密砂石桩施工米用振动沉管法、锤击沉管法或冲击成孔桩法；
[0012]2)沉管挤密砂石桩施工后静置7-14天,再进行高压旋喷桩施工；使用水泥掺入率为20%-35%的材料进行高压旋喷桩施工，保证桩体抗压强度在15-20MP之间，桩径为500-1000mm ;处理地基为粉土和砂土时，相邻两桩的桩间距应为高压旋喷桩的2_3倍；处理地基为粘性土时，相邻两桩的桩间距应为高压旋喷桩的1.5-2.5倍，高压旋喷桩桩长在10-25m之间，施工完成后养护28天以上，所述的高压旋喷桩抗压强度为15_20MPa ；
[0013]3)在地基表面铺设碎石排水垫层，厚度为20-30cm，垫层铺设采用静力压实法。
[0014]有益效果:本发明提出的排水旋喷桩地基设置及处理方法解决了国内深厚欠固结土场地单一的处理方法难以同时解决填土的自重固结引起的负摩阻力和承载力及变形等不满足上部结构设计要求的问题，其中高压旋喷桩的刚度和强度较高，同时布设的沉管挤密砂石桩和地基上部的碎石排水垫层提供了纵横相连的排水体系缩短排水距离，减小工后沉降；沉管挤密砂石桩的挤密和抗液化功能也使得加固区土体的强度得到提高减小负摩阻力。沉管挤密砂石桩-高压旋喷桩在保证承载力的基础上进一步解决了排水、沉降、负摩阻力等问题。同时因为本发明采用的沉管挤密砂石桩和高压旋喷水泥土桩在具有良好复合地基承载力和较小沉降的基础上，其复合地基的成本低廉，利于推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的排水旋喷桩地基平面示意图；
[0016]图2是本发明的排水旋喷桩地基剖面示意图:
[0017]图中有:沉管挤密砂石桩1、高压旋喷桩2、加固区3、下卧持力层4、地下水位5、碎石排水垫层6。
【具体实施方式】
[0018]I)沉管挤密砂石桩施工:桩体的材料为碎石、卵砾石、石屑等硬质材料，充盈系数为1.1-1.3，碎石直径在20-50_之间。按照场地要求不同，沉管挤密砂石桩施工可采用振动沉管法、锤击沉管法或冲击成孔等桩法。消除粉土、砂土的液化效应适宜采用振动沉管法。沉管挤密砂石桩的施工工序，在粉土、砂土地层中应从外围向中间施工，在粘性土地层中应从中间向外围施工。如局部密集不好施工，可进行跳打或隔排施工。沉管挤密砂石桩桩长在5-20m之间，当持力层埋深较浅时应进入持力层1-1.5m。沉管挤密砂石桩施工后应静置7-14天。
[0019]2)高压旋喷桩施工:当沉管挤密砂石桩静置7-14天后可进行高压旋喷桩施工；使用水泥掺入率为20%-35%的材料进行高压旋喷桩施工，保证桩体抗压强度在15-20MP之间，桩径为500-1000mm ;桩间距的确定需满足地基沉降和承载力的要求。一般处理地基为粉土和砂土时，相邻两桩的桩间距应为高压旋喷桩的2-3倍；处理地基为粘性土时，相邻两桩的桩间距应为高压旋喷桩的1.5-2.5倍。高压旋喷桩桩长在10-25m之间，当持力层埋深较浅时应进入持力层1-1.5m。施工完成后养护28天以上。
[0020]3)铺设碎石排水垫层:在地基表面铺设碎石排水垫层，厚度为20-30cm，垫层铺设宜采用静力压实法。
[0021]本发明排水旋喷桩地基如图2所示。在上覆荷载的作用下，高压旋喷桩的作用为将荷载传递到基地持力层中，以减小加固区的应力和压缩变形；同时在加固区中对沉管挤密砂石桩产生“护桩”的作用，提高沉管挤密砂石桩的承载力；在沉管挤密砂石桩和高压旋喷桩共同作用下对桩间土产生“挤压”和“遮挡”的效应，可以明显的抑制欠固结填土的固结沉降和其引起的负摩阻力，提高地基承载力。
[0022]该排水旋喷桩地基包括排水沉管挤密砂石桩I和高压旋喷桩2，所述沉管挤密砂石桩I和高压旋喷桩2隔排交叉布置，在沉管挤密砂石桩I和高压旋喷桩(2)上部的地基表面铺设碎石排水垫层6 ;每个高压旋喷桩2处于相邻4个沉管挤密砂石桩I对角线交点上，每个高压旋喷桩2与所述的相邻任意两个沉管挤密砂石桩I组成等腰直角三角形布置。
[0023]所述的碎石排水垫层6厚度为20-30cm。
[0024]所述的沉管挤密砂石桩I的桩径为400-800mm，所述的高压旋喷桩2的桩径为500-1000mm ;处理地基为粉土和砂土时，相邻沉管挤密砂石桩I的桩间距应为沉管挤密砂石桩I桩径的3-4倍，相邻高压旋喷桩2的桩间距应为高压旋喷桩2桩径的2-3倍；处理地基为粘性土时，相邻沉管挤密砂石桩I的桩间距应为应为沉管挤密砂石桩I桩径的2-3倍，相邻高压旋喷桩2的桩间距应为高压旋喷桩桩径的1.5-2.5倍。
[0025]所述沉管挤密砂石桩I桩长在5-20m之间，高压旋喷桩2桩长在10_25m之间，当下卧持力层4埋深为20-25米时，高压旋喷桩2应进入下卧持力层41-1.5m。
[0026]本发明排水旋喷桩地基在上覆荷载的作用下，高压旋喷桩的作用为将荷载传递到基地持力层中，以减小加固区的应力和压缩变形；同时在加固区中对沉管挤密砂石桩产生“护桩”的作用，提高沉管挤密砂石桩的承载力；在沉管挤密砂石桩和高压旋喷桩共同作用下对桩间土产生“挤压”和“遮挡”的效应，可以明显地抑制欠固结填土的固结沉降和其引起的负摩阻力，提高地基承载力。
[0027]高压旋喷桩的刚度和强度较高，同时布设的沉管挤密砂石桩和地基上部的碎石排水垫层提供了纵横相连的排水体系缩短排水距离，减小工后沉降；沉管挤密砂石桩的挤密和抗液化功能也使得加固区土体的强度得到提高减小负摩阻力。沉管挤密砂石桩-高压旋喷桩在保证承载力的基础上进一步解决了排水、沉降、负摩阻力等问题。
【权利要求】
1.一种用于欠固结土的排水旋喷桩地基设置方法，其特征是:该排水旋喷桩地基包括排水沉管挤密砂石桩(I)和高压旋喷桩(2 )，所述沉管挤密砂石桩(I)和高压旋喷桩(2 )隔排交叉布置，在沉管挤密砂石桩(I)和高压旋喷桩(2)上部的地基表面铺设碎石排水垫层(6);每个高压旋喷桩(2)处于相邻4个沉管挤密砂石桩(I)对角线交点上，每个高压旋喷桩(2)与所述的相邻任意两个沉管挤密砂石桩(I)组成等腰直角三角形布置。
2.根据权利要求1所述的用于欠固结土的排水旋喷桩地基设置方法，其特征是:所述的碎石排水垫层(6)厚度为20-30cm。
3.根据权利要求1所述的用于欠固结土的排水旋喷桩地基设置方法，其特征是:所述的沉管挤密砂石桩(I)的桩径为400-800mm，所述的高压旋喷桩(2)的桩径为500-1000mm ；处理地基为粉土和砂土时，相邻沉管挤密砂石桩(I)的桩间距应为沉管挤密砂石桩(I)桩径的3-4倍，相邻高压旋喷桩(2)的桩间距应为高压旋喷桩(2)桩径的2-3倍；处理地基为粘性土时，相邻沉管挤密砂石桩(I)的桩间距应为应为沉管挤密砂石桩(I)桩径的2-3倍，相邻高压旋喷桩(2)的桩间距应为高压旋喷桩桩径的1.5-2.5倍。
4.根据权利要求1所述的用于欠固结土的排水旋喷桩地基设置方法，其特征是:所述沉管挤密砂石桩(I)桩长在5-20m之间，高压旋喷桩(2)桩长在10-25m之间，当下卧持力层(4)埋深为20-25米时，高压旋喷桩(2)应进入下卧持力层(4) 1-1.5m。
5.一种如权利要求1所述的用于欠固结土的排水旋喷桩地基的处理方法，其特征是:该处理方法包括: 1)场地先进行沉管挤密砂石桩(I)施工,在粉土、砂土地层中应从外围向中间施工,在粘性土地层中应从中间向外围施工，如局部密集不好施工，进行跳过或隔排施工，桩体的材料为碎石、卵砾石、石屑材料，充盈系数为1.1-1.3，碎石直径在20-50_之间；沉管挤密砂石桩施工米用振动沉管法、锤击沉管法或冲击成孔桩法； 2)沉管挤密砂石桩(I)施工后静置7-14天,再进行高压旋喷桩(2)施工；使用水泥掺入率为20%-35%的材料进行高压旋喷桩(2)施工，保证桩体抗压强度在15-20MP之间，桩径为500-1000mm ;处理地基为粉土和砂土时，相邻两桩的桩间距应为高压旋喷桩的2_3倍；处理地基为粘性土时，相邻两桩的桩间距应为高压旋喷桩的1.5-2.5倍，高压旋喷桩桩长在10-25m之间，施工完成后养护28天以上，所述的高压旋喷桩(2)抗压强度为15_20MPa ； 3)在地基表面铺设碎石排水垫层(6)，厚度为20-30cm，垫层铺设采用静力压实法。
【文档编号】E02D3/08GK103758109SQ201410013987
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】蔡国军, 储亚 申请人:东南大学