专利名称：软土地基lcsg桩与真空预压联合处理方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于软土地基处理领域，涉及一种软土地基长芯混凝土复合碎石桩 (Long-Concrete Short-Gravel桩，以下简称“LCSG桩”)与真空预压联合处理方法及其装置。
背景技术：
目前，沿海地区越来越多的高层建筑、高速公路、机场、码头、厂房、仓库、油管等构筑物修建在深厚的软土地基上。这类构筑物承受的上部荷载很大，并且对沉降非常敏感。沿海软土地基通常具有含水率大、孔隙比大、强度底、固结速度慢等特点；有的则在动力荷载作用下容易产生液化，丧失承载能力。上部构筑物施工完毕后，软土地基通常会有一个历时3至 5年甚至更长时间的竖向沉降和侧向变形过程，这将严重影响上部构筑物的使用，有必要对天然软土地基进行加固处理。大面积加固软土地基通常采用堆载预压法和真空预压法，这两种方法均能使地基强度提高、并提前完成一定的沉降量。堆载预压法是在构筑物建造使用之前，通过临时堆填堆载材料增加土体总应力，进而对地基施加预压；但其需要大量的土体、块石等堆载材料， 且容易在靠近地表处产生较大的侧向变形导致地基失稳，在实际工程的推广应用中受到了一定的限制。真空预压法是通过抽真空，在土体总应力不变的情况下降低孔隙水压力、增加土体有效应力，靠内外压力差产生预压效果，将土中的孔隙水排出；但其预压力一般在 SOltfa左右，预压效果偏小，工期较长，也不能满足上部构筑物的使用要求。无论是堆载预压还是真空预压，它们对软土地基承载力的提高均是有限的，很多情况下无法满足上部较大荷载或特殊使用功能的要求。
发明内容
为弥补传统真空预压地基处理方法的不足，本发明的第一方面目的是提供一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于包括由若干LCSG桩组成的桩基层，所述的LCSG桩包括混凝土桩芯，以及设置于混凝土桩芯外围的碎石桩套，水平垫层设置于桩基层的上方，真空预压系统设置于水平垫层的上方。进一步地
所述的LCSG桩，混凝土桩芯的长度大于碎石桩套的长度。混凝土桩芯的直径为0.細、长度为20. Om,碎石桩套的直径为0. 5m、长度为12m， LCSG桩之间的间距为2. 5m。混凝土桩芯的直径为0. 6m、长度为30. Om,碎石桩套的直径为0. 8m、长度为20m， LCSG桩的间距为3. 0m。所述的水平垫层采用中砂或者粗砂，水平垫层厚度为0. 3 0. 5m,在整个地基范围内铺设。真空预压系统包括真空预压管路及密闭装置、真空泵，真空预压管路及密闭装置铺设于水平垫层的上方，真空泵与真空预压管路相连。所述的真空预压管路采用外包90g/m2无纺土工布的滤管，所述的密闭装置采用工
3厂热合一次成型密封橡胶膜或者PVC密封膜。所述的真空泵采用射流真空泵，每台射流真空泵控制面积为800m2，在密封膜下真空度持续10天达到80 kPa以上。本发明另一方面提供一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理方法，包括以下步骤
1、在软土地基表面铺设水平褥垫层；
2、在铺设好水平褥垫层的软土地基上，采用沉管法在同一位置先后施打不同深度的碎石和混凝土，形成碎石桩套和混凝土桩芯，碎石桩套围绕在混凝土桩芯的上部外侧，形成 LCSG桩；LCSG桩依次打设完成后，逐桩补足地表的水平垫层；
3、在水平垫层上铺设真空预压管路及密闭装置，并通过真空泵进行真空预压加载，预压加载完成后，完成地基处理工作。进一步地
步骤2中所述的打设LCSG桩，先通过沉管法打设碎石桩至其设计标高；再通过沉管法在原位打设混凝土桩芯至其设计标高，同时把先打设的碎石桩体挤成环绕在混凝土桩芯上部周围成圆环形桩套，组成LCSG桩。本发明的有益效果为本发明的LCSG桩体具有承载、限制侧向变形、竖向加筋、防止液化的作用，同时对地基土有挤密作用，其碎石桩套兼作真空预压的竖向加压通道，减少了传统真空预压的竖向排水体施工程序；水平垫层主要具有传递表层真空压力和调整桩与桩间土应力分布的作用；真空预压主要具有预压固结、加速排水、减少工后沉降的作用。本发明具有控制总沉降、减小侧向变形、防止液化、消除快速加载引起的地基剪切破坏等作用；设备简单、降低成本并能合理的缩短建设工期。
图1是本发明软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置的示意图。图中1是混凝土桩芯；2是碎石桩套；1和2共同形成LCSG桩；3是水平垫层；4是真空预压管路及密闭装置；5是真空泵。
具体实施例方式
实施例1
如图1所示，图1为本实施例的一种软土地基LCSG桩与堆载预压联合处理方装置，所述的联合处理装置包括
桩基层，桩基层包括若干LCSG桩，每根LCSG桩包括由圆柱形混凝土灌注而成的混凝土桩芯1，与混凝土桩芯1浇筑在一起的碎石桩套2，混凝土桩芯1和碎石桩套2组成LCSG桩， 混凝土桩芯1的长度大于碎石桩套2的长度；本实施例中LCSG桩的混凝土桩芯1的直径为 0.細、长度为20. 0m，碎石桩套2的直径为0. 5m、长度为12m，LCSG桩之间的间距为2. 5m。水平垫层3 ；水平垫层3采用粗砂，厚度为0. 3m，在整个地基范围内铺设；
真空预压系统，包括预压管路及密闭装置4、真空泵5 ；真空预压管路及密闭装置4分别采用外包90g/m2无纺土工布的滤管和在工厂热合一次成型密封橡胶膜；真空泵5采用射流真空泵，每台控制面积为800m2，在密封膜下真空度持续10天达到80 kPa以上。本实施例的软土地基LCSG桩与真空预压联合处理方法，包括如下步骤 1、在软土地基表面铺设水平垫层3 ；2、通过沉管法打设碎石桩至其设计标高；
3、通过沉管法在原位(步骤二打桩处)打设混凝土桩芯1至其设计标高，同时把步骤二打设的碎石桩体挤成环绕在混凝土桩芯1上部周围的圆环形桩套2，形成LCSG桩(1+2)；
4、在场地不同处按照设计位置依次打设LCSG桩；
5、在打好LCSG桩的地基上铺设真空预压管路及密闭装置4；
6、通过真空泵5进行真空预压加载，预压排水至设计要求后，完成地基处理工作。本处理方法具有控制总沉降、减小侧向变形、防止液化、消除快速加载引起的地基剪切破坏等作用；设备简单、降低成本，并能将工期缩短1/3左右。实施例2:
本实施例的一种软土地基LCSG桩与堆载预压联合处理装置和方法同实施例1，区别在于本实施例中LCSG桩的混凝土桩芯1的直径为0. 6m、长度为30. 0m，碎石桩套2的直径为 0. 8m、长度为20m，LCSG桩的间距为3. Om ；水平垫层3采用中砂，水平垫层厚度0. 5m，在整个地基范围内铺设；真空预压管路及其密闭设施预压系统4采用外包90g/m2无纺土工布的滤管和PVC密封膜；真空泵5采用射流真空泵，每台控制面积设为800m2。同时要求密封膜下真空度持续10天达到80 kPa以上。本处理方法具有控制总沉降、减小侧向变形、防止液化、消除快速加载引起的地基剪切破坏等作用；设备简单、降低成本，并能将工期缩短1/3左右。
权利要求
1.一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于包括由若干LCSG桩组成的桩基层，所述的LCSG桩包括混凝土桩芯，以及设置于混凝土桩芯外围的碎石桩套， 水平垫层设置于桩基层的上方，真空预压系统设置于水平垫层的上方。
2.根据权利要求1所述的一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于所述的LCSG桩，混凝土桩芯的长度大于碎石桩套的长度。
3.根据权利要求1所述的一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于所述的LCSG桩，混凝土桩芯的直径为0.細、长度为20. Om,碎石桩套的直径为0. 5m、长度为12m, LCSG桩之间的间距为2. 5m。
4.根据权利要求1所述的一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于所述的LCSG桩，混凝土桩芯的直径为0. 6m、长度为30. Om,碎石桩套的直径为0. Sm、长度为20m, LCSG桩的间距为3. Om0
5.根据权利要求1所述的一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于所述的水平垫层采用中砂或者粗砂，水平垫层厚度为0. 3 0. 5m。
6.根据权利要求1所述的一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于所述的真空预压系统包括真空预压管路及密闭装置、真空泵，真空预压管路及密闭装置铺设于水平垫层的上方，真空泵与真空预压管路相连。
7.根据权利要求6所述的一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于所述的真空预压管路采用外包90g/m2无纺土工布的滤管，所述的密闭装置采用橡胶密封膜或者PVC密封膜。
8.根据权利要求6所述的一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于所述的真空泵采用射流真空泵，每台射流真空泵控制面积为800m2，在密封膜下真空度持续10天达到80 kPa以上。
9.一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理方法，包括以下步骤(1)、在软土地基表面铺设水平褥垫层；(2)、在铺设好水平褥垫层的软土地基上，采用沉管法在同一位置先后施打不同深度的碎石和混凝土，形成碎石桩套和混凝土桩芯，碎石桩套围绕在混凝土桩芯的上部外侧，形成 LCSG桩；LCSG桩依次打设完成后，逐桩补足地表的水平垫层；(3)、在水平垫层上铺设真空预压管路及密闭装置，并通过真空泵进行真空预压加载， 预压加载完成后，完成地基处理工作。
10.根据权利要求9所述的一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理方法，其特征在于步骤2中，打设LCSG桩，先通过沉管法打设碎石桩至其设计标高；再通过沉管法在原位打设混凝土桩芯至其设计标高，同时把先打设的碎石桩体挤成环绕在混凝土桩芯上部周围成圆环形桩套，组成LCSG桩。
全文摘要
本发明公开了一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理方法及其装置，包括LCSG桩、水平垫层和真空预压系统。所述的LCSG桩由较长的混凝土桩芯和较短的碎石桩套组成，且桩芯与碎石桩套浇注在一起；碎石桩套的长度为混凝土桩芯长度的1/2~2/3。所述的水平垫层由中、粗砂组成；所述的真空加压系统包括真空泵、预压管路及密闭装置等，该系统中不再单独设置其它竖向排水通道和真空加压管路，该部分功能由LCSG桩的碎石桩套实现。本发明具有控制总沉降、减小侧向变形、防止地基土液化、消除快速加载引起的地基剪切破坏等作用；设备简单、降低成本并能合理的缩短建设工期。
文档编号E02D3/10GK102304913SQ20111018449
公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者王伟 申请人:绍兴文理学院