CN102966097A - 一种新型竖向承载桩复合地基 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种新型竖向承载桩复合地基，包括上层的褥垫层和下层的人工地基，在所述人工地基中具有多个竖向承载的承载桩；所述承载桩主要由水泥、石粉和水混合搅拌硬化而成。采用上述技术方案后，与现有技术相比，本发明的新型竖向承载桩复合地基，其承载桩由水泥、石粉和水按照相应配比混合搅拌硬化而成，首先，石粉可采用石材在切割加工过程中产生的石粉废料，有足够的石粉废料供应源头，材料成本低；其次，石粉可采用石粉废料，可有效解决石粉废料堆积，占用资源，影响环境的问题，变废为宝，为消化石粉废料提供一条新途径。

Description

一种新型竖向承载桩复合地基
技术领域
本发明涉及建筑等工程领域，具体涉及一种新型竖向承载桩复合地基。背景技术
竖向承载桩复合地基多用于在软土地基上建设城际快(高)速铁路、高速公路和市政等工程，增加地基的稳定性和减少工后沉降，尤其用于淤泥、淤泥质土、杂填土、素填土等处的地基。市场上现有的此类地基主要有柔性桩类和刚性桩类，柔性桩类如深层水泥土搅拌桩(浆喷或粉喷)和碎石桩等，刚性桩类如水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)、预应力管桩、振动沉管灌注桩和钻孔灌注桩等。柔性桩类与刚性桩类相比，前者造价省，但是其施工质量不易控制，强度低，加固处理深度有限，地基强度和可靠性较弱；刚性桩类常采用混凝土灌注而成，施工质量易控制，桩身强度高，加固处理深度大，地基强度和可靠性较高，但其造价相对较高。
在上述问题存在的情况下，申请人发现，在石材加工如石材切割或机制砂生产过程中会产生大量石粉，石材切割过程中所形成的石粉废渣与成品的比例约为3∶7，而在机制砂生产过程中所产生的石粉也可以达到石材总重的10-15％。目前，对石粉的合理利用和处理手段不多。大量的石粉产出日益成为企业、社会的沉重负担，为此，地方政府投入巨额资金建设大型石粉填埋场，而企业需缴纳相应的处理费用。有些规模稍小的石材加工厂(作坊)则直接将加工过程中产生的溶有石粉的废液随意排放，对周围环境影响很大。所以石粉一直作为不能有效利用的永久性垃圾，给人们带来了诸多麻烦。
鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、承载桩强度高且可合理利用石粉废料的新型竖向承载桩复合地基。
为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：
一种新型竖向承载桩复合地基，包括上层的褥垫层和下层的人工地基，在所述人工地基中具有多个竖向承载的承载桩；所述承载桩主要由水泥、石粉和水混合搅拌硬化而成。
上述石粉为石材加工过程中产生的石粉废料。
上述水泥、石粉和水的重量比为20-25∶100∶20-40。
上述承载桩在混合搅拌过程中还加入碎石和/或石屑。
上述承载桩灌注而成。
上述褥垫层由石粉压实而成。
上述褥垫层逐层虚铺压实而成。
上述褥垫层中夹设一层或多层土工合成材料层。
上述土工合成材料层为土工格栅层。
采用上述技术方案后，本发明的新型竖向承载桩复合地基，其承载桩由水泥、石粉和水按照相应配比混合搅拌硬化而成，与现有技术相比，本发明的新型竖向承载桩复合地基，至少具有以下有益效果，首先，石粉可采用石材在切割加工过程中产生的石粉废料，有足够的石粉废料供应源头，材料成本低；其次，石粉可采用石粉废料，可有效解决石粉废料堆积，占用资源，影响环境的问题，变废为宝，为消化石粉废料提供一条新途径；最后，在承载桩由水泥、石粉、水按照相应配比混合搅拌硬化后，其强度比柔性桩高，桩身质量易控制。
附图说明
图1为本实用新型的平面结构示意图。
图中：
1-褥垫层                             11-土工格栅层
2-人工地基                           21-承载桩
22-桩间土
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例进行详细阐述。
本发明的一种新型竖向承载桩复合地基，如图1所示，包括处于上层的褥垫层1和处于下层的人工地基2，人工地基2中具有多个竖向支撑在褥垫层1下方的承载桩21，各承载桩21之间形成有桩间土22，上部荷载通过褥垫层1传递给人工地基2中的承载桩21和桩间土22。
本发明相对于现有技术的改进之处在于，承载桩21主要由水泥、石粉和水按照相应重量比混合搅拌硬化而成，并且褥垫层所用材料为石粉。
为实现节约成本和合理利用石粉废料的目的，优选地，石粉为石材加工过程中产生的石粉废料。
为实现有效提高承载桩21强度的目的，优选地，水泥、石粉和水的重量比为20-25∶100∶20-40。
为进一步提高承载桩21的强度和合理处理和利用石材在加工过程中产生的边角料等废料，优选地，承载桩21在混合搅拌过程中还加入碎石和石屑中的一种或两种。
在具体的实施例中，石粉取自福建省南安市水头石材加工厂，主要为花岗岩切削余留的粉末，主要矿物组分为石英(SiO2)、正长石(KAlSi3O8)及少量黑云母(K(Mg，Fe)2[SiO4])，其粒径分布见表2，石粉小于0.075mm的颗粒占主要部分，石粉颗粒的具体粒径尺寸可根据实际要求进行筛选。
表2
Figure BDA00002505836000031
本发明中，各组份的配比具体选用如下：
按重量选取石粉100单位，可按重量选取水泥20单位，分别按重量选取水20单位、30单位和40单位；按重量选取石粉100单位，可按重量选取水泥25单位，分别按重量选取水20单位、30单位和40单位；其中水泥可选取32.5或42.5级普通硅酸盐水泥，将以上各组组分混合搅拌，在搅拌过程中，可掺入适量的碎石和石屑，以便提高水泥石粉制成的承载桩21的强度。
在承载桩21灌注过程中，采用塑料套管法，塑料管法为一种新型施工工艺，其所形成的承载桩为小直径桩，桩径在160-200mm之间。采用砂井打设机打设带波纹的塑料套管，先套管成模，后集中灌注水泥、石粉和碎石等混合搅拌后制成。经28天硬化后其强度可达10.78-13.25MPa。塑料套管法所形成的承载桩的特点是在同样荷载条件下，小直径桩采用“细而密”的布桩方式，与大直径桩的“粗而稀”方式相比，表面沉降(特别是桩间土沉降)更加均匀，对褥垫层1保护效果较好，地基的整体强度较高。
在制作褥垫层1时，将石粉废料分层虚铺一定厚度后，铺设土工格栅层11，在土工格栅层11上继续分层虚铺一定厚度的石粉废料作为褥垫层1的上层，利用蛙式打夯机或压路机等压实机械分层夯实，形成加筋形式的石粉褥垫层结构，夯填度(夯实后的褥垫层1的厚度与虚铺厚度的比值)不超过0.9。
本发明的新型竖向承载桩复合地基，在承载桩灌注前，一般需先通过室内实验得到满足强度在10-15MPa时的水泥、石粉、水的配比，实施例中给出其中几组参考配比，在实际操作过程中，其配比可根据实际要求进行调整和选取；承载桩的灌注施工方法和工艺可根据实际情况和要求进行选取和调整，如也可采用长螺旋钻孔灌注成桩，长螺旋钻孔和管内泵压混合料灌注成桩，振动沉管灌注成桩以及打设塑料套管后集中灌注成桩等方式；褥垫层宜采用静力压实法，当路基底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实的方法；土工合成材料层也可根据实际要求进行选取，其数量可根据实际要求进行调整和设计；褥垫层的厚度可根据实际要求进行调整；承载桩的具体强度可根据实际要求进行设计；承载桩在混合搅拌过程中可加入碎石、石屑或二者的混合物，加入的量以满足实际使用要求为准；石粉优选为石粉废料，也可根据实际要求如组分或各组分的含量等选用特定石粉或进行专门调配。
本发明的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (9)

1.一种新型竖向承载桩复合地基，包括上层的褥垫层和下层的人工地基，在所述人工地基中具有多个竖向承载的承载桩；其特征在于：所述承载桩主要由水泥、石粉和水混合搅拌硬化而成。
2.根据权利要求1所述的一种新型竖向承载桩复合地基，其特征在于：上述石粉为石材加工过程中产生的石粉废料。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型竖向承载桩复合地基，其特征在于：上述水泥、石粉和水的重量比为20-25∶100∶20-40。
4.根据权利要求1或2所述的一种新型竖向承载桩复合地基，其特征在于：上述承载桩在混合搅拌过程中还加入碎石和/或石屑。
5.根据权利要求1或2所述的一种新型竖向承载桩复合地基，其特征在于：上述承载桩灌注而成。
6.根据权利要求1或2所述的一种新型竖向承载桩复合地基，其特征在于：上述褥垫层由石粉压实而成。
7.根据权利要求6所述的一种新型竖向承载桩复合地基，其特征在于：上述褥垫层逐层虚铺压实而成。
8.根据权利要求6所述的一种新型竖向承载桩复合地基，其特征在于：上述褥垫层中夹设一层或多层土工合成材料层。
9.根据权利要求8所述的一种新型竖向承载桩复合地基，其特征在于：上述土工合成材料层为土工格栅层。
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