一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法与流程

本发明属于大厚度湿陷性黄土建筑基础技术领域，具体涉及一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法。

背景技术：

大厚度湿陷性黄土地区的地基处理和基础设计一直影响建筑物的安全使用。现阶段，在浅基础设计中，常规的大厚度黄土地区的基础设计通常是首先对基础的湿陷性进行处理，然后在地基上进行常规的浅基础设计；当采用深基础时，由于湿陷性黄土产生的影响，基础持力层一般要求穿透湿陷性黄土层。但在大厚度湿陷性黄土地区，常规的地基处理方法，如：强夯、挤密桩、预浸水，不仅施工要求较高且工艺复杂，造成地基的安全可靠性无法得到保证，同时地基处理费用也较高；当采用深基础(桩基)时，由于大厚度湿陷性黄土深度动辄超过50米，部分地区甚至超过几百米，当采用深基础时，湿陷性黄土造成基础设计和施工难度增加，同时造价也会大幅度提升。综上，目前的大厚度黄土地区的基础设计存在施工的工艺复杂、成本较高，且安全系数不够高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法，解决了目前的大厚度黄土地区的基础设计存在施工的工艺复杂、成本较高，且安全系数不够高的问题。

本发明所采用的技术方案是，

一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法，包括水平防渗层以及设置于水平防渗层的承台，承台的至少一部分漏出地面，承台向地下的一端设置有双螺旋挤扩桩，双螺旋挤扩桩的至少一部分向地下伸出于水平防渗层，水平防渗层的侧面向地下方向设置有搅拌墙；

方法具体包括如下步骤：

步骤1：根据采用静力触探法来确定双螺旋挤扩桩的极限承载力标准值，然后确定双螺旋挤扩桩的尺寸；

步骤2：根据步骤1得到的双螺旋挤扩桩的尺寸，确定水平防渗层的厚度h，h的取值是双螺旋挤扩桩直径的1.0-1.5倍；

步骤3：搅拌墙由搅拌桩搭接完成，搅拌桩的孔径根据变电站的电压取值，搅拌桩的长度根据湿陷性黄土的剩余湿陷量取值。

本发明的特点还在于，

步骤1中，尺寸包括双螺旋挤扩桩的直径和长度。

步骤1中，双螺旋挤扩桩的直径的取值范围是40cm-80cm。

步骤1中，静力触探法具体包括公式(1)：

其中，quk为极限承载力标准值，qsk为单桩总极限侧阻力标准值，qpk为单桩总极限端阻力标准值，u为桩身周长，li为桩周第i层土的厚度，fsi为第i层土的探头平均侧阻力，qc为桩端平面上、下探头阻力，取桩端平面上四倍的桩直径范围内按土层厚度的探头阻力加权平均值，然后再和桩端平面以下一倍的桩直径范围内的探头阻力进行平均，ap为桩端；

步骤3中，搅拌桩的孔径根据变电站的电压取值具体为：搅拌桩的孔径在110kv及以下电压等级的变电站时为0.5m，搅拌桩的孔径在110kv以上电压等级的变电站时为0.6m。

步骤3中，搅拌桩的长度根据湿陷性黄土的剩余湿陷量取值具体为：剩余湿陷量不大于150mm，在剩余湿陷量控制下，对于110kv及以下电压等级的变电站，搅拌桩最大桩长为20m，对于110kv以上电压等级的变电站，最大桩长为25m，搅拌桩搭接长度大于200mm。

本发明的有益效果是：

本发明一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法，搅拌桩成墙防渗技术已在水利工程、基坑防护等工程中得到广泛应用，在阻水方面起到很好的效果。垫层法处理在水平防渗体的设计中也得到很好的应用。双螺旋锚桩将桩孔中的土体全部挤压到桩孔周围土体之中，并通过向挤扩所成桩孔进行流态混凝土中心压灌，形成圆柱形桩体，通过挤压对湿陷性黄土起到了很好的挤密效果，便于摩擦桩的设计；本发明的结构通过垂直防渗和水平防渗相结合的办法阻止水对地基的影响，同时通过双螺旋挤扩桩的挤密，提高了摩擦型桩设计的可靠性。

本发明的结构具有防排水效果可靠，且施工工艺成熟，安全可靠度高，造价低等，该结构适应于建设在ⅲ级及以上湿陷性黄土地区的，建、构筑物荷载较小的变电站及相关浅基础工程中。

附图说明

图1是本发明一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法中结构的主视示意图；

图2是本发明一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法中搅拌墙的俯视示意图；

图中，1.承台，2.水平防渗层，3.双螺旋挤扩桩，4.搅拌墙。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法进行详细说明。

如图1和图2所示，一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法，包括水平防渗层2以及设置于水平防渗层2的承台1，承台1的至少一部分漏出地面，承台1向地下的一端设置有双螺旋挤扩桩3，双螺旋挤扩桩3的至少一部分向地下伸出于水平防渗层2，水平防渗层2的侧面向地下方向设置有搅拌墙4；

方法具体包括如下步骤：

步骤1：根据采用静力触探法来确定双螺旋挤扩桩的极限承载力标准值，然后确定双螺旋挤扩桩的尺寸；

步骤2：根据步骤1得到的双螺旋挤扩桩的尺寸，确定水平防渗层的厚度h，h的取值是双螺旋挤扩桩直径的1.0-1.5倍；

步骤3：搅拌墙由搅拌桩搭接完成，搅拌桩的孔径根据变电站的电压取值，搅拌桩的长度根据湿陷性黄土的剩余湿陷量取值。

本发明一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法，双螺旋挤扩桩3主要用于对周围土体的机密，提高桩体的抗剪切和动荷载能力，通过对周围土体的挤密，可消除3.0-4.0倍直径范围土体的湿陷性，同时可提高桩的摩阻力，也可消除桩体周围由于湿陷引起的负摩阻力。

本发明一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法，水平防渗层2主要用于防渗水平的垂直深入地基内部，主要是消除双螺旋锚桩在挤扩过程中对表层土体防渗效果的影响。

本发明一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法，搅拌墙4主要用于阻止水的水平入渗对地基的影响，同时搅拌墙4可提高承载力，可作为变电站围墙的地基。

进一步地，步骤1中，尺寸包括双螺旋挤扩桩的直径和长度。

进一步地，步骤1中，双螺旋挤扩桩的直径的取值范围是40cm-80cm。

进一步地，步骤1中，静力触探法具体包括公式(1)：

其中，quk为极限承载力标准值，qsk为单桩总极限侧阻力标准值，qpk为单桩总极限端阻力标准值，u为桩身周长，li为桩周第i层土的厚度，fsi为第i层土的探头平均侧阻力，qc为桩端平面上、下探头阻力，取桩端平面上四倍的桩直径范围内按土层厚度的探头阻力加权平均值，然后再和桩端平面以下一倍的桩直径范围内的探头阻力进行平均，ap为桩端；

进一步地，步骤3中，搅拌桩的孔径根据变电站的电压取值具体为：搅拌桩的孔径在110kv及以下电压等级的变电站时为0.5m，搅拌桩的孔径在110kv以上电压等级的变电站时为0.6m。

进一步地，步骤3中，搅拌桩的长度根据湿陷性黄土的剩余湿陷量取值具体为：剩余湿陷量不大于150mm，在剩余湿陷量控制下，对于110kv及以下电压等级的变电站，搅拌桩最大桩长为20m，对于110kv以上电压等级的变电站，最大桩长为25m，搅拌桩搭接长度大于200mm。

剩余湿陷量的计算值δs，应按如下公式(2)计算:

δsi为第i层土的湿陷系数，hi为第i层土的厚度(mm)，β为修正系数；

修正系数β按照如下规定取值：

基底下0～5m深度内，取β＝1.50；基底下5～10m深度内，取β＝1；基底下10m以下至非湿陷性黄土层顶面，在自重湿陷性黄土场地，取工程所在地区的β值。

本发明一种双螺旋挤扩桩-防渗体联合基础结构及设计方法具有防排水效果可靠，施工工艺成熟，安全可靠度高，造价低等特点，该结构适应于建设在ⅲ级及以上湿陷性黄土地区的，建、构筑物荷载较小的变电站及相关浅基础工程中。