专利名称：一种地基处理方法
技术领域：
本发明涉及一种对建筑地基的处理方法。
背景技术：
目前的建筑地基处理方法较多，主要有置换法、预压法、压实(或夯实)法、挤密法、夯击碎石桩法、拌和法、加筋法和灌浆法等等。由于建筑场地工程地质条件和水文地质条件的多样性和复杂性，在实际工程中使用任何一种单一的地基处理方法都存在某些不足。
例如，我国四川地区的软弱土层较厚、地下水位较高、持力层深度变化较大，该地区的地基处理经常采用碎石桩，但是，用碎石桩处理的地基载力离散性较大，地基质量相对受到一定的影响。最近以来，以粉煤灰、水泥及砂石为原料现浇而成的CFG桩在上述地区迅速推广。CFG桩的施工方法及适用范围可参见中国专利申请98101456.9号公开的“纤维加筋砼桩复合地基技术”。CFG桩质量稳定，处理后的地基承载力高，但采用CFG桩处理地下水以下的地基时，地下水对其质量影响严重，一般要求凿井降水后才能施工制作桩体。在工程中还发现，CFG桩在软弱层厚度深、无明显持力层的地基处理中应用效果不佳。
在现有技术中，有人曾提出了制作由不同材料构成的复合桩的方法，以适应不同的地质状况。例如，中国发明专利申请92112183.0号就公开了一种施工方法，该方法是先在地层条件较好的上层土层中钻设桩孔，然后以现浇方式制作具有预留通道的上部桩体，待上部桩体完成后，再通过预留通道对该桩体的下部进行施工，施工时用小于预留通道直径的钢钻杆通过预留通道钻到上部桩体的下部，达到预定的深度后，再采用旋喷或定喷等方式对下部土层进行改性处理，从而在上部桩体的下部形成下部桩体(旋喷桩体)，即由下部桩体和上部桩体共同构成了复合桩。但是，由于上述复合桩毕竟是由两种或两种以上的桩体复合而成，与整体式预制桩或现浇桩相比较，其对建筑物的承载能力将受到削弱，尤其是在软弱土层较厚的四川地区，如果仅仅采用这种复合桩作为建筑物的承载体，其承载力就不易达到设计要求，且有可能因软弱土层的变形而造成上部桩体和下部桩体的连接部折断和错位。当然，就该方法来说，也可以在上部桩体和下部桩体之间设置连接筋，以增加其整体强度，但这又增加了施工难度。
为了解决松软地基的处理问题，中国发明专利申请02104259.4公开了一种地基加固方法，该方法是将直筒式沉管以振动或冲孔静压等方式置入松软的地基土，然后就地取材，将拌和有水泥和水的填料，如砂石料、矿碴、土石屑或粘土等分批投入沉管，以柱锤锤击夯实成桩；然后在桩顶的设计标高以上，用拌和有水泥及水的填料平铺夯实，制成填料褥垫层，最终形成水泥高粘结强度桩复合地基。这种方法实际上是让现浇桩体和填料褥垫层共同构成复合地基，以克服单一地基处理方法的弊病。由于上述方法中的桩体为现浇的桩体，若浇筑的桩身位于地下水位之下，地下水也会严重地影响其成桩质量，所以，该方法也不适宜于在上述软弱土层较厚、地下水位较高的地区采用。当然，受此启发，也可以采用不惧地下水的预制桩和褥垫层共同构成复合地基。但是，对于持力层深度变化较大的上述地区来说，预制桩的长度不好确定，在夯入预制桩后，往往需要将裸露于地面之外的长短不一的桩头裁除，才能铺设上述褥垫层。这一裁桩过程即费工费时，又造成了原材料的浪费，因此也存在着明显的弊端。
另外，中国发明专利申请94105052.1号也公开了一种复合地基的施工方法，该施工方法先在欲处理的地层内设置复合桩，再在欲处理的地层表面铺设人工褥垫层，在该方法中，所设置的复合桩由若干条挤密碎石桩和若干条混凝土灌注桩共同构成，其中，长度超过挤密碎石桩的混凝土灌注桩位于各挤密碎石桩之间，各混凝土灌注桩和挤密碎石桩呈平行并列设置状态且互不相连。在该方法中，设置挤密碎石桩的目的是在沿海一带的海涂淤泥质土层中形成众多的排水井，让土层中的大量水份通过其涌向地面，达到排水目的，而混凝土灌注桩则起到挤密地基、增加强度的作用。但是，上述构成复合地基的方法仍然不适合于在软弱土层较厚、地下水位较高、持力层深度变化较大的内陆地区使用。
发明内容
本发明的目的是对上述现有地基处理方法进行改进，提供一种适合于软弱土层较厚、地下水位较高、持力层深度变化较大的地区使用的地基处理方法。
本发明的目的通过以下方式实现根据欲处理地层的地质情况，采用呈上、下首尾相接状态的复合桩(即竖向复合的复合桩)，同时，在地层表面及复合桩的桩顶位置铺设人工褥垫层，利用人工褥垫层和人工褥垫层之下的复合桩及天然地层共同承受建筑物的荷载。具体来说，本发明的地基处理方法是先在欲处理的地层内设置复合桩，再在欲处理的地层表面铺设人工褥垫层，其特征在于所设置的复合桩由至少二条桩段构成，复合桩中的各条桩段在竖直方向上首尾相接，复合桩中位于最上部的桩段的上端裸露于欲处理地层的表面之外，所铺设的人工褥垫层将欲处理地层的表面和复合桩中位于最上部的桩段的上端覆盖。在本发明中，所铺设的人工褥垫层可以是碎石铺垫层或与之类似的具有一定柔性的铺垫层等等。就本发明来说，实际上是既采用了竖向复合的复合桩，又让该复合桩与人工褥垫层及天然地层共同构成了复合地基，即复合桩复合地基(可称之为双复合地基)。当受到基础传递的荷载时，复合桩、人工褥垫层和天然地基协同工作，共同承担外荷载。此处，复合桩的结构可以根据建筑场地的不同工程地质条件和水文地质条件进行选取，较为典型的复合形式有预制桩——素砼桩复合、预制桩——CFG桩复合、预制桩——旋喷桩复合、CFG桩——旋喷桩复合、素砼桩——旋喷桩复合、预制桩——旋喷桩——CFG桩复合、预制桩——旋喷桩——素砼桩复合等等。
与前述现有地基处理方法相比，本发明的方法特别适合于软弱土层较厚、地下水位较高、持力层深度变化较大的地区使用。这是因为，就本发明中采用的竖向复合的复合桩来说，它可以根据不同工程地质条件和水文地质条件，灵活地选取上部桩段和下部桩段的材质及结合位置，既可以让各桩段充分发挥自身的优点，又能够有效地避免地下水等因素对桩体造成的影响，在施工时无需降低地下水位，从而起到扬长避短的作用。更为重要的是，由于复合地基中还设置了人工褥垫层，可以让人工褥垫层、复合桩及天然地层共同承受建筑物的荷载，这就大大降低了复合桩的承载要求，与之相对应，复合桩的强度要求和施工难度也就大为降低。同时，由于竖向复合的复合桩能够低难度地施工，且能够灵活地适应地下水位及软弱土层厚度的变化，完全可以在施工中控制复合桩顶端的高度，让其与天然地层的表面齐平，在铺设人工褥垫层时，就不必再对桩头进行裁切，这样也有利于简化施工过程。因此，本发明的方法可以在提高整个复合地基的承载能力的同时，让地基的处理过程更为简便。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
图1是实施例1中地基处理状态的示意图。
图2是实施例3中地基处理状态的示意图。
图3是实施例4中地基处理状态的示意图。
图4是实施例6中地基处理状态的示意图。
具体实施例方式
实施例1如图1所示，本实施例中的地基处理方法是先在欲处理的地层1内设置复合桩，再在欲处理的地层表面铺设人工褥垫层2。在本实施例中，所设置的复合桩由二条桩段3、4构成，复合桩中的两条桩段3、4在竖直方向上首尾相接，复合桩中位于最上部的桩段4的上端裸露于欲处理地层1的表面之外，所铺设的人工褥垫层2将欲处理地层1的表面和复合桩中位于最上部的桩段4的上端覆盖。在本实施例中，上述复合桩由现浇砼桩段4和预制桩段3经竖向复合而成，该复合桩按以下步骤制作先在欲处理地层中夯入钢筋砼预制桩段3，且让钢筋砼预制桩段3的上端面位于欲处理地层1的表面之下、地下水位5之上，再在夯入钢筋砼预制桩段3时产生的桩孔中填入未凝固的砼原料，待该砼原料凝固后成为现浇砼桩段4，从而得到下部为钢筋砼预制桩段3、上部为现浇砼桩段4的所述复合桩。在夯入预制桩段3的时候，预制桩段3的前端插入持力层6之内。在本实施例中，所加入的未凝固的砼原料为水泥、砂、石，即由水泥及砂、石构成的普通砼拌合料，与之相对应，所制得的现浇砼桩段4为素砼桩段。由于现浇砼桩段4的施工制作过程是在地下水位5之上进行的，因此其施工质量不会受到地下水的影响。同时，在该施工之前也无需采用凿井降水措施，从而有利于简化整个施工过程。本实施例中的方法适宜于在地下水位较高的地区使用。另外，由于上部桩段4为现浇砼桩段，所以能够在施工中方便地控制复合桩顶端的高度，让其与天然地层的表面齐平，在铺设人工褥垫层时，就不必再对桩头进行裁切。就本发明的方法来说，也可以在所加入的现浇砼原料未凝结时加入钢筋，从而构成钢筋砼。
实施例2本实施例中的地基处理方法与实施例1相似，其区别仅仅在于在夯入钢筋砼预制桩段3时产生的桩孔中所填入的砼原料为粉煤灰水泥砂浆，即由粉煤灰、水泥及砂、石构成的CFG砼原料。与之相对应，所制得的现浇砼桩段4为CFG砼桩段。
实施例3如图2所示，本实施例中的地基处理方法仍然是先在欲处理的地层1内设置复合桩，再在欲处理的地层表面铺设人工褥垫层2。在本实施例中，所设置的复合桩仍然由二条桩段3、4构成，复合桩中的两条桩段3、4在竖直方向上首尾相接，复合桩中位于最上部的桩段4的上端裸露于欲处理地层1的表面之外，所铺设的人工褥垫层2将欲处理地层1的表面和复合桩中位于最上部的桩段4的上端覆盖。在本实施例中，上述复合桩按以下步骤制作先在欲处理地层中夯入在长轴方向上具有通孔7的钢筋砼预制桩段4，且让钢筋砼预制桩段4的上端面与欲处理地层1的表面齐平，再使用旋喷机械，经过钢筋砼预制桩段的通孔7，在钢筋砼预制桩段的桩底之下的地层中旋孔并旋喷水泥浆料，待旋喷的水泥浆料凝固后形成旋喷水泥桩段3，从而得到下部为旋喷水泥桩段3，上部为钢筋砼预制桩段4的所述复合桩。在夯入预制桩段4的时候，预制桩段4的前端插入非持力层6之内，因此也可以方便地控制复合桩顶端的高度，让其与天然地层的表面齐平；而旋喷水泥桩段3的横断面较大，它能够有效地增大复合桩的承载力。因此，本实施例中的方法适宜于在地层下的持力层距地表太远的场合使用。
实施例4如图3所示，本实施例中的地基处理方法仍然是先在欲处理的地层1内设置复合桩，再在欲处理的地层表面和复合桩的顶端铺设人工褥垫层2。在本实施例中，地下水位较低，但地表下的一定深度内均无持力层。因此，本实施例中按以下步骤制作复合桩先在欲处理地层上钻现浇桩孔，且使所钻现浇桩孔的底端位于地下水位5之上，再使用旋喷机械，经该现浇桩孔在现浇桩孔的底端之下的地层中旋孔并旋喷水泥浆料，待旋喷的水泥浆料凝固后形成旋喷水泥桩段3，最后在现浇桩孔中填入未凝固的砼原料，待该砼原料凝固形成现浇砼桩段4，从而得到下部为旋喷水泥桩段3，上部为现浇砼桩段4的所述复合桩。在本实施例中，所加入的未凝固的砼原料为水泥、砂、石，即由水泥及砂石构成的砼拌合料，与之相对应，所制得的现浇砼桩段4为素砼桩段。由于现浇砼桩段4的施工制作过程是在地下水位5之上进行的，因此其施工质量不会受到地下水的影响。
实施例5本实施例中的地基处理方法与实施例4相似，其区别仅仅在于在现浇桩孔中所填入的砼原料为粉煤灰、水泥、砂、石，即由粉煤灰、水泥及砂、石构成的CFG砼原料。与之相对应，所制得的现浇砼桩段4为CFG砼桩段。
实施例6如图4所示，本实施例中的地基处理方法仍然是先在欲处理的地层1内设置复合桩，再在欲处理的地层表面和复合桩的顶端铺设人工褥垫层2。在本实施例中，地下水位较高，且地表下的一定深度内均无持力层。因此，本实施例中按以下步骤制作复合桩先在欲处理地层中夯入在长轴方向上具有通孔7的钢筋砼预制桩段4，且让该钢筋砼预制桩段4的上端面位于欲处理地层的表面之下、地下水位之上，再使用旋喷机械，经过钢筋砼预制桩段的通孔7，在钢筋砼预制桩段的桩底之下的地层中旋孔并旋喷水泥浆料，待旋喷的水泥浆料凝固后形成旋喷水泥桩段3，最后在夯入钢筋砼预制桩段4时产生的桩孔中填入未凝固的砼原料，待该砼原料凝固后成为现浇砼桩段8，从而得到下部为旋喷水泥桩段3，中部为钢筋砼预制桩段4，上部为现浇砼桩段8的所述复合桩。由于现浇砼桩段4的施工制作过程是在地下水位5之上进行的，因此其施工质量不会受到地下水的影响。同时，而横断面较大的旋喷水泥桩段3能够有效地增大复合桩的整体承载力。在本实施例中，所加入的未凝固的砼原料为水泥、砂、石，即由水泥及砂、石构成的普通砼拌合料，与之相对应，所制得的现浇砼桩段4为素砼桩段。
实施例7本实施例中的地基处理方法与实施例6相似，其区别仅仅在于在现浇桩孔中所填入的砼原料为粉煤灰、水泥、砂、石，即由粉煤灰、水泥及砂、石构成的CFG砼原料。与之相对应，所制得的现浇砼桩段4为CFG砼桩段。
权利要求
1.一种地基处理方法，先在欲处理的地层内设置复合桩，再在欲处理的地层表面铺设人工褥垫层，其特征在于所设置的复合桩由至少二条桩段构成，复合桩中的各条桩段在竖直方向上首尾相接，复合桩中位于最上部的桩段的上端裸露于欲处理地层的表面之外，所铺设的人工褥垫层将欲处理地层的表面和复合桩中位于最上部的桩段的上端覆盖。
2.如权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于所述复合桩按以下步骤制作先在欲处理地层中夯入钢筋砼预制桩段，且让钢筋砼预制桩段的上端面位于欲处理地层的表面之下、地下水位之上，再在夯入钢筋砼预制桩段时产生的桩孔中填入未凝固的砼原料，待该砼原料凝固后成为现浇砼桩段，从而得到下部为钢筋砼预制桩段、上部为现浇砼桩段的所述复合桩。
3.如权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于所述复合桩按以下步骤制作先在欲处理地层中夯入在长轴方向上具有通孔的钢筋砼预制桩段，且让钢筋砼预制桩段的上端面与欲处理地层的表面齐平，再使用旋喷机械，经过钢筋砼预制桩段的通孔，在钢筋砼预制桩段的桩底之下的地层中旋孔并旋喷水泥浆料，待旋喷的水泥浆料凝固后形成旋喷水泥桩段，从而得到下部为旋喷水泥桩段，上部为钢筋砼预制桩段的所述复合桩。
4.如权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于所述复合桩按以下步骤制作先在欲处理地层上钻现浇桩孔，且使所钻现浇桩孔的底端位于地下水位之上，再使用旋喷机械，经该现浇桩孔在现浇桩孔的底端之下的地层中旋孔并旋喷水泥浆料，待旋喷的水泥浆料凝固后形成旋喷水泥桩段，最后在现浇桩孔中填入未凝固的砼原料，待该砼原料凝固形成现浇砼桩段，从而得到下部为旋喷水泥桩段，上部为现浇砼桩段的所述复合桩。
5.如权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于所述复合桩按以下步骤制作先在欲处理地层中夯入在长轴方向上具有通孔的钢筋砼预制桩段，且让该钢筋砼预制桩段的上端面位于欲处理地层的表面之下、地下水位之上，再使用旋喷机械，经过钢筋砼预制桩段的通孔，在钢筋砼预制桩段的桩底之下的地层中旋孔并旋喷水泥浆料，待旋喷的水泥浆料凝固后形成旋喷水泥桩段，最后在夯入钢筋砼预制桩段时产生的桩孔中填入未凝固的砼原料，待该砼原料凝固后成为现浇砼桩段，从而得到下部为旋喷水泥桩段，中部为钢筋砼预制桩段，上部为现浇砼桩段的所述复合桩。
6.如权利要求2或4或5所述的地基处理方法，其特征在于所述未凝固的砼原料为水泥、砂、石。
7.如权利要求2或4或5所述的地基处理方法，其特征在于所述未凝固的砼原料为粉煤灰、水泥、砂、石。
全文摘要
一种地基处理方法，先在欲处理的地层内设置复合桩，再在欲处理的地层表面铺设人工褥垫层，其特征在于所设置的复合桩由至少二条桩段构成，复合桩中的各条桩段在竖直方向上首尾相接，复合桩中位于最上部的桩段的上端裸露于欲处理地层的表面之外，所铺设的人工褥垫层将欲处理地层的表面和复合桩中位于最上部的桩段的上端覆盖。与现有地基处理方法相比，本发明的方法特别适合于软弱土层较厚、地下水位较高、持力层深度变化较大的地区使用，它可以在提高整个复合地基的承载能力的同时，让地基的处理过程更为简便。
文档编号E02D5/22GK1431370SQ0311717
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月17日 优先权日2003年1月17日
发明者张宗毅 申请人:张宗毅