CN102966088B - 一种加固含硬土夹层软土地基的间断组合桩及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加固含硬土夹层软土地基的间断组合桩，地基中桩体不连续，在软弱土层中有桩体，在硬土层中无桩体，在软、硬土层交界处桩体设置扩大头，桩体施工采用高压旋喷工艺或水泥土搅拌工艺，成桩过程采用电脑程序自动控制。本发明还公开了该桩的施工方法，在打桩机下方设置静力触探的探头装置，利用探头可以探测到土层的侧阻力和端阻力，以确定土层性质，然后将结果输送到控制桩基施工的程序，由程序判断是否施工搅拌桩或高压旋喷桩。若为软土，喷浆成桩；若为硬土，不喷浆；在软硬土层交界处，施工扩大头，从而形成一种间断组合的桩型。本发明施工方便、节省材料、可适用于不同性质的土层，是一种处理软土地基的经济高效的优质桩型。

Description

一种加固含硬土夹层软土地基的间断组合桩及施工方法

技术领域

本发明属于软土地基处理及桩基础技术领域，特别涉及一种加固含硬土层软土地基的间断组合桩及施工方法。

背景技术

搅拌桩和高压旋喷桩复合地基是软基处理的有效形式，施工时利用搅拌桩机或高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土体，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高基础强度，该方法具有施工简便、成本低廉、速度快捷、效果显著等特点，在工程界得到广泛的应用。然而，由于地质作用的复杂性和沉积环境的多变性，即使同一场地的各个土层之间也可能有迥然不同的力学强度和变形特性，很多软土地基中有硬土夹层，硬土夹层一般为砂土、粉砂、粉土这种压缩模量较高的土层，可能分布于软土地基上部、中部、或者底部。

对于复合地基这种地基加固形式，其加固目的是提高整个土体的复合模量，但对于砂土、粉砂、粉土这种硬土夹层，其本身的压缩模量就很高，不需要再加固。传统的复合地基加固方法都是采用搅拌桩和高压旋喷桩形成整根桩体，从桩顶到桩底的土层都得到加固，但这种加固对于硬土层没有必要，因为硬土层本身模量就很高了，已能满足地基承载力要求，再加固的话，势必造成材料的浪费。

对于地基土体性质的现场测试，静力触探具有勘探和测试双重功能，具有快速、精确、经济和节省人力等特点，对于地层性质变化较大的复杂场地以及高灵敏度的软粘土地层的勘察，更具有其独特的优越性。但是静力触探得到数据后，往往需要带回室内进行后处理，得到土层分布，不能在现场进行土层分布的自动判断，且桩基施工在静力触探之后，两者不能同时进行，因此浪费了施工耗能，工序复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种加固含硬土夹层软土地基的间断组合桩及自动化施工方法，在加固含硬土夹层的软土地基时，可利用静力触探装置，探测到土层的侧阻力和端阻力，然后将结果输送到控制桩基施工的程序，由程序判断要不要施工搅拌桩或高压旋喷桩。若碰到软土，喷浆成桩，碰到硬土，不喷浆，形成一种间断的桩型。这样既能达到合理的承载力和沉降控制要求，又能节约材料和提高工效。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种加固含硬土夹层软土地基的间断组合桩，其特征在于：地基中桩体不连续，在软弱土层中有桩体，在硬土层中无桩体，在软、硬土层交界处桩体设置扩大头，桩体施工采用高压旋喷工艺或水泥土搅拌工艺，成桩过程采用电脑程序自动控制。

一种加固含硬土夹层软土地基的间断组合桩的施工方法，采用以下技术步骤实现：

(1)在搅拌桩机或旋喷桩机的钻头上安装静力触探探头，使桩基施工钻头具有测试地基土体性质的功能。

(2)平整场地，桩机定位。

(3)从桩位钻进，钻进过程中，桩模在上部振动头或锤头的作用下逐渐下沉，同时静力触探探头传感器得到土层信息参数，自动输入电脑进行分析，得到土层分布和性质，判断有无硬土层。

(4)若有硬土层，则将硬土层的数量，层顶、层底标高信息存入电脑；若无硬土层，则继续钻进，直至到达设计深度。

(5)钻杆开始从桩底往上拔，上拔过程中，实时自动读入电脑中保存的硬土层位置信息，并判断钻头位置土层类型。

(6)当钻头位于软土层，通过自动化控制程序打开注浆泵，喷浆形成桩体；当位于硬土层，自动关闭注浆泵，不喷浆；当位于软土层与硬土层交界，通过增加喷浆压力或喷浆、搅拌时间等方式设置桩体扩大头。

(7)钻杆从下往上完全拔出，形成间断组合桩。

(8)移动桩机到下一桩位，进行下一根桩的施工。

(9)桩基施工完成后，当地表为软土层时，在桩顶铺设加筋碎石垫层，形成复合地基。

本发明的优点和效果在于：

(1)在加固含硬土夹层软土地基时，在允许的承载力和沉降控制要求下，可以节约材料。

(2)可以直接在现场进行土层分布的自动判断，而不需要带回室内进行后处理，节省了施工耗能，节约了工期。

(3)加固地基的同时能直接得到土层性质，可反算桩基承载力。

(4)具有可直接在现有的打桩机上改装的优点，只需在原桩机上连接一个静力触探探头即可使用，改装方便迅速，省时节约，性能可靠。

(5)软件智能化控制，可以实现一人操作或者单个桩基操作实现无人值守。

(6)对于软土地基中的硬土夹层，本身承载力已经很高，不需加固就能达到预期效果，并且可以减少硬土对施工机具的损伤。

(7)设置扩大头起到增大桩的受力比例，减小桩端的应力以避免桩端顶破硬土层的效果。

本发明施工方便、节省材料、可适用于不同性质的土层，形成复合地基承载力高，沉降变形小，是一种处理软土地基的经济高效的优质桩型。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

附图说明

图1为本发明间断组合桩及土层分布示意图；

图2为本发明施工机械的示意图；

图3为图2中A位置静力触探探头的局部放大图。

图中，1为叶片，2为钻轴，3为静力触探探头，4为电机，5为喷浆泵，6为探头的顶柱，7为电阻应变片，8为传感器，9为密封垫圈套，10为传输电缆，11为桩体，12为扩大头。

具体实施方式

如图1所示，一种加固含硬土夹层软土地基的间断组合桩，地基中桩体11不连续，在软弱土层中有桩体11，在硬土层中无桩体11，在软、硬土层交界处桩体设置扩大头12，桩体11施工采用高压旋喷工艺或水泥土搅拌工艺，成桩过程采用电脑程序自动控制。

如图2和图3所示，本发明施工机械包括叶片1，钻轴2，静力触探探头3，电机4，喷浆泵5，探头的顶柱6，电阻应变片7，传感器8，密封垫圈套9，传输电缆10等。

在搅拌桩机或高压旋喷桩机下方连接一个静力触探探头3。实施时，先平整场地，桩机定位，将桩机调整平稳，使其钻头对准中心点并保证桩机垂直，在电机4的作用下将打桩机按照1.2±0.3m/min的速率从桩位匀速贯入至设计深度，贯入速度可由电机4上的电流检测表控制，钻进过程中，静力触探探头3受到土层的阻力，使探头内的阻力传感器8产生应变，传感器的应变传输到电阻应变片7转换为电阻的变化，然后电信号通过传输电缆10传输至电脑中，电脑中的自动化程序判断土层性质是否属于硬土层，例如：侧阻力特征值不小于50kPa，并且端阻力特征值不小于1500kPa，可判断为硬土层。若有硬土层，则将硬土层的数量，层顶、层底标高信息存入电脑；若无硬土层，则继续钻进，直至到达设计深度。钻杆从桩底往上拔，上拔过程中，每隔0.1m自动读入电脑中保存的硬土层位置信息。当位于软土层，打开喷浆泵5，喷浆并转动叶片1搅拌形成桩体，一边搅拌一边喷注，同时严格按照设计确定的提升速度提升桩机，一般提升速度不大于0.8m/min；当位于硬土层，关闭注浆泵，不喷浆，不搅拌；当位于软土层与硬土层交界，通过增加喷浆压力或喷浆、搅拌时间等方式设置桩体扩大头；最终形成间断组合桩。

Claims (1)

1.一种加固含硬土夹层软土地基的间断组合桩的施工方法，一种加固含硬土夹层软土地基的间断组合桩，在地基中桩体不连续，在软弱土层中有桩体，在硬土层中无桩体，在软、硬土层交界处桩体设置扩大头，桩体施工采用高压旋喷工艺或水泥土搅拌工艺，成桩过程采用电脑程序自动控制，通过现场实时测量的土层参数判断软、硬土层位置，其特征在于包括以下技术步骤：

(1)在搅拌桩机或旋喷桩机的钻头上安装静力触探探头，使桩基施工钻头具有测试地基土体性质的功能；

(2)平整场地，桩机定位；

(3)从桩位钻进，钻进过程中，桩模在上部振动头或锤头的作用下逐渐下沉，同时静力触探探头传感器得到土层信息参数，自动输入电脑进行分析，得到土层分布和性质，判断有无硬土层；

(4)若有硬土层，则将硬土层的数量，层顶、层底标高信息存入电脑；若无硬土层，则继续钻进，直至到达设计深度；

(5)钻杆开始从桩底往上拔，上拔过程中，实时自动读入电脑中保存的硬土层位置信息，并判断钻头位置土层类型；

(6)当钻头位于软土层，通过自动化控制程序打开注浆泵，喷浆形成桩体；当位于硬土层，自动关闭注浆泵，不喷浆；当位于软土层与硬土层交界，通过增加喷浆压力或喷浆、搅拌时间的方式设置桩体扩大头；

(7)钻杆从下往上完全拔出，形成间断组合桩；

(8)移动桩机到下一桩位，进行下一根桩的施工；

(9)桩基施工完成后，当地表为软土层时，在桩顶铺设加筋碎石垫层，形成复合地基。