专利名称：用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构及其墩壳法施工方法
技术领域：
本发明涉及建筑地基处理领域。特别是一种对盐渍土软弱地基处理方法，尤其适用于对不排水抗剪强度小于20kPa的盐渍土地基处理，提高地基的承载力和稳定性。
背景技术：
任何建(构)筑物都要建在地基之上，所以，地基质量直接影响建筑物的安全。中国西北的盐湖地区赋存丰富的化工和稀土资源，在其附近修路、开采和建厂需要有良好的地基，这里某些地区的盐渍土是由饱和卤水的粉土或粉质粘土组成，属于工程性能差，抗剪强度小，承载力较低的软弱地基。满足不了建筑设计要求，需要进行人工处理。处理方法的选用除了满足建筑物对地基的要求外，还取决原地基土层的力学性质，软弱地基土作为建筑地基普遍都需要处理和改造。尽管目前建筑业者研究和发明许多处理方法，但软弱地基处理方法从技术和经济上还满足不了建筑设计要求；对不排水抗剪强度Cu < 20kPa，软塑 流塑状态的盐渍土地基处理方法较少，尤其盐湖地区的湖积的粘性土，不但土的力学性能差，又对主要建筑材料(混凝土和钢材)具有强腐蚀作用，这种地基的处理方法就更少。本发明就针对这一课题，研究和试验出“碎石礅与加筋碎石垫层处理软弱盐渍土地基的方法即礅壳法”。目前，对软弱盐渍土地基处理主要方法有
1、碎石桩法，在软弱地基处理中使用普遍，由于桩周土对桩的围限力小，复合地基承载力提高有限，尤其把盐渍土软弱地基承载力提高到最大，也只是原地基土承载力的一倍，在流塑状态的盐渍土地基中承载力只能提高50%，并且施工后地基土恢复时间较长(3 4个月)。2、强夯法和强夯置换法，软弱盐渍土地基的地基土都是饱和土，含水量高，此法不但起不到对地基土的压缩和挤密作用，反而易形成“橡皮土”，加固深度和承载力提高更是有限。3、碎石裹体桩法，在青海省察尔汗盐湖地区已被广泛应用，由于桩径小，桩体夯实受限，所以桩体的强度不易提高，对于要求复合地基承载力特征值大于350kPa的建筑地基不易实现。用上面两种方法处理不排水抗剪强度Cu < 地基土，要将地基承载力特征值提高到大于350kP以上都比较困难。其他方法如深层搅拌水泥桩、CRi桩和粉煤灰桩等在盐渍土的软弱地层中应用，都会因为卤水的强腐蚀而受限无法采用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构，及其墩壳法的施工方法，满足建筑设计要求，又经济、安全、可行的处理不排水抗剪强度小于20kPa的盐渍土地基的方法，提高地基的承载力和稳定性。为了实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种用于软弱盐渍土地基的碎石墩
3壳结构，包括碎石墩、碎石与土工格栅形成的壳体，其中，碎石墩在地基中按照满堂布置，墩柱体呈“糖葫芦”状，碎石墩径大于施工碎石墩用护管的外径15%_35%，碎石与土工格栅形成的壳体包括在碎石墩顶部依次铺设的第一层碎石夯实层，第一层土工格栅，第二层碎石夯实层，第二层土工格栅，第三层碎石夯实层，土工格栅为高分子材料。进一步，土工格栅为聚乙烯或聚丙烯制成。可替换的，碎石与土工格栅形成的壳体包括在碎石墩顶部仅依次铺设的第一层碎石夯实层，第一层土工格栅，第二层碎石夯实层，或者依次铺设的第一层碎石夯实层，第一层土工格栅，第二层碎石夯实层，第二层土工格栅，第三层碎石夯实层，第三层土工格栅，第四层碎石夯实层。上述用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构的施工方法采用墩壳法，主要包括以下施工步骤
①在原地基上用柱锤夯扩机成孔，由跟管护壁，将夯礅护管夯振入地基中的设计标
尚；
提起夯锤；
③向礅孔中注入一定量的碎石骨料；
④将直径小于护管内径的柱锤夯扩下入孔中进行夯击；
⑤夯扩到护管底端标高时填再一定的碎石料； 上提护管至新填料柱体的1/2处；
用柱锤进行夯扩直至夯扩到护管底部； 再填充一定的碎石料；
@重复⑤ 直到施工达到顶部设计标高，密实的碎石礅形成；
⑩按设计礅距要求将地基满堂的碎石礅施工完成后，平整碎石礅顶部并铺设第一层碎石并夯实；
O铺设第一层土工格栅，再铺设第二层碎石并夯实；
铺设第二层土工格栅之后在其上铺设第三层碎石并夯实，在软弱盐渍土地基上形成碎石与土工格栅形成的壳。
本发明的优点和效果是
经过试验和工程实践与背景技术比较，礅壳法处理软弱盐渍土地基的方法主要优点一是通过柱锤夯将碎石料夯挤到软弱盐渍土地基中，形成直径较大的密实的碎石礅柱。由于软弱盐渍土地基受到较强的挤压和夯实作用，使地下水饱和的盐渍土层中的土颗粒的结合水变成自由孔隙水，产生超静孔隙水压力，破坏原地基土的颗粒结构，夯扩的冲击波的作用和孔隙水压力的劈裂作用，使软弱盐渍土地层产生大量微小裂隙，土体中孔隙水从裂隙中挤压排出到碎石礅中，通过碎石礅排出地表，使盐渍土地层的土体密度加大和固结，强度将大大提高；同时，通过夯扩将盐渍土置换成碎石礅，在盐渍土地基中形成直径较大的碎石礅柱，这种碎石礅直径和密度远大于碎石桩，不会像碎石桩那样被顶部作用力作用产生变形或破碎，以至于消散。碎石礅柱既是地基土固结的完整的排水导水通道，又是支撑建筑基础垂直作用力的礅柱。在地基土中布设若干碎石礅柱与原地基土组成复合地基，可以较大的提高地基的垂直承载力。由于碎石礅柱是按一定的间距设计夯扩形成，桩礅间的土体的密度变化是距离礅柱体越远越小，对于地基土的横向而言它是一个不均勻的地基土体，碎石礅柱的垂直承载力远大于礅间土。为了调节碎石礅柱和礅间土受力的不均勻性，在其顶部铺设土工格栅碎石垫层，垫层厚度300 500mm，中间铺设1 3层土工格栅。土工格栅具有抗腐蚀，抗老化，抗拉强度高的优点，它将碎石垫层链接成一体形成柔性壳体，这层壳体是地基的横向加固体，将建筑地基的主要作用力调节到礅柱上，土工格栅碎石垫层，不仅可以提高地基的垂直承载力，还增加地基土的剪切强度，减少地基的不均勻沉降。碎石礅柱与土格栅碎石垫层的联合作用而形成的复合地基方法，称为“礅壳法处理软弱盐渍土地基的方法”。通过在察尔汗盐湖地区软弱盐渍土地基中的试验和计算结果证明处理后的复合地基承载力可以比原地基承载力提高4 5倍，沉降量减少2 3倍，加固效果优于其他方法。
图1 用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构示意图。图2-12 墩壳法施工流程示意图。附图标记1、墩壁；2、第一层土工格栅；3、第二层土工格栅；4、盐渍土 ；5、碎石料； 6、第一层碎石夯实层；7、第二层碎石夯实层；8、第三层碎石夯实层；9、碎石墩。
具体实施例方式下面结合具体实施案例对本发明具体说明如下如图1用于软弱盐渍土 4地基的碎石墩壳结构示意图所示，包括碎石墩9、碎石与土工格栅形成的壳体，其中，碎石墩在地基中按照满堂布置，墩柱体呈“糖葫芦”状，碎石墩径大于施工碎石墩用护管的外径15%-35%， 碎石与土工格栅形成的壳体包括在碎石墩顶部依次铺设的第一层碎石夯实层6，第一层土工格栅2，第二层碎石夯实层7，第二层土工格栅3，第三层碎石夯实层8，土工格栅为高分子材料，可优选土工格栅为聚乙烯或聚丙烯制成，根据实际地基承载力的需求碎石与土工格栅形成的壳体也可以在碎石墩顶部仅依次铺设的第一层碎石夯实层6，第一层土工格栅 2，第二层碎石夯实层7，或者依次铺设的第一层碎石夯实层6，第一层土工格栅2，第二层碎石夯实层7，第二层土工格栅3，第三层碎石夯实层8，第三层土工格栅，第四层碎石夯实层。施工用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构主要采用墩壳法，包括以下施工步骤(参见图 2-12)在原地基上用柱锤夯扩机成孔，由跟管护壁，将夯礅护管夯振入地基中的设计标高 (参见图2-图3);提起夯锤；如图4所示，向礅孔中注入一定量的碎石骨料；将直径小于护管内径的柱锤夯扩下入孔中进行夯击；夯扩到护管底端标高时填再一定的碎石料；上提护管至新填料柱体的1/2处；用柱锤进行夯扩直至夯扩到护管底部(参见图5);再填充一定的碎石料5 ；如图6-7所示，重复上述施工步骤直到施工达到顶部设计标高，密实的碎石礅形成， 碎石礅柱的直径经过夯扩，一般大于护管的直径15% 35%，地基土质愈软夯扩直径愈大， 将在地基中形成密度较大的碎石礅柱，按设计礅距要求将地基中满堂的碎石礅施工完成， 其中按照正三角形或正方形满堂布置施工碎石礅柱，施工碎石礅柱的间距将依据地基土的孔隙度和现场试验设计；碎石礅柱的长度，依据加固处理地基土层的厚度和承载力的大小设计；如图8-12所示，然后平整碎石礅顶部并铺设第一层碎石并夯实，接着铺设第一层土工格栅，再铺设第二层碎石并夯实；然后铺设第二层土工格栅之后在其上铺设第三层碎石并夯实，在软弱盐渍土地基上形成碎石与土工格栅形成的壳。一般碎石夯实层的总设计厚度为300 500mm，在其中可铺设1 3层土工格栅，根据原地基土工程特性和设计地基承载力特征值选择土工隔栅的型号，碎石分层铺设和压实，即形成一层柔性碎石与土工格栅形成的壳，碎石礅、碎石与土工格栅形成的柔性壳体构成礅壳形的复合地基。
权利要求
1.一种用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构，其特征在于包括碎石墩(9)、碎石与土工格栅形成的壳体，其中，碎石墩(9)在地基中按照满堂布置，墩柱体呈“糖葫芦”状，碎石墩径大于施工碎石墩用护管的外径15%-35%，碎石与土工格栅形成的壳体包括在碎石墩(9) 顶部依次铺设的第一层碎石夯实层(6)，第一层土工格栅(2)，第二层碎石夯实层(7)，第二层土工格栅(3)，第三层碎石夯实层(8)，土工格栅为高分子材料。
2.根据权利要求1所述的用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构，其特征在于土工格栅为聚乙烯或聚丙烯制成。
3.根据权利要求1所述的用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构，其特征在于可替换的，碎石与土工格栅形成的壳体包括在碎石墩(9)顶部仅依次铺设的第一层碎石夯实层 (6)，第一层土工格栅(2)，第二层碎石夯实层(6)，或者依次铺设的第一层碎石夯实层(6)， 第一层土工格栅(2)，第二层碎石夯实层(7)，第二层土工格栅(3)，第三层碎石夯实层，第三层土工格栅，第四层碎石夯实层。
4.根据权利要求1所述的用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构的施工方法，其特征在于采用墩壳法，主要包括以下施工步骤C在原地基上用柱锤夯扩机成孔，由跟管护壁，将夯礅护管夯振入地基中的设计标高； 提起夯锤；③向礅孔中注入一定量的碎石料(5)； 将直径小于护管内径的柱锤夯扩下入孔中进行夯击； S夯扩到护管底端标高时填再一定的碎石料(5)； 上提护管至新填碎石料柱体的1/2处； C用柱锤进行夯扩直至夯扩到护管底部； S再填充一定的碎石料； 重复e 直到施工达到顶部设计标高，密实的碎石礅(9)形成； O按设计礅距要求将地基满堂的碎石礅(9)施工完成后，平整碎石礅(9)顶部并铺设第一层碎石并夯实；O铺设第一层土工格栅(2)，再铺设第二层碎石并夯实；G铺设第二层土工格栅(3)之后在其上铺设第三层碎石并夯实，在软弱盐渍土(4)地基上形成碎石与土工格栅形成的壳。
全文摘要
本发明涉及一种用于软弱盐渍土地基的碎石墩壳结构及其墩壳法施工方法，包括包括碎石墩、碎石与土工格栅形成的壳体，其中，碎石墩在地基中按照满堂布置，墩柱体呈“糖葫芦”状，碎石与土工格栅形成的壳体包括碎石夯实层及土工格栅。经“礅壳法”处理后的复合地基承载力，尤其适用于不排水抗剪强度小于20kPa的盐渍土地基处理，可以比原地基承载力提高4～5倍，沉降量减少2～3倍，加固效果优于其他方法。
文档编号E02D3/08GK102444112SQ201110282039
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者黄明 申请人:陕西长嘉实业发展有限公司