CN101906773A - 钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法 - Google Patents

Abstract

一种钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法，其步骤如下：(1)施工柔性桩；(2)在柔性桩中间再施工钢性桩；(3)在柔性桩和钢性桩的桩顶设置褥垫层。其优点是：由于在深厚软土地基中采用了钢性桩及柔性桩两种桩型，既发挥了钢性桩承载力大、抗弯性能强的优点，也发挥了柔性桩排水加速固结、对土体挤压改良的优点。该使用工法在生产过程中施工简单、造价低，对环境保护十分有利，因此是一种值得推广和应用的新型地基处理工法，特别适用于大型钢厂的料场、公园堆山等领域。

Description

钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体的说是一种钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法。

背景技术

在深厚软土地基场地区域，存在堆料或堆山体的超载(大于300KPa)时，地基会产生较大沉降，同时会产生一定的水平变形。如采用单一的柔性桩(如砂石桩、搅拌桩、高压旋喷桩等)处理，则软土固结时间较长，不能有效控制水平变形，且提供的复合地基承载力较小，不能满足生产需要。如采用单一的钢性桩(如CFG桩、静压桩、灌注桩等)处理，可以满足土体固结时间、水平位移控制及地基承载力的要求，但施工复杂、成本较高。因此，有必要对两种工法的使用进行改进。

发明内容

本发明的目的是研制一种能有效提高深厚软土地基承载力、缩短土体固结时间、控制水平变形的能力，且施工方便、成本低的钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法。

一种钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法，其步骤如下：

1、施工柔性桩1；

2、在柔性桩1中间再施工钢性桩2；

3、在柔性桩1和钢性桩2的桩顶设置褥垫层3。

在步骤3所述的褥垫层3内可预先设置起拱4或土工格栅5。

所述柔性桩1，可采砂石桩、搅拌桩、高压旋喷桩等。

所述钢性桩2，可采CFG桩、静压桩、灌注桩等。

本发明钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法的优点是：由于在深厚软土地基中采用了钢性桩及柔性桩两种桩型，既发挥了钢性桩承载力大、抗弯性能强的优点，也发挥了柔性桩排水加速固结、对土体挤压改良的优点。该使用工法在生产过程中施工简单、造价低，对环境保护十分有利，因此是一种值得推广和应用的新型地基处理工法，特别适用于大型钢厂的料场、公园堆山等领域。

附图说明

图1为钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法的典型平面图。

图2为钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法的典型剖面图。

具体实施方式

实施例一

根据图1、图2所示，一种钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法，其步骤如下：

(1)施工柔性桩1——砂石桩

①几何参数

桩径可采用300～800mm，大多数桩径选用500mm。桩长一般以进入持力层1～3m为准。

②置换率m

以下式计算：

f_spk(1)＝mf_pk+(1-m)f_sk

式中：

f_spk(1)--复合地基承载力特征值，kPa；

m--桩土面积置换率；

f_pk--单桩承载力特征值，kPa，宜通过单桩载荷试

     验确定；

f_sk--处理后桩间土承载力特征值，kPa，宜按当地

     经验取值，如无经验时，可取天然地基承载

     力特征值；

③桩位布置

桩位宜采用等边三角形或正方形布置，桩间距应通过现场试验确定。

(2)在柔性桩1中间再施工钢性桩2——CFG桩

①几何参数

桩径可采用350～600mm，大多数桩径选用500mm。桩长一般以进入持力层1～3m为准。

②单桩承载力

以下式计算：

$R_a=u_p\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_{\mathrm{si}}{l}_i+q_{p}A$

式中：

u_P--桩周长，m；

q_si--桩侧土摩阻力特征值，kPa；

l_i--各土层厚度，m；

A--桩截面积，m²；

q_P--桩端阻力特征值，kPa。

③钢性桩2与柔性桩1复合强度

以下式计算：

$f_{\mathrm{spk}}\left(2\right)=m\frac{\mathrm{Ra}}{\mathrm{Ap}}{f}_{\mathrm{pk}}+\mathrm{\β}(1-m)f_{\mathrm{spk}}\left(1\right)$

式中：

f_spk(2)--钢性桩与柔性桩复合地基承载力，kPa；

R_a--单桩承载力，KN；

A_p--桩体面积，m²。

β-桩间土发挥系数；

m-桩土面积置换率；

f_spk(1)--柔性桩复合地基承载力，kPa；

也可采用有限元软件FLAC3D进行数值分析计算。

④桩间距S

桩位宜采用等边三角形或正方形布置，桩间距应通过现场试验确定。

(3)在柔性桩1和钢性桩2的桩顶设置褥垫层3

褥垫层3厚度宜取150～300mm，褥垫层3材料宜采用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm。褥垫层3铺设宜采用静力压实法。

(4)在褥垫层3中设置预起拱4

为确保桩顶排水通道畅通，防止褥垫层3不均匀沉降从而造成排水通道堵塞，可预先设置起拱4，起拱4的矢高为计算的最大沉降差。

实施例二

根据图1、图2所示，一种钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法，其步骤如下：

(1)施工柔性桩1——搅拌桩

①几何参数

桩径不宜小于500mm。湿法的加固深度不宜大于20m，干法不宜大于15m。

②置换率m

以下式计算：

$f_{\mathrm{spk}}\left(1\right)=m\frac{\mathrm{Ra}}{\mathrm{Ap}}+\mathrm{\β}(1-m)f_{\mathrm{sk}}$

式中：

f_spk(1)--复合地基承载力特征值，kPa；

m--桩土面积置换率；

Ra--单桩承载力特征值，kPa，宜通过单桩载荷试

    验确定；

Ap--桩的截面积，m²；

β--桩间土承载力折减系数；

f_sk--处理后桩间土承载力特征值，kPa，宜按当地

     经验取值，如无经验时，可取天然地基承载

     力特征值；

③桩位布置

桩位宜采用等边三角形或正方形布置。

(2)在柔性桩1中间再施工钢性桩2——灌注桩

①几何参数

桩径可采用600mm以上桩径，桩长一般以进入持力层1～3m为准。

②单桩承载力

以下式计算：

$R_a=u_p\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_{\mathrm{si}}{l}_i+q_{p}A$

式中：

u_P--桩周长，m；

q_si--桩侧土摩阻力特征值，kPa；

l_i--各土层厚度，m；

A--桩截面积，m₂；

q_P--桩端阻力特征值，kPa。

③钢性桩2与柔性桩1复合强度

以下式计算：

$f_{\mathrm{spk}}\left(2\right)=m\frac{\mathrm{Ra}}{\mathrm{Ap}}{f}_{\mathrm{pk}}+\mathrm{\β}(1-m)f_{\mathrm{spk}}\left(1\right)$

式中：

f_spk(2)--钢性桩与柔性桩复合地基承载力，kPa；

R_a--单桩承载力，KN；

A_p--桩体面积，m²。

β-桩间土发挥系数；

m-桩土面积置换率；

f_spk(1)--柔性桩复合地基承载力，kPa；

也可采用有限元软件FLAC3D进行数值分析计算。

⑤桩间距S

桩位宜采用等边三角形或正方形布置，桩间距应通过现场试验确定。

(3)在柔性桩1和钢性桩2的桩顶设置褥垫层3——比例为3∶7的三合土

(4)在褥垫层3中设置土工格栅5。

实施例三

根据图1、图2所示，一种钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法，其步骤如下：

(1)施工柔性桩1——高压旋喷桩

①几何参数

桩径用半经验的方法加以判断、确定，一般情况下可参考下表：

注：N为标准贯入击数，桩径单位为m。

②置换率m

以下式计算：

$f_{\mathrm{spk}}\left(1\right)=m\frac{\mathrm{Ra}}{\mathrm{Ap}}+\mathrm{\β}(1-m)f_{\mathrm{sk}}$

式中：

f_spk(1)--复合地基承载力特征值，kPa；

m--桩土面积置换率；

Ra--单桩承载力特征值，kPa，宜通过单桩载荷试

    验确定；

Ap--桩的截面积，m²；

β--桩间土承载力折减系数；

f_sk--处理后桩间土承载力特征值，kPa，宜按当地

     经验取值，如无经验时，可取天然地基承载

     力特征值；

③桩位布置

桩位宜采用等边三角形或正方形布置。

(2)在柔性桩1中间再施工钢性桩2——静压桩

①几何参数

桩径可采用300～600mm桩径，桩长一般以进入持力层1～3m为准。

②单桩承载力

以下式计算：

$R_a=u_p\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_{\mathrm{si}}{l}_i+q_{p}A$

式中：

u_P--桩周长，m；

qs_i--桩侧土摩阻力特征值，kPa；

1_i--各土层厚度，m；

A--桩有效截面积，m²；

q_P--桩端阻力特征值，kPa。

③钢性桩2与柔性桩1复合强度

以下式计算：

$f_{\mathrm{spk}}\left(2\right)=m\frac{\mathrm{Ra}}{\mathrm{Ap}}{f}_{\mathrm{pk}}+\mathrm{\β}(1-m)f_{\mathrm{spk}}\left(1\right)$

式中：

f_spk(2)--钢性桩与柔性桩复合地基承载力，kPa；

R_a--单桩承载力，KN；

A_p--桩体面积，m²。

β-桩间土发挥系数；

m-桩土面积置换率；

f_spk(1)--柔性桩复合地基承载力，kPa；

也可采用有限元软件FLAC3D进行数值分析计算。

⑥桩间距S

桩位宜采用等边三角形或正方形布置，桩间距应通过现场试验确定。

(3)在柔性桩1和钢性桩2的桩顶设置褥垫层3——比例为3∶7的三合土

本发明不限于上述实施例，可以根据施工桩的种类不同组合实现多个实施例。

Claims (3)

1.一种钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法，其特征在于：其步骤如下：

①施工柔性桩(1)；

②在柔性桩(1)中间再施工钢性桩(2)；

③在柔性桩(1)和钢性桩(2)的桩顶设置褥垫层(3)。

2.根据权利要求1所述的钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法，其特征在于：在步骤③所述的褥垫层(3)内预先设置起拱(4)。

3.根据权利要求1所述的钢性桩与柔性桩联合处理深厚软土地基工法，其特征在于：在步骤③所述的褥垫层(3)中设置土工格栅(5)。

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