灰土挤密桩与cfg刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置及方法，包括设于待处理湿陷性黄土区域内的多个灰土挤密桩，灰土挤密桩的桩身內设有CFG刚性桩，灰土挤密桩的桩径大于CFG刚性桩的桩径。首先，对待处理湿陷性黄土区域地基进行预处理；然后按设计位置布置灰土挤密桩桩位，采用沉管桩机成孔至设计深度，孔内填灰土填料，用柱锤分层冲夯成灰土挤密桩；之后在所述灰土挤密桩的桩身内通过长螺旋钻机钻孔至CFG刚性桩的设计深度，在孔内灌注混凝土成CFG刚性桩。能显著提高湿陷性黄土地基处理质量、保证工程安全、大幅度降低工程投资，设计合理、结构简单、安全可靠、适应性强。
【专利说明】灰土挤密粧与CFG刚性粧联合处理湿陷性黄土的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地基的加固处理技术，尤其涉及一种灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置及方法。
【背景技术】
[0002]黄土作为一种常见地质在我国、特别是西北地区广泛存在。黄土湿陷性是指在黄土一定压力(包括土自重压力和外压力)作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生的显著下沉现象，具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土，湿陷性黄土可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。在湿陷性黄土地基上进行建设时，必须考虑因湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害，所以在进行工程施工前，应选择合适的地基处理方法，消除地基的湿陷所造成的危害。
[0003]现有技术中，较深的湿陷性黄土地基处理一般采用强夯、碎石桩挤密、夯(冲)扩桩等传统的地基处理方法，这些方法可显著消除湿陷性、提高黄土承载力，对于大面积地基处理有着较强的适应性，但是对于局部区域的高承载力、低沉降的加固要求适应性不强，如何在局部小面积区域，既能消除黄土湿陷性又能提供高承载力的且经济性强的地基是一些设计中需要解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种能显著提高湿陷性黄土地基处理质量、保证工程安全、大幅度降低工程投资的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置及方法。
[0005]本发明的技术方案是通过以下技术方案实现的:
[0006]本发明的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置，包括设于待处理湿陷性黄土区域内的多个灰土挤密桩，所述灰土挤密桩的桩身内设有CFG刚性桩，所述灰土挤密桩的桩径大于所述CFG刚性桩的桩径。
[0007]本发明的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的方法，包括步骤:
[0008]A、对待处理湿陷性黄土区域地基进行预处理；
[0009]B、按设计位置布置灰土挤密桩桩位，采用沉管桩机成孔至设计深度，孔内填灰土填料，用柱锤分层冲夯成灰土挤密桩；
[0010]C、在所述灰土挤密桩的桩身内通过长螺旋钻机钻孔至CFG刚性桩的设计深度，在孔内灌注混凝土成CFG刚性桩。
[0011]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置及方法，利用灰土和湿陷性黄土混合产生系列物理化学反应，改变黄土的颗粒组成，降低黄土的塑性指数，使挤密桩有较高强度同时降低周边黄土的湿陷性，使挤密桩和周边黄土成为一个较为稳定、基本消除湿陷性的土体，为后植入的CFG刚性桩提供良好桩周、桩底环境；CFG刚性桩置于已成的挤密桩桩身内，桩周桩底均无湿陷性黄土环境，稳定性好，CFG作为小直径刚性桩使用，可充分利用CFG刚性桩桩体刚性和承载力，周边挤密桩在提供无湿陷性黄土桩周桩底地基环境同时可作为安全冗余，可以按设计对承载力要求布置CFG刚性桩位置和数量，而不限定挤密桩大面积地基处理。
[0012]从应用实例来看，本发明结构简单、设计合理，既充分发挥了传统湿陷性黄土地基处理方法的优势，又充分利用了 CFG刚性桩作为刚性桩高承载力的特性，结构轻巧，整体工程量小、工程周期短且适应范围广。本发明设计合理、结构简单、安全可靠、适应性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的具体实施例的工艺流程图；
[0014]图2为本发明的具体实施例中灰土挤密桩的布置示意图；
[0015]图3为本发明的具体实施例中灰土挤密桩与CFG刚性桩相对位置平面示意图；
[0016]图4为本发明的具体实施例中挤密桩与CFG刚性桩相对位置立面示意图；
[0017]图5为图4的A-A剖面结构示意图；
[0018]图6为本发明的具体实施例中CFG刚性桩桩身上部钢筋笼布置示意图。
[0019]图中:
[0020]1-灰土挤密桩；2_CFG刚性桩；3_湿陷性黄土 ；4_钢筋笼。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0022]本发明的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置，其较佳的【具体实施方式】是:
[0023]包括设于待处理湿陷性黄土区域内的多个灰土挤密桩，所述灰土挤密桩的桩身内设有CFG刚性桩，所述灰土挤密桩的桩径大于所述CFG刚性桩的桩径。
[0024]所述灰土挤密桩由灰土填料制成，所述CFG刚性桩由混凝土制成。
[0025]所述CFG刚性桩的上部桩身设有钢筋网。
[0026]所述灰土挤密桩的桩间距大于或等于3倍的CFG刚性桩的桩径。
[0027]所述灰土挤密桩的桩底为所述湿陷性黄土的底部，所述CFG刚性桩的桩底与所述挤密桩的桩底平齐或高于所述灰土挤密桩的桩底，所述湿陷性黄土的深度小于或等于20米。
[0028]所述CFG刚性桩的桩顶与后期施工的置于其上的结构物通过浇筑混凝土连接为一个整体。
[0029]本发明的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的方法，其较佳的【具体实施方式】是:
[0030]包括步骤:
[0031]A、对待处理湿陷性黄土区域地基进行预处理；
[0032]B、按设计位置布置灰土挤密桩桩位，采用沉管桩机成孔至设计深度，孔内填灰土填料，用柱锤分层冲夯成灰土挤密桩；
[0033]C、在所述灰土挤密桩的桩身内通过长螺旋钻机钻孔至CFG刚性桩的设计深度，在孔内灌注混凝土成CFG刚性桩。[0034]所述步骤A包括:清理整平、冲击碾压；
[0035]所述步骤B包括:布置灰土挤密桩桩位、沉管桩机具就位、钻孔、钻孔检测、填料制作、孔内填料、柱锤分层冲夯、施工机具移出、灰土挤密桩成桩检测；
[0036]所述步骤C包括:长螺旋钻机就位、钻孔、混凝土制作、钻杆内灌注混凝土、灌注孔底混凝土、变送泵边提钻杆边灌注桩、成桩、长螺旋钻机移出、CFG刚性桩成桩检测。
[0037]所述冲击碾压处理后的湿陷性黄土地基承载力为100?120kpa。
[0038]所述灰土填料中含有不超过8%的水泥，所述挤密桩承载力小于或等于300kpa。
[0039]具体实施例:
[0040]如图1?图6所示:
[0041]包括如下步骤:步骤一，对待处理湿陷性黄土 I区域地基清理整平和冲击碾压；步骤二，按设计位置布置灰土挤密桩2桩位，采用沉管桩机成孔至设计深度，孔内填料，柱锤分层冲夯成挤密桩；步骤三，挤密桩2上布置长螺旋钻机，在挤密桩桩身内钻孔至CFG刚性桩3设计深度，成孔后灌注混合料成CFG刚性桩3。
[0042]步骤一包括清理整平、冲击碾压预处理等子步骤；步骤二包括布置挤密桩桩位、挤密桩机具就位、钻孔、钻孔检测、填料制作和孔内填料、柱锤分层冲夯、施工机具移出、挤密桩成桩检测等子步骤；步骤三包括长螺旋钻机就位、钻孔、混凝土制作、钻杆内灌注混凝土、灌注孔底混凝土、变送泵边提钻杆边灌注桩、成桩、长螺旋钻机移出、CFG刚性桩成桩检测等子步骤。
[0043]灰土挤密桩桩间距受CFG刚性桩设计间距控制，按大于3倍的CFG设计桩径(0.4m)l.2m考虑设计；灰土挤密桩设计成桩桩径0.65m,大于成桩的CFG刚性桩径0.4m ;灰土挤密桩桩底为湿陷性黄土底部，深度为15m。
[0044]挤密桩填料配合比和柱锤冲夯数据根据试验确定，填料中水泥采用P.042.5，含量为6%左右，成桩后挤密桩承载力为250kpa。
[0045]后期形成的CFG刚性桩植于先期形成的挤密桩桩身内。CFG刚性桩作为刚性小直径桩设计使用，CFG刚性桩桩顶与后期施工的置于其基础通过浇筑混凝土连接为一个整体。CFG刚性桩混合料为C20混凝土，CFG刚性桩上部桩身安装钢筋笼。根据承载力要求，设计CFG刚性桩桩长12m。
[0046]应用本发明的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土方法，可以显著提高湿陷性黄土地基处理质量，保证工程安全，大幅度降低工程投资，从而提高技术经济性，其设计原理是:
[0047]首先利用灰土挤密桩挤密桩间土，利用石灰和湿陷性黄土混合产生系列物理化学反应，改变黄土的颗粒组成，降低黄土的塑性指数，使挤密桩有较高强度同时降低周边黄土的湿陷性，使挤密桩和周边黄土成为一个较为稳定、基本消除湿陷性的土体，为后植入的CFG刚性桩提供良好桩周、桩底环境。CFG刚性桩置于已成的挤密桩桩身内，桩周桩底均无湿陷性黄土环境，稳定性好，CFG作为小直径刚性桩使用，可充分利用CFG刚性桩桩体刚性和承载力，周边挤密桩在提供无湿陷性黄土桩周桩底地基环境同时可作为安全冗余，可以按设计对承载力要求布置CFG刚性桩位置和数量，而不限定挤密桩大面积地基处理。
[0048]具体实例中，制板台座下地基为湿陷性黄土,承载力85kPa,首先开挖到制板台座底标高位置，然后对原地基土进行清理整平和冲击碾压，确保处理后的湿陷性黄土地基承载力不小于lOOkpa。然后采用直径650mm灰土挤密桩对湿陷性黄土进行处理,桩间距为
1.2m，桩长根据实际湿陷性黄土厚度确定，且不小于15m，桩端需穿过湿陷性黄土层，地基处理后承载力不小于300kpa，反力墙外侧布置2列灰土挤密桩。然后在基础范围内的灰土挤密桩中设置400mmCFG刚性桩，桩头伸入制板台座基础不小于50mm，CFG刚性桩长不小于12m,在桩头位置插入10根Φ 16钢筋，插入深度不小于7m，地基处理满足两种工况下制板台座对地基的承载力和沉降要求。制板台座地基板为素混凝土结构，厚度为300_，平面尺寸为75mX7.2m。地基板两侧布置两道反力墙，反力墙为钢筋混凝土结构，反力墙下仅布置一列CFG刚性桩基础。
[0049]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置，其特征在于，包括设于待处理湿陷性黄土区域内的多个灰土挤密桩，所述灰土挤密桩的桩身内设有CFG刚性桩，所述灰土挤密桩的桩径大于所述CFG刚性桩的桩径。
2.根据权利要求1所述的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置，其特征在于，所述灰土挤密桩由灰土填料制成，所述CFG刚性桩由混凝土制成。
3.根据权利要求2所述的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置，其特征在于，所述CFG刚性桩的上部桩身设有钢筋网。
4.根据权利要求3所述的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置，其特征在于，所述灰土挤密桩的桩间距大于或等于3倍的CFG刚性桩的桩径。
5.根据权利要求4所述的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置，其特征在于，所述灰土挤密桩的桩底为所述湿陷性黄土的底部，所述CFG刚性桩的桩底与所述挤密桩的桩底平齐或高于所述灰土挤密桩的桩底，所述湿陷性黄土的深度小于或等于20米。
6.根据权利要求5所述的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的装置，其特征在于，所述CFG刚性桩的桩顶与后期施工的置于其上的结构物通过浇筑混凝土连接为一个整体。
7.—种灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的方法，其特征在于，包括步骤: A、对待处理湿陷性黄土区域地基进行预处理； B、按设计位置布置灰土挤密桩桩位，采用沉管桩机成孔至设计深度，孔内填灰土填料，用柱锤分层冲夯成灰土挤密桩； C、在所述灰土挤密桩的桩身内通过长螺旋钻机钻孔至CFG刚性桩的设计深度，在孔内灌注混凝土成CFG刚性桩。
8.根据权利要求7所述的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的方法，其特征在于: 所述步骤A包括:清理整平、冲击碾压； 所述步骤B包括:布置灰土挤密桩桩位、沉管桩机具就位、钻孔、钻孔检测、填料制作、孔内填料、柱锤分层冲夯、施工机具移出、灰土挤密桩成桩检测； 所述步骤C包括:长螺旋钻机就位、钻孔、混凝土制作、钻杆内灌注混凝土、灌注孔底混凝土、变送泵边提钻杆边灌注桩、成桩、长螺旋钻机移出、CFG刚性桩成桩检测。
9.根据权利要求8所述的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的方法，其特征在于，所述冲击碾压处理后的湿陷性黄土地基承载力为100?120kpa。
10.根据权利要求9所述的灰土挤密桩与CFG刚性桩联合处理湿陷性黄土的方法，其特征在于，所述灰土填料中含有不超过8%的水泥，所述挤密桩承载力小于或等于300kpa。
【文档编号】E02D27/34GK103790173SQ201410090891
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】张立青, 李闻, 徐惠纯, 陈卓, 罗九林, 杨永强 申请人:中铁第五勘察设计院集团有限公司