适用于饱和软土的碎石桩施工方法与流程

本发明属于饱和软土地基处理领域。更具体地说，本发明涉及一种适用于饱和软土的碎石桩施工方法。

背景技术：

众所周知，随着国民经济的高速发展、科学技术的长足进步以及国内城市化的加速，使得建筑用地日益紧张，很多建筑不得不修建在并不适合作为建筑基础的地基上。而在我国分布较广的滨海、湖沼、谷地、河滩等地区大面积的软土，越来越多被用于修建各种大型建筑中。

饱和软土作为一种典型不良地基，其物理学特性为高孔隙比、高含水量、低强度、且高压缩性，具有明显的流变性。在桩基础施工中，由于饱和软土的这些工程特性，在采用沉管碎石桩时，沉管挤土施工时会对桩周软土产生强烈的干扰，在施打相邻的桩时，会对先打的桩体产生挤土效应，引起相邻桩基础出现倾斜变形的问题，影响桩的承载力，当相邻桩体距离小于桩体直径的6倍时，甚至会导致桩体整个废掉。

因此，在采用碎石桩施工时，必须进行充分的处理施工，满足小桩径近距离的碎石桩施工，保证小桩径的承载力和强度，克服施打桩体时，对相邻桩体造成倾斜变形的问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种适用于饱和软土的碎石桩施工方法，保证桩径在500～600mm时，采用梅花型桩分布使，克服了挤土效应，桩体不会出现倾斜变形的问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种适用于饱和软土的碎石桩施工方法，施工地由深度为h的饱和软土和位于饱和软土下方的硬土构成，包括以下步骤：

步骤一、定位桩孔位置后，将第一无缝钢套管沉入硬土中一定深度，并在第一无缝钢套管内进行成孔施工，所述第一无缝钢套管的管径D略小于桩径长度；

步骤二、将第二无缝钢套管沉入硬土中，所述第二无缝钢套管管径小于2/3D，且较第一无缝钢套管沉入深度深1-2m；所述第二无缝钢套管与所述第一无缝钢套管同轴设置，之后在第二无缝钢套管内进行成孔施工；

其中，所述第二无缝钢套管位于饱和软土中从上往下长度为2/3h的截断上间隔设置有多个刻度板，上下相邻刻度板之间的距离为3～6m；

步骤三、采用级配碎石填料填筑第二无缝钢套管内的桩孔，并用夯锤压实；

步骤四、采用级配碎石填料填筑第一无缝钢套管和第二无缝钢套管之间的桩孔至与最下方的刻度板平齐，并用夯锤压实；

步骤五、沉放钢筋笼于第一无缝钢套管和第二无缝钢套管之间，所述钢筋笼整体为上大下小的圆台结构，其高度为两个相邻刻度板之间距离的1/2～3/5，所述钢筋笼的内侧面铺设有土工布；采用级配碎石填料填筑第一无缝钢套管和第二无缝钢套管之间的桩孔至与下方第二个刻度板平齐，并用夯锤压实；

步骤六、重复步骤五至达到饱和软土的顶层，且位于上方的钢精笼的上底和下底的半径分别大于相邻下方钢筋笼的上底和下底的半径，之后用级配碎石填料填筑至桩顶设计标高。

优选的是，沉管碎石桩桩位按梅花桩或方格桩布置，相邻桩间距为桩径的3倍以上。

优选的是，还包括：

步骤七、拔除第二无缝钢套管、再次用夯锤压实，进行施工与第一根桩相邻的桩，之后，再拔除第一根桩的第一无缝钢套管。

优选的是，还包括：

步骤七、拔除第二无缝钢套管、再次用夯锤压实，之后拔除第一无缝钢套管，完成此根桩作业，之后再进行下一根桩的作业。

优选的是，步骤二中，第二无缝钢套管沉入硬土中前，其内壁固定有土工布，所述土工布上设置多个黏胶点与第二无缝钢套管固定。

优选的是，桩径长度为500～600mm。

优选的是，所述步骤五和步骤六中在级配碎石填料中加入了0.1～0.2％的聚酰亚胺纤维；

所述步骤五和步骤六中在级配碎石填料的粒径为3mm～5cm。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本申请适用于小直径的桩于饱和软土中的施工，克服了现有技术中采用成孔工艺时，由于软土对其扰动效应大，降低了桩的承载力，因此只适用于大直径桩，而无法插打小直径桩的问题。

2、现有技术中由于饱和软土的性质，一般要求桩距要大于6倍的桩径，本申请通过分级成桩以及下特定结构的钢筋笼，使桩体上部具有倒金字塔型的保护结构，从而可实现小桩距施工。

3、采用边夯锤压实，边下直径逐渐扩大的钢筋笼，使桩体周围的饱和软土重新排列密实、减小了软土的孔隙，多个钢筋笼替代了部分的级配碎石填料，能够增加桩体侧向强度，克服挤土效应造成的桩倾斜问题。

4、土工布由于和填筑料之间的摩擦力，使土工布依然呈圆柱状围绕第二无缝钢套管中的填筑料，能够提高桩体的排水效果，减少桩内水排出的固结时间。

5、在与饱和黏土接触的位于第二无缝钢套管外侧面的级配碎石填料中加入聚酰亚胺纤维，抗剪强度大大提高，对饱和软土具有缓冲作用，防止工后桩体沉降。

通过设置倒圆台结构的钢筋笼，克服桩体距离近时，打新桩对桩周软土产生强烈的干扰，导致相邻桩体侧向由于挤土效应上部倾斜变形

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明完成步骤一～步骤三的施工示意图；

图2为本发明完成步骤四～步骤六的施工示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～2所示，其中，a为沉放第一无缝钢套管1、b为成孔施工、c为沉放第二无缝钢套管、d为填筑第二无缝钢套管内的桩孔、e为步骤四、f～i为步骤五～步骤六、j’为拔除第一无缝钢套管1和第二无缝钢套管的成桩。

本发明提供一种适用于饱和软土的碎石桩施工方法，施工地由深度为h的饱和软土和位于饱和软土6下方的硬土7构成，本申请的施工方法适用于大直径(800～1600mm)以及小直径(500～700mm)碎石桩于饱和软土中的施工，具体包括以下步骤：

步骤一、定位桩孔位置后，进行冲孔作业，之后将第一无缝钢套管1沉入硬土中一定深度(该深度针对不同施工场地会有一个设计深度)，并在第一无缝钢套管1内进行成孔施工，成孔设备为旋挖钻机2，所述第一无缝钢套管1的管径D略小于桩径长度。

步骤二、将第二无缝钢套管3沉入硬土中，所述第二无缝钢套管3管径小于2/3D，且较第一无缝钢套管1沉入深度深1-2m；所述第二无缝钢套管3与所述第一无缝钢套管1同轴设置，之后在第二无缝钢套管3内进行成孔施工，第二无缝钢套管内仅需对较第一无缝钢套管深的硬土进行成孔。

其中，所述第二无缝钢套管3位于饱和软土中从上往下长度为2/3h的截断上间隔设置有多个刻度板4，上下相邻刻度板4之间的距离为3～6m。

步骤三、采用级配碎石填料填筑第二无缝钢套管3内的桩孔，并用夯锤压实。

步骤四、采用级配碎石填料填筑第一无缝钢套管1和第二无缝钢套管3之间的桩孔至与最下方的刻度板4平齐，并用夯锤压实。

步骤五、沉放钢筋笼5于第一无缝钢套管1和第二无缝钢套管3之间，所述钢筋笼5整体为上大下小的圆台结构，其高度为两个相邻刻度板4之间距离的1/2～3/5，所述钢筋笼5的内侧面铺设有土工布；采用级配碎石填料填筑第一无缝钢套管1和第二无缝钢套管3之间的桩孔至与下方第二个刻度板4平齐，并用夯锤压实。在饱和软土中，由于桩基础上方易变形，采用边夯锤压实，边下直径逐渐扩大的钢筋笼5，使桩体周围的饱和软土重新排列密实、减小了软土的孔隙，多个钢筋笼5替代了部分的级配碎石填料，能够增加桩体侧向强度，克服挤土效应造成的桩倾斜问题。

步骤六、重复步骤五至达到饱和软土的顶层，且位于上方的钢精笼的上底和下底的半径分别大于相邻下方钢筋笼5的上底和下底的半径，之后用级配碎石填料填筑至桩顶设计标高。

在上述技术方案中，级配碎石填料优选的是卵石等硬质散体材料，含泥量应少于5％。

在另一种技术方案中，沉管碎石桩桩位按梅花桩或方格桩布置，相邻桩间距为桩径的3倍以上，现有技术中由于饱和软土的性质，一般要求桩距要大于6倍的桩径，本申请通过分级成桩以及下特定结构的钢筋笼5，使桩体上部具有倒金字塔型的保护结构，从而可实现小桩距施工。

在另一种技术方案中，还包括：

步骤七、拔除第二无缝钢套管3、再次用夯锤压实，进行施工与第一根桩相邻的桩，之后，再拔除第一根桩的第一无缝钢套管1，在施工完相邻桩体后再拔除第一无缝钢套管1相应的能提高对碎石桩体的约束力，进一步消除了周围施工对邻近桩体的不利影响。拔第二无缝钢管时，启动拔管后，先振留30s，之后每拔管1m，停止拔管，振动30s后继续拔管，直到第二无缝钢管拔出；拔第一无缝钢管时，启动拔管后，先振留30s，之后每拔管1m，停止拔管，振动30s后继续拔管，直到第一无缝钢管拔出。采用该工艺拔出两个钢套管，使周围饱和软土收到的振密、挤密效果好。

在另一种技术方案中，还包括：

步骤七、拔除第二无缝钢套管3、再次用夯锤压实，之后拔除第一无缝钢套管1，完成此根桩作业，之后再进行下一根桩的作业。拔第二无缝钢管时，启动拔管后，先振留30s，之后每拔管1m，停止拔管，振动30s后继续拔管，直到第二无缝钢管拔出；拔第一无缝钢管时，启动拔管后，先振留30s，之后每拔管1m，停止拔管，振动30s后继续拔管，直到第一无缝钢管拔出。采用该工艺拔出两个钢套管，使周围饱和软土收到的振密、挤密效果好。

在另一种技术方案中，步骤二中，第二无缝钢套管3沉入硬土中前，其内壁固定有土工布，所述土工布上设置多个黏胶点与第二无缝钢套管3固定。在该技术方案中，由于第一无缝钢套管1已经沉入硬土中，管内的土石已经清除，沉入第二无缝钢套管3时，可以仅通过设置黏胶点对土工布基本固定，在填筑第二无缝钢套管3时，用夯锤压实过程中，会使土工布与第二无缝钢套管3分离，因此，在拔出第二无缝钢套管3后，土工布由于和填筑料之间的摩擦力，使土工布依然呈圆柱状围绕第二无缝钢套管3中的填筑料，能够提高桩体的排水效果，减少桩内水排出的固结时间。

在另一种技术方案中，桩径长度为500～600mm。在该技术方案中本申请的施工方法适用于小直径的桩于饱和软土中的施工，克服了现有技术中作业成孔工艺时，由于软土对其扰动效应大，降低了桩的承载力，因此只适用于大直径桩，而无法插打小直径桩的问题。

在另一种技术方案中，所述步骤五和步骤六中在级配碎石填料中加入了0.1～0.2％的聚酰亚胺纤维。所述步骤五和步骤六中在级配碎石填料的粒径为3mm～5cm。在与饱和黏土接触的位于第二无缝钢套管3外侧面的级配碎石填料中加入聚酰亚胺纤维，抗剪强度大大提高，对饱和软土具有缓冲作用，防止工后桩体沉降。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。