一种刚性桩复合地基及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种刚性桩复合地基，包括刚性桩和铺设于刚性桩顶部的褥垫层，刚性桩包括内壁层和套设在内壁层外侧的挖孔护壁层以及填充在内壁层中的填充料；内壁层为筒状结构，包括内壁钢筋骨架和内壁混凝土层；挖孔护壁层包括护壁钢筋和护壁混凝土层。本发明提供的刚性桩复合地基中，刚性桩由内壁层和挖孔护壁层形成筒状的空心薄壁结构，作为主要受压的复合地基来说，在使用等量的材料情况下，本发明中的空心薄壁结构的直径更大，在桩身承载力满足要求的前提下，提高了桩侧土体的侧阻力，从而更进一步提高了复合地基的承载能力，且施工简便，适应性强，节能高效。本发明还公开了一种用于建造上述刚性桩复合地基的施工方法。
【专利说明】一种刚性粧复合地基及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑施工【技术领域】，特别涉及一种刚性桩复合地基。本发明还涉及一种用于建造上述刚性桩复合地基的施工方法。
【背景技术】
[0002]目前复合地基中所采用的桩型大体可以分为两种:散体桩和刚性桩。其中，散体粧包括旋喷粧、砂石粧等，其应用在复合地基中，地基的承载力提闻不是很大；刚性粧包括CFG桩(CFG桩是Cement Fly-ash Gravel的缩写,意为水泥粉煤灰碎石桩)、水泥土桩、素混凝土桩等，其特点是桩身强度高，可以满足高承载力的要求。
[0003]但是现有的刚性桩为实心桩，而实际工作过程中，刚性桩的中心部位承受的载荷较小，因此，实心桩的材料不能充分发挥其作用，造成一定的材料浪费，并且刚性桩的桩径都较小，不能充分利用桩侧土体的侧阻力，且如果场地在设计确定的持力层以上有深厚的相对承载力较低的覆盖层，则会造成桩体长度过长，从而造成极大的浪费，且适应性较差。
[0004]综上所述，在满足承载力要求的前提下，如何有效节约成本，避免资源浪费，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种刚性桩复合地基，在使用等量材料的前提下，充分发挥刚性桩的承载能力，同时，增大桩侧土体的侧阻力，从而进一步提高复合地基的承载力。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种用于建造上述刚性桩复合地基的施工方法。
[0007]为达到上述目的，本发明提供以下技术方案:
[0008]一种刚性桩复合地基，包括刚性桩和铺设于所述刚性桩顶部的褥垫层，所述刚性桩包括内壁层和套设在所述内壁层外侧的挖孔护壁层以及填充在所述内壁层内部的填充料；所述内壁层为筒状结构；所述内壁层包括内壁钢筋骨架和内壁混凝土层；所述挖孔护壁层包括护壁钢筋和护壁混凝土层。
[0009]优选地，上述刚性桩复合地基中，所述填充料为可密实的岩土料或建筑垃圾。
[0010]优选地，上述刚性桩复合地基中，所述内壁钢筋骨架包括长度沿所述刚性桩的轴线方向延伸的多个内壁纵筋和固定约束所述内壁纵筋的内壁箍筋。
[0011]优选地，上述刚性桩复合地基中，所述内壁箍筋环绕固定于所述内壁纵筋的外侧。
[0012]优选地，上述刚性桩复合地基中，所述护壁钢筋包括长度沿所述刚性桩的轴线方向按每米一节分段延伸的护壁纵筋及固定约束所述护壁纵筋的护壁箍筋。
[0013]优选地，上述刚性桩复合地基中，所述护壁箍筋环绕于所述护壁纵筋的外侧。
[0014]优选地，上述刚性桩复合地基中，所述褥垫层为碎石褥垫层。
[0015]优选地，上述刚性桩复合地基中，所述褥垫层的厚度为20cm?30cm。
[0016]本发明还提供了一种刚性桩复合地基的施工方法，包括以下步骤:
[0017]S1、人工挖孔并完成挖孔护壁层，直至设计标高或者进入持力层；
[0018]S2、在挖孔护壁层的内圈填装内壁钢筋骨架，并在内壁钢筋骨架的内侧支设筒形支护模板；
[0019]S3、在所述挖孔护壁层和所述筒形支护模板之间浇筑内壁混凝土层，形成内壁层；
[0020]S4、待内壁层成型后，拆除筒形支护模板，之后向内壁层所围成的空心区域内填充碎石并振捣密实，形成刚性桩；
[0021]S5、在刚性桩顶部铺设厚度为20cm?30cm的碎石褥垫层，形成刚性桩复合地基。
[0022]优选地，在上述的刚性桩复合地基的施工方法中，所述步骤SI中的人工挖孔并形成挖孔护壁层的操作采用从上至下按每米一节分段挖孔和浇筑成型的方法。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024]本发明提供的刚性桩复合地基中，刚性桩由内壁层和挖孔护壁层形成筒状的空心薄壁结构，填充料填充在所述内壁层内部；内壁层由内壁钢筋骨架和内壁混凝土层组成，挖孔护壁层由护壁钢筋和护壁混凝土层组成。本发明中的薄壁碎石芯桩在满足承载力要求的前提下，同等的材料可以设计成更大的直径，由于直径的增大，便增大了桩与桩侧土体的接触面积，从而提高了桩侧土体的侧阻力，有效保证了刚性桩的承载力，另一方面，通过在空心桩孔内填碎石填料，可以达到很好的排水作用，能够一定程度上加速地基固结，从而更进一步提高了复合地基承载力。因此，本发明施工成本低，加固效果显著，适应性强，结构简单，施工方便，易推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明实施例提供的一种刚性桩复合地基的结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例提供的一种刚性桩复合地基的刚性桩的结构示意图；
[0028]图3为图2的俯视图。
[0029]上述图1-图3中，刚性桩1、挖孔护壁层11、护壁纵筋111、护壁箍筋112、护壁混凝土层113、内壁层12、内壁纵筋121、内壁箍筋122、内壁混凝土层123、褥垫层2、碎石填料3。
【具体实施方式】
[0030]本发明的核心是提供了一种刚性桩复合地基，在使用等量材料的前提下，充分发挥了刚性桩的承载力及桩侧土的侧阻力，有效提高了复合地基的承载力。
[0031]本发明还提供了一种用于建造上述刚性桩复合地基的施工方法。
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]请参考图1-图3，图1为本发明实施例提供的一种刚性桩复合地基的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种刚性桩复合地基的刚性桩的结构示意图；图3为图2的俯视图。
[0034]本发明实施例提供了一种刚性桩复合地基，包括刚性桩I和褥垫层2，褥垫层2铺设于刚性桩I的顶部；其中，刚性桩I包括内壁层12和挖孔护壁层11，挖孔护壁层11套设在内壁层12的外侧，内壁层12为筒状结构，即刚性桩I为空心薄壁圆柱结构；内壁层12包括内壁钢筋骨架内壁混凝土层123，挖孔护壁层11包括护壁钢筋及护壁混凝土层113。内壁钢筋骨架为长度方向沿刚性桩I轴线方向延伸的多根钢筋组成，多根钢筋以内壁层12的轴心为圆心周向均匀分布。挖孔护壁层的纵筋为长度方向沿桩轴线方向按每米一节分段延伸。具体的钢筋数量依据刚性桩I的大小及具体受力情况而定，本发明不做具体限定。
[0035]通过上述描述可知，本发明实施例提供的刚性复合地基的刚性桩I由内壁层12和挖孔护壁层11形成筒状的结构，即空心薄壁结构，内壁层12由内壁钢筋骨架和内壁混凝土层123组成，挖孔护壁层11由护壁钢筋和护壁混凝土层113组成，本发明在充分发挥桩体承载力和桩侧土侧阻力的情况下，没有造成材料的浪费，并且在使用等量的材料情况下，本发明中的空心薄壁刚性桩I可以设计成更大的直径，由于直径的增大，便增大了刚性桩I外圈与桩侧土体的接触面积，从而增大了桩侧土体的侧阻力，有效保证了刚性桩I的竖向支撑力，则刚性桩I的长度并不一定要达到设计的持力层，因此，大大节约了材料用量，有效降低了施工成本。
[0036]为了进一步优化刚性桩，本发明实施例中的刚性桩I还包括填充在由内壁层12围成的空心区域内的碎石填料3，孔芯内的碎石填料3不仅增强了刚性桩I薄壁的稳定性和侧向约束力，从而提高了刚性桩I的整体强度，还兼有排水、加速地基土固结的作用，更进一步提高了复合地基的承载力。除了采用碎石填料3之外，还可以将挖孔过程中产生的弃土回填至内壁层12的空心区域内，省去了弃土外运的成本。
[0037]为了提高刚性桩I的受力情况，本实施例中的内壁钢筋骨架包括长度沿刚性桩I的轴线方向延伸的内壁纵筋121及固定连接内部纵筋121的内壁箍筋122。具体的内壁箍筋122可以环绕固定于内壁纵筋121的外侧，多根内壁纵筋121以挖孔护壁层11的轴心为圆心周向均匀分布。多个内壁箍筋122沿刚性桩I的轴线方向均匀分布，其中内壁纵筋121和内壁箍筋122的个数依据刚性桩I的大小及具体受力情况而定，本发明不做具体限定。由于内壁钢筋骨架由内壁纵筋121和内壁箍筋122组成，有效地避免了刚性桩I在使用过程中变形的情况，提高了刚性桩I的使用安全性，延长了刚性桩I的使用寿命。当然，内壁箍筋122也可以环绕固定于内壁纵筋121的内侧。
[0038]为了进一步提高刚性桩I的受力情况，护壁钢筋包括长度沿刚性桩I的轴线方向延伸的护壁纵筋111及固定连接护壁纵筋111的护壁箍筋112。具体的，护壁箍筋112可以环绕固定于护壁纵筋111的外侧，也可以环绕于护壁纵筋111内侧。护壁纵筋111和护壁箍筋112的安装方式可以参照内壁纵筋121和内壁箍筋122的安装方式，在此不再赘述。
[0039]对褥垫层2进行优化，本实施例中的褥垫层2为碎石褥垫层，当然褥垫层2还可以由灰土、矿渣、砂石或素混凝土等组成。为了保证褥垫层2发挥最佳的效果，本实施例中的褥垫层2的厚度为20cm?30cm。褥垫层2太厚则不能发挥刚性桩的作用，太薄则承载力过于集中在刚性桩I上，因此，采用本发明的尺寸能够使褥垫层2发挥较好地作用，使桩与土共同承载。
[0040]本发明实施例提供了一种用于建造上述刚性桩复合地基的施工方法，包括以下步骤:
[0041 ] 步骤S1、人工挖孔，在桩孔内按每米一节分段绑扎安放护壁钢筋并支模，然后浇筑混凝土，形成护壁混凝土层113，直至设计标高或者进入持力层一定深度，完成挖孔护壁层11。
[0042]步骤S2、待挖孔护壁层11固定成型后，制作内壁钢筋骨架，并将其下放到挖孔护壁层11的内圈，并在内壁钢筋骨架的内侧支设筒形支护模板。
[0043]步骤S3、在挖孔护壁层11和筒形支护模板之间浇筑内壁混凝土层123，达到设计标高，得到内壁层12。
[0044]步骤S4、待内壁层12成型后，拆除筒形支护模板，之后向内壁层12所围成的空心区域内填充碎石填料3并振捣密实，得到刚性桩I。
[0045]步骤S5、在刚性桩I顶部铺设厚度为20 cm?30cm的碎石褥垫层，得到刚性桩复合地基。
[0046]本实施例中的步骤SI中的人工挖孔并形成挖孔护壁层11的操作采用从上至下按每米一节分段挖孔和浇筑的方法，依次往下进行挖孔和浇筑，直至达到设计标高或进入持力层一定深度为止。
[0047]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0048]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种刚性桩复合地基，包括刚性桩(I)和铺设于所述刚性桩(I)顶部的褥垫层(2)，其特征在于，所述刚性桩(I)包括内壁层(12)和套设在所述内壁层(12)外侧的挖孔护壁层(11)以及填充在所述内壁层(12)内部的填充料(13);所述内壁层(12)为筒状结构；所述内壁层(12)包括内壁钢筋骨架和内壁混凝土层(123);所述挖孔护壁层(11)包括护壁钢筋和护壁混凝土层(113)。
2.根据权利要求1所述的刚性桩复合地基，其特征在于，所述填充料(13)为可密实的岩土料或建筑垃圾。
3.根据权利要求1所述的刚性桩复合地基，其特征在于，所述内壁钢筋骨架包括长度沿所述刚性桩(I)的轴线方向延伸的多个内壁纵筋(121)和固定约束所述内壁纵筋(121)的内壁箍筋(122)。
4.根据权利要求3所述的刚性桩复合地基，其特征在于，所述内壁箍筋(122)环绕固定于所述内壁纵筋(121)的外侧。
5.根据权利要求1所述的刚性桩复合地基，其特征在于，所述护壁钢筋包括长度沿所述刚性桩(I)的轴线方向按每米一节分段延伸的护壁纵筋(111)及固定约束所述护壁纵筋(111)的护壁箍筋(112)。
6.根据权利要求5所述的刚性桩复合地基，其特征在于，所述护壁箍筋(112)环绕固定于所述护壁纵筋(111)的外侧。
7.根据权利要求1?6任一项所述的刚性桩复合地基，其特征在于，所述褥垫层(2)为碎石褥垫层。
8.根据权利要求7所述的刚性桩复合地基，其特征在于，所述褥垫层(2)的厚度为20cm ?30cm。
9.一种刚性桩复合地基的施工方法，用于建造如权利要求1-8任一项所述的刚性桩复合地基，其特征在于，包括以下步骤: 51、人工挖孔并完成挖孔护壁层(11)，直至设计标高或者进入持力层； 52、在挖孔护壁层(11)的内圈填装内壁钢筋骨架，并在内壁钢筋骨架的内侧支设筒形支护模板； 53、在所述挖孔护壁层(11)和所述筒形支护模板之间浇筑内壁混凝土层(123)，形成内壁层(12)； 54、待内壁层(12)成型后，拆除筒形支护模板，之后向内壁层(12)所围成的空心区域内填充碎石并振捣密实，形成刚性桩(I); 55、在刚性桩(I)顶部铺设厚度为20cm?30cm的碎石褥垫层，形成刚性桩复合地基。
10.根据权利要求9所述的刚性桩复合地基的施工方法，其特征在于，所述步骤SI中的人工挖孔并形成挖孔护壁层的操作采用从上至下按每米一节分段挖孔和浇筑成型的方法。
【文档编号】E02D27/12GK104179166SQ201410419134
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】杨致远, 符征营, 刘志超, 余超贵, 陈海东, 李可一, 康景文 申请人:中国建筑西南勘察设计研究院有限公司