专利名称：一种预加骨料搅拌桩的地基加固方法
技术领域：
本发明涉及建筑物或道路、场地及其它类似构筑物修建时的地基加固方法，尤其
是软土或松软土地基加固的预加骨料搅拌桩的地基加固方法。
背景技术：
在软土或松软土地基上修建建筑物或填筑路堤、场地时，往往需要作地基加固，由
半刚性的桩与桩间土构成复合地基是一种常用的方法。在这类方法中，典型的有如下几 种 (1) CFG桩加固，其做法是在地基中通过机械成孔，然后在孔内加入水泥、粉煤灰和 碎石混合料，经固化形成桩体，从而实现地基加固。该方法的地层适应性强，与混凝土灌注 桩相比，由于加入的水泥较少，并采用粉煤灰材料，桩体强度和刚度有所降低，但与搅拌桩 相比，与地层的变形协调能力和经济性仍然较差。 (2)搅拌桩加固，其做法是通过机械叶片搅拌地基土，使其同外加的纯水泥浆、纯 水泥粉等固化剂混合均匀凝结形成桩体来加固地基。由于桩体采用地基自身的材料，成本 较低，但地层适应性差，桩体强度较低，一般为l-1.3MPa左右。在地层较差的淤泥质土、淤 泥地段经常不成桩，从而限制了搅拌桩的应用。 (3)砂浆搅拌桩加固，影响搅拌桩桩体强度的因素有多种，其中，地基土中粗颗粒 含量的多少是影响搅拌桩桩体强度的因素之一，当地基土粗颗粒含量较高时，搅拌桩桩体 强度也较高。因此，在粗颗粒含量非常少的软弱地基中加入一定量的粗颗粒，能够显著的提 高搅拌桩桩体强度。砂浆搅拌桩就是基于增加地基土中粗颗粒含量而应用的新技术，其做 法是在搅拌桩用纯水泥浆中添加粉细砂使之成为水泥砂浆，通过泵送并利用机械叶片搅拌 使水泥砂浆与地基土搅拌均匀成桩，砂浆搅拌桩可有效提高桩体强度，但要保证砂浆的可 泵送以及与地基土拌合的均匀性，水泥砂浆必须有一定的流动性，掺砂量十分有限， 一般只 能达到水泥掺量的50 % ，没能根本解决问题。 (4)旋喷桩加固，其做法是通过高压流体切割地基土体并经机械带动旋转，使土体 同外加的固化剂混合均匀凝结形成桩体来加固地基。其特点同搅拌桩类似，实际操作中反 浆现象严重，造成浪费，成本相对较高。 以上方法的主要问题是桩体强度和刚度过高，与地基土的变形不协调，不但存在 工程安全隐患，同时也不经济，或者是桩体强度和刚度过低，成桩不好，质量难以控制，地层 适应性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种低成本、 高可靠度、易于调整控制、适应性广、技术经济性好的预加骨料搅拌桩的地基处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种预加骨料搅拌桩的地基 加固方法，适用于软土或松软土地基，包括以下步骤首先通过机械向地基中灌入砂类骨料形成砂桩，然后再通过机械叶片对砂桩及其周边地基土进行搅拌，同时加入固化剂，使地基土、砂类骨料和固化剂混合均匀形成桩体来加固地基，并且桩与桩间土一起构成复合地基。
通过振动、锤击、冲击、静压或螺旋输送中的一种或几种工艺方法的组合向地基中
灌入砂类骨料形成砂桩。 掺砂量根据需要任意添加，添加量达到土重的15%以上。 所述固化剂包括浆状和粉状的水泥或石灰中的一种或两种组合。 所述固化剂还包括粉煤灰。 所述固化剂中添加有减水剂、早强剂。 所述砂类骨料是砂、碎石中的一种或两种组合形成的粗细骨料。 本发明的有益效果是以向地基中加入砂类骨料为目的，可大幅度提高和控制加
入砂的配合比，保证成桩的强度、质量和适宜的刚度，加砂量可根据设计所需要的桩体强度
灵活调整，可以通过振动、锤击、冲击、静压、螺旋输送等机械方法实现。同现有类似技术相
比，预加骨料搅拌桩与地层的协调变形能力和经济性要好于灌注桩和CFG桩；而桩体强度、
地层适应性、桩体质量及配合比的控制要明显好于搅拌桩、旋喷桩等地基处理方法，与目前
的砂浆搅拌桩工艺相比，加砂量可以根据设计所需要的桩体强度自由控制，加砂量可大幅
度增加，从根本上解决了搅拌桩和旋喷桩存在的技术问题，是一种低成本、高可靠度、易于
调整控制、适应性广、技术经济性好的地基处理方法。
图1是本发明预加骨料搅拌桩的地基加固方法的示意图。
具体实施例方式
本发明的地基加固方法，适用于软土或松软土地基，该方法首先通过机械向地基中灌入砂类骨料形成砂桩，然后再通过机械叶片对砂桩及其周边地基土进行搅拌，同时加入固化剂，使地基土、砂类骨料和固化剂混合均匀形成桩体来加固地基，桩与桩间土一起构成复合地基，达到加固软弱地基的目的。事先在地基中加入砂类骨料，可大幅度提高和控制桩体的掺砂量，保证成桩的强度、质量和适宜的刚度，是一种低成本、高可靠度、易于调整控制、适应性广、技术经济性好的地基加固方法。具体包括如下步骤 A:依据设计桩体强度和刚度要求，根据室内试验确定桩体中地基土、砂类骨料和固化剂的配合比，并根据配比计算确定地基中的加砂量和砂桩直径。 B :在地基中，通过振动、锤击、冲击、静压、螺旋输送等机械方法形成砂桩，砂桩直径根据加砂量确定。
C :通过机械叶片对砂桩及其周边地基土进行搅拌，同时加入浆状和粉状固化剂，使地基土和砂混合均匀凝结形成桩体。由桩和桩间土构成复合地基，达到加固地基的目的。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明
实施例1 某客运专线工程车站到发线预加骨料搅拌桩工点，地层岩性为杂填土，褐黄色，稍密，稍湿。淤泥质黏土，褐黄色，流塑。黏土，褐黄色，软塑。粉土，褐灰色，密实，稍湿。淤泥质粉质黏土，褐灰色，流塑。淤泥质黏土，褐灰色，流塑。粉质黏土，褐灰色，硬塑。
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由于客运专线对路基工后沉降的标准严格，在选择地基处理方案时，对CFG桩加 固、搅拌桩加固、旋喷桩进行了对比CFG桩加固地层适应性强桩体强度和刚度较高，但与 搅拌桩相比，与地层的变形协调能力和经济性较差；搅拌桩加固由于桩体采用地基自身的 材料，成本较低，但地层适应性差，桩体强度较低，一般I-I. 3Mpa左右，在地层较差的淤泥 质土、淤泥地段经常不成桩；砂浆搅拌桩为了保证砂浆的可泵送性以及与地基土拌合的均 匀性，水泥砂浆必须有一定的流动性，掺砂量十分有限， 一般只能达到水泥掺量的50 % ，强 度有所提高，但不十分明显，没能根本解决问题；旋喷桩加固其特点同搅拌桩类似，但成本 相对较高。因此采用首先通过机械向地基中灌入砂类骨料形成砂桩，然后再通过机械叶片 对砂桩及其周边地基土进行搅拌，同时加入固化剂，使地基土和砂混合均匀凝结形成桩体 来加固地基的预加骨料搅拌桩，在技术与经济上满足项目的技术要求。
预加骨料搅拌桩桩长为18米，直径为0.5m，根据室内配比试验，达到设计所需要 的桩体强度时的掺砂量为土重的15%，水泥掺量为土重的18%。 施工时首先施工砂桩，砂桩施工采用了常用的振动沉管砂桩设备及工艺，沉管直 径180mm，砂为细中砂，采用水泥搅拌桩机械及工艺，对砂桩及桩周土进行搅拌，固化剂为 325号普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为0. 6 : 1。具体实施步骤如图1 :首先通过振动沉管 至设计深度(a);向沉管内灌砂并振动提管至地面成砂桩(b);搅拌桩机就位，对准已成砂 桩(c);搅拌桩机搅拌已成砂桩及桩周土 (d);预加骨料搅拌桩成桩完毕(e)。成桩28天后 经取芯进行无侧限抗压强度试验，强度为4. 5MPa，比一般的纯水泥搅拌桩桩体强度高3-4 倍。 实施例2 某线路所处地貌以滨海平原为主，地层主要为第四系滨海相、海陆交互相的粘性 土、粉土组成。粉质粘土 黄褐色，呈软塑状态，局部为流塑状态；淤泥质粉质粘土 灰色及 粉质粘土，呈流塑状态；粉质粘土 灰黄色，呈可塑 硬塑状态。 设计预加骨料搅拌桩桩长为12米，直径为0.5m，根据室内配比试验，达到设计所 需要的桩体强度时的掺砂量为土重的20%，水泥掺量为土重的22%。 施工时，砂桩施工采用冲击法成桩设备及工艺，管径200mm，砂为细中砂，砂桩施 工完后，采用水泥搅拌桩机械及工艺，对砂桩进行二次搅拌，固化剂为325号矿渣硅酸盐水 泥，水泥浆水灰比为0. 55 : l，成桩28天桩体无侧限抗压强度为5. 8MPa。
实施例3 某工程地基为粉质粘土 灰、褐灰色，粘性强；淤泥质粉质粘土，夹薄层淤泥、淤 泥质粘土 ；粉质粘土，灰、褐灰色，软塑 流塑，有腥味。 设计预加骨料搅拌桩桩长为15米，直径为0. 5m，设计掺砂量为土重的18% ，水泥 掺量为土重的20%。 施工时，砂桩施工采用锤击法成桩设备及工艺，管径200mm，砂为细中砂，固化剂 为325号普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为0.65 : 1，成桩28天桩体无侧限抗压强度为 5. 2MPa。 当然，本发明可以通过振动、锤击、冲击、静压或螺旋输送中的一种或几种工艺方 法的组合向地基中灌入砂类骨料形成砂桩。掺砂量根据需要任意添加，添加量达到土重的 15%以上。所述固化剂包括浆状和粉状的水泥或石灰中的一种或两种组合。所述固化剂还包括粉煤灰。所述固化剂中添加有减水剂、早强剂。所述砂类骨料是砂、碎石中的一种或两种组合形成的粗细骨料。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种预加骨料搅拌桩的地基加固方法，适用于软土或松软土地基，包括以下步骤首先通过机械向地基中灌入砂类骨料形成砂桩，然后再通过机械叶片对砂桩及其周边地基土进行搅拌，同时加入固化剂，使地基土、砂类骨料和固化剂混合均匀形成桩体来加固地基，并且桩与桩间土一起构成复合地基。
2. 根据权利要求1所述的预加骨料搅拌桩的地基加固方法，其特征在于，通过振动、锤击、冲击、静压或螺旋输送中的一种或几种工艺方法的组合向地基中灌入砂类骨料形成砂桩。
3. 根据权利要求1所述的预加骨料搅拌桩的地基加固方法，其特征在于，掺砂量根据需要任意添加，添加量达到土重的15%以上。
4. 根据权利要求1所述的预加骨料搅拌桩的地基加固方法，其特征在于，所述固化剂包括浆状和粉状的水泥或石灰中的一种或两种组合。
5. 根据权利要求4所述的预加骨料搅拌桩的地基加固方法，其特征在于，所述固化剂还包括粉煤灰。
6. 根据权利要求4所述的预加骨料搅拌桩的地基加固方法，其特征在于，所述固化剂中添加有减水剂、早强剂。
7. 根据权利要求1所述的预加骨料搅拌桩的地基加固方法，其特征在于，所述砂类骨料是砂、碎石中的一种或两种组合形成的粗细骨料。
全文摘要
本发明公开了一种预加骨料搅拌桩的地基加固方法，适用于软土或松软土地基，首先通过机械向地基中灌入砂类骨料形成砂桩，然后再通过机械叶片对砂桩及其周边地基土进行搅拌，同时加入固化剂，使地基土和砂类骨料混合均匀凝结形成桩体来加固地基，桩与桩间土一起构成复合地基，达到加固软弱地基的目的。事先在地基中加入砂类骨料，可大幅度提高和控制加入砂的配合比，保证成桩的强度、质量和适宜的刚度，是一种低成本、高可靠度、易于调整控制、适应性广、技术经济性好的地基处理方法。
文档编号E02D5/46GK101793021SQ20101012841
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者徐常晟, 徐玉杰, 武振亚, 武永新, 祁鹏宇, 陈宜 申请人:徐玉杰