专利名称：一种控制刚性桩复合地基工后沉降的方法
技术领域：
本发明属于刚性桩复合地基技术领域，涉及ー种控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法。
背景技术：
刚性桩复合地基在我国土木工程中得到广泛的应用。它具有沉降量小、承载カ高、稳定快、エ期短、价格低廉等特点，取得了较好的经济效益和社会效益。但工程中问题不少，大多是由于沉降过大，特别是不均匀沉降过大引起基础结构沉降、桩基损坏等工程事故，有的工程须花费大量资金进行基础补救加固甚至被迫拆除。目前在道路工程中，已有ー些控制エ后沉降的方法，例如桩-网复合地基、后处 理技术等，但对于高层建筑和ー些有特殊要求的建筑物和构筑物，还没有好的方法进行控制。对于有特殊要求的构筑物或建筑物，通常沉降量和差异沉降量的控制是关键的问题。刚性桩复合地基エ后当桩间土孔隙水的減少，固结沉降，桩间土承载カ降低，荷载向桩身转移，桩顶应カ急剧増大，且对桩体产生负摩阻区也増大，会引起桩的附加下沉。当部分桩间土凹陷时，将出现不均匀沉降。目前减少刚性桩复合地基エ后沉降的方法，就是通过提高置換率，减小桩间距，增加桩体刚度及増加桩长。这些方法，都存在不同的缺陷减少复合地基沉降效果均不明显，工程投资却显著增加；加固区下卧层土体中的附加应力值增大；加大了制桩的难度，且违背了采用复合地基的初衷充分利用天然地基的承载力，桩土共同工作，达到既满足承载カ的要求，又比较经济的目的。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，通过块石预备墩的设置，控制刚性桩复合地基由于土体固结引发的エ后不均匀沉降，该方法具有经济合理，施工方法简单的优势。本发明是通过以下技术方案来实现ー种控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，在刚性桩复合地基的桩间土中设置由碎石块组成的块石预备墩，块石预备墩设置在刚性桩复合地基加固最薄弱的之处。若刚性桩以四边形布桩，相邻的四个刚性桩构成四边形，块石预备墩设置在四边形的中心位置。若刚性桩以三角形布桩，相邻的三个刚性桩构成三角形，块石预备墩设置在三角形的中心位置。所述的块石预备墩由碎石块堆砌成圆柱状。所述的块石预备墩的高度为刚性桩桩径的2 4倍。所述的块石预备墩的墩顶标高与刚性桩的桩顶标高相等由于块石预备墩压缩量等于鼓胀量，块石预备墩的直径可根据软土或欠固结土的厚度和状态在O. I 2m之间选择。所述的碎石块为表面粗糙、有棱角、质地坚硬的碎石料。所述的碎石料的直径为60 200mm。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果本发明提供的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，通过在刚性桩复合地基的桩间土中设置由碎石块组成的块石预备墩，利用块石预备墩发生鼓胀效应“自组织”形成“挡土墙”，去约束塌落拱的尺度扩张，切断数个小塌落拱的相互串通合并的路径，自动控制不均匀坍塌，让桩间土凹陷所形成的空洞效应和许多的亚稳态，以块石微拱桥的方式得到转化，从而減少变形对褥垫层的影响，达到维护褥垫层中骨架链的目的，以避免エ后基础与桩间土的分离，減少桩间土变形对褥垫层的影响，从而能够达到控制エ后沉降尤其是不均匀 沉降的目的。本发明提供的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，对于沉降的控制还在于I)石预备墩就设置在最薄弱处，在刚性桩复合地基中，桩体对桩间土具有侧向和竖向约束作用，能使得桩间土侧向变形减少，竖向变形也受到牵制，但离开桩体较远处，桩间土受到的约束必然会减小，这也是复合地基加固最薄弱处，是当土体发生固结沉降时，易于使上部褥垫层出现塌落拱的地方，也是石预备墩设置的地方。2)设置块石预备墩之后能够达到①当块石预备墩的桩体刺入褥垫层吋，块石预备墩侧向挤压，地基加固薄弱处的桩间土受到挤密处理；②当桩间土出现凹陷，块石预备墩横向鼓胀，“自组织”形成块石拱结构，约束了由于桩间土凹陷，褥垫层材料随动塌陷，抑制了塌落拱的尺度扩张，切断数个小塌落拱的相互串通合并的路径，形成对坍塌的控制，使桩间土继续分担荷载；③由于散体材料组成的结构具有变形分布显著不连续的特征，局部位移可随垫层厚度而减弱、逐渐消失，所以只要桩间土的凹陷面积受到限制，其上部褥垫层中的响应会迅速减小，直至消失。3)块石预备墩由碎石块组成，其优点是易于自组织搭拱，承担上部荷载，而且可以就地取材，经济合理，施工方法简单。
本发明提供的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，通过块石预备墩的设置来控制エ后沉降，无需提高桩体置換率，自动控制应カ比的増大；而且地基设计中无需考虑块石预备墩的存在，刚性桩的桩距可以选大值。
图I为本发明的刚性桩四边形布置时块石预备墩平面布置图；图2为本发明的刚性桩三边形布置时块石预备墩平面布置图；其中；1为刚性桩；2为块石预备墩；图3为褥垫层材料中塌落拱特性；图4-1 4-3为不同载荷情况下桩间土固结沉降时块石预备墩鼓胀示意图；图4-1为当上部荷载P=O时的情况；图4-2为当上部荷载作用吋，刚性桩分别向褥垫层与下卧层刺入，块石预备墩被压缩，起到横向挤密作用；图4-3为当桩间土固结沉降，块石预备墩鼓胀。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明做进ー步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。一种控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，在刚性桩复合地基最薄弱的地方，设置一个块石预备墩在刚性桩复合地基的桩间土中设置由碎石块组成的块石预备墩，块石预备墩设置在刚性桩复合地基加固最薄弱的之处。所述的最薄弱的之处的确定为在刚性桩复合地基中，桩体对桩间土具有侧向和竖向约束作用，能使得桩间土侧向变形減少，竖向变形也受到牵制，但离开桩体较远处，桩间土受到的约束必然会减小，这也是复合地基加固最薄弱处，是当土体发生固结沉降时，易于使上部褥垫层出现塌落拱的地方，也是块石预备墩设置的地方。參见图1，若刚性桩I以四边形布桩，相邻的四个刚性桩I构成四边形，块石预备墩、2设置在四边形的中心位置。參见图2，若刚性桩I以三角形布桩，相邻的三个刚性桩I构成三角形，块石预备墩2设置在三角形的中心位置。块石预备墩设置在桩间土中，一般与地平面平齐。只要相邻的刚性桩构成四边形或三角形，就在其中心设置块石预备墩。设置块石预备墩目的在于①当桩间土凹陷时，由于塌落拱类似于Terzaghi所描述的的陷阱门(图3所示)，因此，只要桩间土的变形面积受到限制，其上砂石褥垫层中的响应会迅速减小，直至消失，从而减少基础底面上的塌落拱现象。②块石预备墩与刚性桩的桩头可设同一标高，当加载石预备墩后，桩体刺入褥垫层，块石预备墩侧向挤压，薄弱处的桩间土受到挤密处理(图4-2所示)③当桩间土软弱土层处出现凹陷，块石预备墩必然出现鼓胀效应填补部分凹陷(图4-3所示)，减小塌落拱的尺度和数量，从而减少了应力集中。而至于块石预备墩的组成、形状，下面分别具体说明块石预备墩一般为圆柱形，块石预备墩的墩顶标高与刚性桩的桩顶标高相等，或者由于其最大轴カ发生在桩的顶部，块石预备墩长可取2 4Xd(d为刚性桩的桩径)；由于块石预备墩压缩量等于鼓胀量，根据软土或欠固结土的厚度和状态。组成块石预备墩的碎石块为表面粗糙、有棱角、质地坚硬的碎石料，尤其是直径为60 200mm的碎石料，既具有就地取材、经济合理的优势，又利于自组织搭拱，承担上部荷载。以上所述，仅是本发明的块石预备墩的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述掲示的块石预备墩在刚性桩复合地基的桩间土中设置的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，在刚性桩复合地基的桩间土中设置由碎石块组成的块石预备墩，块石预备墩设置在刚性桩复合地基加固最薄弱的之处。
2.如权利要求I所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，若刚性桩以四边形布桩，相邻的四个刚性桩构成四边形，块石预备墩设置在四边形的中心位置。
3.如权利要求I所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，若刚性桩以三角形布桩，相邻的三个刚性桩构成三角形，块石预备墩设置在三角形的中心位置。
4.如权利要求I 3任何一项所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的块石预备墩的高度为刚性桩桩径的2 4倍。
5.如权利要求I 3任何一项所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的块石预备墩的墩顶标高与刚性桩的桩顶标高相等。
6.如权利要求I 3任何一项所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，由于块石预备墩压缩量等于鼓胀量，块石预备墩的直径可根据软土或欠固结土的厚度和状态在O. I 2m之间选择。
7.如权利要求I 3任何一项所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的碎石块为表面粗糙、有棱角、质地坚硬的碎石料。
8.如权利要求I 3任何一项所述的控制刚性桩复合地基エ后沉降的方法，其特征在于，所述的碎石料的直径为60 200mm。
全文摘要
本发明公开了一种控制刚性桩复合地基工后沉降的方法，在刚性桩复合地基的桩间土中设置由碎石块组成的块石预备墩，块石预备墩设置在刚性桩复合地基加固最薄弱的之处。通过在刚性桩复合地基的桩间土中设置由碎石块组成的块石预备墩，利用块石预备墩发生鼓胀效应“自组织”形成“挡土墙”，去约束塌落拱的尺度扩张，切断数个小塌落拱的相互串通合并的路径，自动控制不均匀坍塌，让桩间土凹陷所形成的空洞效应和许多的亚稳态，以块石微拱桥的方式得到转化，从而减少变形对褥垫层的影响，达到维护褥垫层中骨架链的目的，以避免工后基础与桩间土的分离，减少桩间土变形对褥垫层的影响，从而能够达到控制工后沉降尤其是不均匀沉降的目的。
文档编号E02D3/00GK102704457SQ20121018677
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者慕青松, 蒋红英, 鲁进步 申请人:西京学院