大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基，所述桩体外部结构为大粒径多孔混凝土，大粒径多孔混凝土包裹内部的砂，所述桩体的直径为0.4～0.6m，桩体内部砂直径为0.2～0.4m，桩体桩距为3-5倍桩径。桩体内部为砂，外部材料为大粒径多孔混凝土，桩周环境发生改变，由桩周土变为大粒径多孔混凝土，为散体状的粒料提供进项约束，承担部分竖向荷载，增强了散体桩的单桩承载力和复合地基承载力。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于土木工程领域，具体涉及一种大粒径多孔混凝土 -砂芯桩复合地 基。 大粒径多孔混凝土-砂芯粧复合地基
【背景技术】
[0002] 砂桩复合地基是软土地基常用的一种处理方法，多用来加固砂土，粉土地基。可以 使地基的承载力增加，沉降量减小，防止地震液化的发生，同时亦可以增大软弱粘性土的整 体稳定性。但砂桩单桩承载力和复合地基承载力较低。砂桩等复合地基的破坏多数是桩体 先破坏，之后才是复合地基的全面破坏，桩体的破坏大多是桩体的膨胀破坏。这是因为在荷 载的作用下，位于地表浅层的桩周土体提供的围压过小，不足以约束桩体抵抗坚向荷载并 且保持几何形状不变，此时桩体就有可能突破侧向压力的不足的薄弱点而引起桩体膨胀破 坏，无论上部基础刚度大小，当围压不足时，散体材料桩都可能发生桩体膨胀破坏。如果在 散体材料周围提供足够的围压，对散体材料进行约束，散体材料桩的力学性能将会得到很 大改善。
[0003] 在散体材料桩复合地基中，因为桩体本身抵抗侧向变形的能力很小，所以这类复 合地基在坚向受到荷载作用后会产生径向变形，散体材料桩要依靠桩间土体提供水平径向 力来限制这种变形发生。桩周土体能够提供一定的径向约束，可保证砂桩能够在一定限度 能发挥其强度，但桩周土体本身抵抗水平位移能力有限，施工时对桩周土体的扰动会减弱 土体的径向约束作用。如果在散体材料周围施加径向约束，散体材料桩的变形性能和复合 地基的变形也会得到很大改善。
[0004] 目前有研究用多孔混凝土结构物进行地基加固。但普通多孔混凝土结构物施工比 较困难，因为普通新拌多孔混凝土内水泥浆将会与骨料分离，同时多孔混凝土振动时骨料 与水泥浆也容易发生离析，导致水泥浆堵塞混凝土内部分孔隙，使桩体失去排水效果。若改 变多孔混凝土的性能，使多孔混凝土能够在水下的环境下浇筑成型而不发生离析，则为施 工带来很大方便。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提出了一种大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地 基，该复合地基既有较高的承载能力，又具有较强的透水性能，在散体桩桩体外围应用的水 下抗分散自流平大粒径多孔混凝土具有水下不离析，自流平性能，施工可操作性强。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
[0007] -种大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基，包括桩体，桩体外部结构为大粒径多 孔混凝土，大粒径多孔混凝土包裹内部的砂芯，桩体的直径为〇. 4?0. 6m，桩体内部砂芯直 径为0. 2?0. 4m，桩距为3-5倍桩径。
[0008] 所述桩距对粉土或沙土地基，桩距不大于桩径的4. 5倍；对粘性土地基不大于桩 径的3倍。
[0009] 所述桩体采用正方形、矩形、三角形或放射性布置。
[0010] 所述大粒径多孔混凝土是指现有技术中普通的多孔混凝土。
[0011] 本实用新型的有益效果是：
[0012] (1)桩体内部为砂，外部材料为大粒径多孔混凝土，桩周环境发生改变，由桩周土 变为大粒径多孔混凝土，为散体状的粒料提供进项约束，承担部分坚向荷载，增强了砂桩的 单桩承载力和复合地基承载力。
[0013] (2)大粒径多孔混凝土 -砂芯桩复合地基可以加速地基土的固结，减少工后沉降， 作为复合地基提高基础的强度。
[0014] (4)大粒径多孔混凝土材料结构物为散体材料桩提供围压，可以在力学和变形协 调性上提高碎石桩和砂桩等散桩的性能，大粒径多孔混凝土作为桩体承压部分也提高了单 桩承载力和复合地基承载力，大粒径多孔混凝土 -砂芯桩复合地基既有高的承载能力，又 具有强的透水性能，在散体桩桩体外围应用的水下抗分散自流平大粒径多孔混凝土具有水 下不离析，自流平性能，施工可操作性强。
[0015] (5)大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基造价比多孔混凝土桩低，因为桩体结构 中部分多孔混凝土砂芯替代，成本低。
[0016] (6)所述大粒径多孔混凝土抗压强度不低于5MPa，渗透系数不低于5mm/s。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是大粒径多孔混凝土 _砂芯粧不意图；
[0018] 图2是大粒径多孔混凝土 -砂芯桩桩体布置示意图；
[0019] 图3是大粒径多孔混凝土 -砂芯桩桩体布置形式图；
[0020] 其中，1.大粒径多孔混凝土，2.砂芯。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0022] 实施例1
[0023] 某项目位于黄河冲击平原，属于黄泛区。地质情况自上而下有粉土，粘土，粉土，粘 土。地下水位在4m左右，地下水非常丰富。为减少工后沉降量，保证建筑物的稳定，设计采 用大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基对软土地基进行处理。
[0024] 桩体采用正方形布置如图3所示，处理方法为：根据场地条件确定，桥涵地基加固 为满堂加固，加固面积大于基础底面面积并且在基础外缘增加1排桩。桩体宜采用正方形 布置。轮胎碎石桩的间距应根据上部结构和场地情况通过现场试验确定，桩间距为大粒径 多孔混凝土-砂芯桩直径的4倍。根据地基土层条件，持力层埋藏深度15m，为了保证工程 的变形控制，加固深度满足大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基变形不超过建筑物地基容 许变形的要求，根据试验得出加固深度为8. 5m ;由成桩设备和土层情况。根据地基土情况 和成桩设备等因素确定直径为0.5m。通过现场试验确定，桩孔体积的充盈系数取1.2。桩 顶部宜铺设一层厚度为〇. 3m的碎石垫层。
[0025] 具体施工工艺为：在设置桩体的位置，将套管用导向架固定；将套管打入土中，套 管长度为9. 77m ;将套管打入到预定的设计深度；在桩体套管内设置砂芯套管，砂芯套管长 度与外部套管长度相同，外部套管直径为桩体直径0. 5m，内部套管直径为砂芯直径0. 3m ; 在内部套管内填入砂，外部套管内填入多孔混凝土，然后边振动边拔起两个套管，拔管速度 1. 2m/min ;拔出套管到地面而成桩；
[0026] 施工过程中，起重设备平稳，导向架与地面垂直，且垂直偏差不大于1. 5%，成孔中 心与设计桩中心偏差为〇. 〇4m，桩径偏差控制在0. 02m以内，桩长偏差为0. 08m。施工顺序： 由两侧向中心的施工顺序进行，隔排隔桩跳打。
[0027] 在施工期间和施工结束后，检查桩的施工记录，检查套管升降幅度与速度，填料量 等施工记录。
[0028] 桩体的施工质量检测通过对复合地基承载力测试，测试结果为242. lKPa，轮胎碎 石粧复合地基承载力明显商于碎石粧复合地基承载力。
[0029] 实施例2
[0030] 某项目设计采用大粒径多孔混凝土 -砂芯桩复合地基对地基进行处理。
[0031] 桩体采用正方形布置所示，处理方法为：根据场地条件确定，桥涵地基加固为满堂 加固，加固面积大于基础底面面积并且在基础外缘增加3排桩。桩体宜采用正方形布置。轮 胎碎石桩的间距应根据上部结构和场地情况通过现场试验确定，桩间距为大粒径多孔混凝 土-砂芯桩直径的3倍。根据地基土层条件，持力层埋藏深度16m，为了保证工程的变形控 制，加固深度满足大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基变形不超过建筑物地基容许变形的 要求，根据试验得出加固深度为9m ;由成桩设备和土层情况。根据地基土情况和成桩设备 等因素确定直径为〇.5m。通过现场试验确定，桩孔体积的充盈系数取1.2。桩顶部宜铺设 一层厚度为0. 3m的碎石垫层。
[0032] 具体施工工艺为：在设置桩体的位置，将套管用导向架固定；将套管打入土中， 套管长度为10. 35m ;将套管打入到预定的设计深度；在桩体套管内设置砂芯套管，砂芯套 管长度与外部套管长度相同，外部套管直径为桩体直径〇. 5m，内部套管直径为砂芯直径 0. 3m ;在内部套管内填入砂，外部套管内填入多孔混凝土，然后边振动边拔起两个套管，拔 管速度1. 2m/min ;拔出套管到地面而成桩；
[0033] 施工过程中，起重设备平稳，导向架与地面垂直，且垂直偏差不大于1. 5%，成孔中 心与设计桩中心偏差为〇. 〇4m，桩径偏差控制在0. 02m以内，桩长偏差为0. 08m。施工顺序： 由两侧向中心的施工顺序进行，隔排隔桩跳打。在施工期间和施工结束后，检查桩的施工记 录，检查套管升降幅度与速度，填料量等施工记录。
[0034] 桩体的施工质量检测通过对复合地基承载力测试，测得大粒径多孔混凝土桩复合 地基承载力值为203. 5KPa ;大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基承载力明显高于碎石桩复 合地基承载力。
[0035] 实施例3
[0036] 某项目设计采用大粒径多孔混凝土 -砂芯桩复合地基对地基进行处理。
[0037] 桩体采用正方形布置所示，处理方法为：根据场地条件确定，桥涵地基加固为满堂 加固，加固面积大于基础底面面积并且在基础外缘增加2排桩。桩体宜采用正方形布置。轮 胎碎石桩的间距应根据上部结构和场地情况通过现场试验确定，桩间距为大粒径多孔混凝 土-砂芯桩直径的3倍。根据地基土层条件，持力层埋藏深度20m，为了保证工程的变形控 制，加固深度满足大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基变形不超过建筑物地基容许变形的 要求，根据试验得出加固深度为10m;由成桩设备和土层情况。根据地基土情况和成桩设备 等因素确定直径为〇.5m。通过现场试验确定，桩孔体积的充盈系数取1.2。桩顶部宜铺设 一层厚度为0. 3m的碎石垫层。
[0038] 具体施工工艺为：在设置桩体的位置，将套管用导向架固定；将套管打入土中，套 管长度为11. 5m ;将套管打入到预定的设计深度；在桩体套管内设置砂芯套管，砂芯套管长 度与外部套管长度相同，外部套管直径为桩体直径〇. 5m，内部套管直径为砂芯直径0. 3m ; 在内部套管内填入砂，外部套管内填入多孔混凝土，然后边振动边拔起两个套管，拔管速度 1. 2m/min ;拔出套管到地面而成桩；
[0039] 施工过程中，起重设备平稳，导向架与地面垂直，且垂直偏差不大于1. 5%，成孔中 心与设计桩中心偏差为〇. 〇3m，桩径偏差控制在0. 015m以内，桩长偏差为0. 05m。施工顺序： 由两侧向中心的施工顺序进行，隔排隔桩跳打。
[0040] 在施工期间和施工结束后，检查桩的施工记录，检查套管升降幅度与速度，填料量 等施工记录。
[0041] 桩体的施工质量检测通过对复合地基承载力测试，测试的大粒径多孔混凝土砂芯 桩复合地基承载力值为272. 3KPa，大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基承载力明显高于碎 石桩复合地基承载力。
[〇〇42] 上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围以内。
【权利要求】
1. 一种大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基，其特征在于，包括桩体，所述桩体外部 结构为大粒径多孔混凝土，大粒径多孔混凝土包裹内部的砂芯，所述桩体的直径为0. 4? 0. 6m，桩体内部砂芯直径为0. 2?0. 4m，桩距为3-5倍桩径。
2. 如权利要求1所述的复合地基，其特征在于，所述桩距对粉土或沙土地基，桩距不大 于桩径的4. 5倍；对粘性土地基不大于桩径的3倍。
3. 如权利要求1或2任一所述的复合地基，其特征在于，所述桩体采用正方形、矩形、三 角形或放射性布置。
【文档编号】E02D5/22GK203846484SQ201420191527
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】葛智, 黄大伟, 宋修广, 张宏博, 孙仁娟, 历超, 岳红亚, 于一凡 申请人:山东大学