CN103015396A - 软土地基施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，特别是一种软土地基施工方法。软土地基施工方法，包括：在软土地基中设置碎石桩，令所述碎石桩穿过所述软土地基的硬壳层及软土层与持力层相抵。该碎石桩在软土地基中形成了排水通道，同时该碎石桩具有一定的承载功能；在所述设置有碎石桩的软土地基中设置刚性桩，令所述刚性桩穿过所述硬壳层及软土层并穿入所述持力层。在所述设置有碎石桩的软土地基中设置刚性桩可以大幅增加软土地基的承载力并挤压桩体间土体的孔隙水流入由碎石桩形成的所述排水通道。本发明提供的软土地基施工方法，能够更加有效地提高软土地基的承载能力。

Description

软土地基施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别是一种软土地基施工方法。

背景技术

软土一般是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。其具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定所需时间长等工程特性，而软土地基是指主要由软土构成的地基。一般地，软土地基除包括软土层外，还包括硬壳层及持力层，其中所述硬壳层是指分布在所述软土层之上强度相对比较高的土层，而所述持力层是指分布在所述软土层之下强度高的地层。

因为软土地基中的软土层具有上述软土的特点，因此软土地基一般不能直接作为天然地基使用，需经过加固处理，提高软土地基的承载能力，以避免软土地基在荷载作用下出现沉降或不均匀沉降的现象。

现有技术中软土地基的主要处理方法包括：强夯法、换填法、静力（堆载预压）排水固结法及碎石桩法，其中以碎石桩法为例进行说明。碎石桩法是指利用一个产生水平向振动的管状设备在高压水流作用下边振动边冲水，以在软弱粘土中形成孔，之后再往孔内分批填入碎石等坚硬材料制成一根根桩体，由碎石桩体和多个桩之间的土组成复合地基。在软土层中竖向设置碎石桩，碎石桩对软土地基中的软土起到置换作用，因此采用碎石桩法可以在一定程度上提高地基的承载能力。

但因为碎石桩属于散体材料桩，主要依靠桩体周围的土体约束来承载软土地基之上建筑物的负荷。因为软土地基的土体比较软，对碎石桩的约束能力比较差，使得碎石桩的承载能力不强，进而导致采用碎石桩法处理后软土地基的承载能力提升的比较有限。

发明内容

本发明提供的软土地基施工方法，能够更加有效地提高软土地基的承载能力。

为了解决该技术问题，本发明是这样实现的：软土地基施工方法，包括：

在软土地基中设置碎石桩，令所述碎石桩穿过所述软土地基的硬壳层及软土层与持力层相抵；

在所述设置有碎石桩的软土地基中设置刚性桩，令所述刚性桩穿过所述硬壳层及软土层并穿入所述持力层。

优选地，所述设置碎石桩包括：

沿与所述软土地基的水平面垂直的方向，将套管振动下沉至软土层底部并使套管的一端与持力层相抵，其中所述套管与持力层相抵的一端设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在所述套管下沉的过程中处于闭合状态；

分多次向所述套管的空腔中注入碎石桩用料，每次注入所述碎石桩用料后使用柱锤夯击所述碎石桩用料，同时振动提升所述套管，直至所述套管完全拔出所述软土地基同时所述碎石桩用料形成所述碎石桩；其中所述活瓣桩靴结构在所述套管提升的过程中处于打开状态。

优选地，所述设置刚性桩包括：

沿与所述软土地基的水平面垂直的方向，将套管振动下沉穿透软土层并进入持力层，其中所述套管进入持力层的一端设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在套管下沉的过程中处于闭合状态；

分多次向所述套管的空腔中注入刚性桩用料，每次注入所述刚性桩用料后使用柱锤夯击所述刚性桩用料，同时振动提升所述套管，直至所述套管完全拔出所述软土地基同时所述刚性桩用料形成所述刚性桩；

其中所述活瓣桩靴结构在所述套管提升的过程中处于打开状态。

优选地，所述设置碎石桩之后，设置刚性桩之前，该方法进一步包括：

在所述硬壳层上挖掘排水沟；

所述排水沟与碎石桩连接。

优选地，该方法进一步包括：在所述排水沟内铺设垫砂层或者碎石层。

优选地，所述碎石桩用料包括：砂卵石、山渣石、矿渣中的一种或多种。

优选地，所述刚性桩用料包括：水泥、粉煤灰、砂、石子中的一种或多种。

优选地，所述碎石桩与所述刚性桩均为多个；

所述设置碎石桩和刚性桩包括：

令多个所述碎石桩与多个所述刚性桩呈交替梅花形排布或呈交替环状排布。

优选地，所述刚性桩进入所述持力层的深度为30厘米及30厘米以上。

优选地，所述设置所述碎石桩之前，该方法进一步包括：

根据预先设定的所述碎石桩与所述刚性桩的分布在所述软土地基上设置碎石桩点及刚性桩点。

通过本发明提供的软土地基施工方法，可以达到以下有益效果：

软土地基的软土层中含水量比较多，本发明提供的软土地基施工方法，首先在软土地基上施工设置碎石桩，该碎石桩在软土地基中形成了排水通道，同时该碎石桩具有一定的承载功能；之后在软土地基上施工设置刚性桩，刚性桩穿过所述硬壳层及软土层并穿入所述持力层，刚性桩的刚度比较高，在软土地基中起到主要承载的作用。软土地基上设置碎石桩与刚性桩，该两种桩共同承担软土地基所承受的负荷，因此能够大幅提高软土地基的承载能力。而且在施工设置刚性桩时，刚性桩挤压桩体间土体的孔隙水流入由碎石桩形成的所述排水通道，进而减少土体的含水量，加快土体的固结，使得桩间土体颗粒之间的孔隙变小，土体的密度变大，从而改善软土地基的压缩性，使得软土地基的承载能力进一步提高。因此本发明的软土地基施工方法，相比现有的碎石桩法，能够更加有效地提高软土地基的承载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明实施例1软土地基施工方法流程图；

图2为本发明实施例2软土地基施工方法流程图；

图3为本发明一种碎石桩与刚性桩平面分布示意图；

图4至图8为本发明碎石桩施工过程示意图；

图9至图12为本发明刚性桩施工过程示意图；

图13为本发明另一种碎石桩与刚性桩平面分布示意图。

附图说明：1-碎石桩，2-刚性桩，3-投料口，4-套管，5-地面标高，6-硬壳层，7-软土层，8-持力层顶面标高，9-持力层，10-碎石桩用料，11-柱锤，12-刚性桩用料。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例1给出一种软土地基施工方法，如图1所示，主要施工步骤包括：

步骤S11：在软土地基中设置碎石桩，令所述碎石桩穿过所述软土地基的硬壳层及软土层与持力层相抵，其中在软土地基中设置的碎石桩在软土地基中形成排水通道；

步骤S12：在所述设置有碎石桩的软土地基中设置刚性桩，令所述刚性桩穿过所述硬壳层及软土层并穿入所述持力层。设置碎石桩后进一步在软土地基中设置刚性桩，可以增加软土地基的承载力并挤压桩体间土体的孔隙水流入由碎石桩形成的所述排水通道。

软土地基的软土层中含水量比较多，本发明提供的软土地基施工方法，首先在软土地基上施工设置碎石桩，该碎石桩在软土地基中形成了排水通道，同时该碎石桩具有一定的承载功能；之后在软土地基上施工设置刚性桩，刚性桩穿过所述硬壳层及软土层并穿入所述持力层，刚性桩的刚度比较高，在软土地基中起到主要承载的作用。软土地基上设置碎石桩与刚性桩，该两种桩共同承担软土地基所承受的负荷，因此能够大幅提高软土地基的承载能力。而且在施工设置刚性桩时，刚性桩挤压桩体间土体的孔隙水流入由碎石桩形成的所述排水通道，进而减少土体的含水量，加快土体的固结，使得桩间土体颗粒之间的孔隙变小，土体的密度变大，从而改善软土地基的压缩性、使得软土地基的承载能力进一步提高。因此本实施例的软土地基施工方法，相比现有的碎石桩法，能够更加有效地提高软土地基的承载能力。

实施例2

本实施例2在实施例1的基础上提供一种软土地基施工方法，如图2所示，主要处理步骤包括：

步骤S21：根据预先设定的所述碎石桩与所述刚性桩的分布在所述软土地基上设置碎石桩点及刚性桩点；

如图3所示，碎石桩1与刚性桩2均为多个；设置碎石桩1和刚性桩2包括：令多个碎石桩1与多个刚性桩2交替呈梅花形排布，或者如图13所示，令多个碎石桩1与多个刚性桩2交替呈环状排布。

步骤S22：在软土地基中设置碎石桩，令所述碎石桩穿过所述软土地基的硬壳层及软土层与持力层相抵，以在软土地基中形成排水通道；

步骤S23：在所述硬壳层上挖掘排水沟；所述排水沟与碎石桩连接，以将从所述碎石桩流出的水排出。

在所述排水沟内铺设砂层或者碎石层。

步骤S24：在所述设置有碎石桩的软土地基中设置刚性桩，令所述刚性桩穿过所述硬壳层及软土层并穿入所述持力层，以增加软土地基的承载力并挤压桩体间土体的孔隙水流入由碎石桩形成的所述排水通道。

步骤S22中施工设置碎石桩的方法有多种，本实施例具体给出一种碎石桩的施工方法，沿与所述软土地基的水平面垂直的方向，将套管振动下沉至软土层底部并使套管的一端与持力层相抵，其中所述套管与持力层相抵的一端设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在套管下沉的过程中处于闭合状态；

分多次向所述套管的空腔中注入碎石桩用料，每次注入所述碎石桩用料后使用柱锤夯击所述碎石桩用料，同时振动提升所述套管，直至所述套管完全拔出所述软土地基同时所述碎石桩用料形成所述碎石桩；

其中所述活瓣桩靴结构在所述套管提升的过程中处于打开状态。

优选地，所述碎石桩用料包括：砂卵石、山渣石、矿渣中的一种或多种。另外所述碎石桩用料还可以包括：建筑垃圾，其中该建筑垃圾可以是使用过的碎砖头或者混凝土废料等。

在施工设置碎石桩后，需要设置刚性桩。设置刚性桩之前，首先在软土地基上打一个用于试验刚性桩，通过该试验刚性桩测定，在软土地基上打刚性桩时否会有地下水从碎石桩中流出，若有水流出则需要进一步如步骤S23在软土地基上挖掘排水沟。

步骤S24中施工设置刚性桩的方法有多种，本实施例具体给出一种刚性桩的施工方法，沿与所述软土地基的水平面垂直的方向，将套管振动下沉穿透软土层并进入持力层，其中所述套管进入持力层的一端设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在套管下沉的过程中处于闭合状态；

分多次向所述套管的空腔中注入刚性桩用料，每次注入所述刚性桩用料后使用柱锤夯击所述刚性桩用料，同时振动提升所述套管，直至所述套管完全拔出所述软土地基同时所述刚性桩用料形成所述刚性桩；

其中所述活瓣桩靴结构在所述套管提升的过程中处于打开状态。

优选地，所述刚性桩用料包括：水泥、粉煤灰、砂、石子中的一种或多种。

本实施例给出的软土地基施工方法对软土地基进行处理，使其满足建筑承载的需求。如图4-12所示，软土地基包括依次分布的相对硬壳层6、软土层7及持力层9，其中持力层9的硬度比较大，软土层7的含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定所需时间长等工程特性，本实施例给出的软土地基施工方法主要是对软土层7进行处理。

主要操作步骤包括：

（1）根据预先设定的碎石桩1与刚性桩2的分布在软土地基上设置碎石桩点及刚性桩点，其中碎石桩1与刚性桩2的分布示意图如图3及图13所示，其中碎石桩1的数量、刚性桩2的数量、多个碎石桩1之间的间距、多个刚性桩2之间的间距、刚性桩2与碎石桩1的交替分布情况、碎石桩1及刚性桩2的长度、直径均根据具体工程的软土地基处理的施工要求进行确定。

（2）施工碎石桩1，其中以施工一个碎石桩1为例进行说明，如图4至图8所示，主要步骤包括：

（a）将套管4对准预先设定的碎石桩点；

（b）通过振动沉管的方式，将套管4下沉至指定深度，该指定深度一般是施工碎石桩1之前进行确定，根据具体施工的软土地基中的软土层7的厚度进行确定，一般将套管4穿过硬壳层6及软土层7并与持力层9相抵，与持力层9相抵可以理解为套管4与持力层9相抵的一端与设定的持力层顶面标高8齐平，地面标高5与持力层顶面标高8之间的距离为该碎石桩1的长度；其中该套管4的与持力层9相抵的一端设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在套管4下沉的过程中处于闭合状态，以避免在套管4下沉的过程中，有软土进入套管4内。

（c）将套管4下沉至指定深度后，通过套管4上设置的投料口3投入碎石桩用料10，然后通过柱锤11在套管4的空腔内夯击碎石桩用料10，以使碎石桩用料10压紧密实，其中在夯击碎石桩用料10的同时振动提升套管4，其其中所述活瓣桩靴结构在套管4提升的过程中处于打开状态。

如图4所示，碎石桩用料10一部分在套管4内部，一部分在套管4外部，并且在套管4外部的碎石桩用料10形成碎石桩1；

（d）再次通过投料口3投入碎石桩用料10,然后通过柱锤11在套管4的空腔内夯击碎石桩用料10同时振动提升套管4；

（e）反复操作步骤（d），由深及浅反复夯击碎石桩用料10直至套管4出地面形成碎石桩1。

在设定的碎石桩点施工完成所有的碎石桩1，因为碎石桩1采用砂卵石、山渣石、矿渣、建筑垃圾中的一种或多种作为碎石桩用料10，碎石桩1之间的空隙比较大，因此其可以作为软土地基中的排水通道。

（3）施工刚性桩2，如图9-12所示，其中以施工一个刚性桩2为例进行说明，主要步骤包括：

（a）将套管4对准预先设定的刚性桩点；

（b）通过振动沉管的方式，将套管4下沉至指定深度，该指定深度一般是施工刚性桩2之前根据具体施工的软土地基的软土层7的厚度进行确定。为了增加该刚性桩2的承载强度，一般将套管4穿过硬壳层6及软土层7并穿入持力层9，套管4穿入持力层9的深度需要根据具体施工要求进行确定。一般地，该套管4穿入持力层9的深度为30厘米及30厘米以上，即该套管4穿入持力层9的一端与设定的持力层顶面标高8之间的距离为30厘米及30厘米以上。其中该套管4穿入持力层9的一端的端面与地面标高5之间的距离为该刚性桩2的长度；其中该套管4的穿入持力层9的一端设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在套管4下沉的过程中处于闭合状态，以避免在套管4下沉的过程中，有软土进入套管4内。

（c）将套管4下沉至指定深度后，通过套管4上设置的投料口3投入刚性桩用料12，然后通过柱锤11在套管4的空腔内夯击刚性桩用料12，以使刚性桩用料12压紧密实，其中在夯击刚性桩用料12的同时振动提升套管4，其中其中所述活瓣桩靴结构在套管4提升的过程中处于打开状态。

如图10所示，刚性桩用料12一部分在套管4内部，一部分在套管4外部，并且在套管4外部的刚性桩用料12形成刚性桩2；

（d）再次通过投料口3投入刚性桩用料12,然后通过柱锤11在套管4的空腔内夯击刚性桩用料12的同时振动提升套管4；

（e）反复操作步骤（d），由深及浅反复夯击刚性桩用料12直至套管4出地面形成刚性桩2。

本发明采用振动沉管的方法将套管4沿与水平面垂直的方向下沉至软土层7底部，其中该套管4的进入软土层7的端部设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在套管4下沉的过程中处于闭合状态。然后向套管4内投入碎石桩用料10，再用柱锤11孔内夯击碎石桩用料10，由下至上依次投碎石桩用料10实现边投料边夯击，边振动边提升套管4，形成至下而上的连续完整的碎石桩1；同上采用振动沉管的方法将套管4沿与水平面垂直的方向穿透软土层7，且进入持力层9内，其中该套管4的进入软土层7的端部设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在套管4下沉的过程中处于闭合状态。然后向套管4内投入刚性桩用料12，再用柱锤11孔内夯击刚性桩用料12，由下至上依次投刚性桩用料12实现边投料边夯击，边振动边提升套管4，形成至下而上的连续完整的刚性桩2。这样就构成了碎石桩1、刚性桩2复合地基。

本发明的软土地基设置了碎石桩1及刚性桩2，因此每立方米的软土地基中软土所占的体积比降低，增加了碎石桩1及刚性桩2所占的体积比，由此实现对软土地基内的软土置换。进一步地碎石桩1及刚性桩2均施工设置为多个；多个碎石桩1与多个刚性桩2交替呈梅花形排布或交替呈环状排布。

该软土地基施工方法中，第一步施工碎石桩1，待所有碎石桩1施工完毕后，在平面和竖向的空间范围内构成了排水通道。第二步施工刚性桩2，其主要作用是置换软土后提高复合地基承载力，在套管4沉管及孔内夯击刚性桩2用料12过程中桩间土产生孔隙水压力，且与碎石桩1形成渗透压力差，碎石桩1身形成良好的排水通道，能够有效地排出地下水，将桩间土体的孔隙水挤出，降低土体含水量，使软土地基的土体快速固结，从而改善软土地基的物理力学性质指标，也提高桩间深厚软土的承载力，减少地基沉降。

在上述方法中，碎石桩1的材料可以是砂卵石、山渣石、矿渣、建筑垃圾中的一种或多种；刚性桩2的材料为水泥、粉煤灰、砂、石子中的一种或多种，并且刚性桩2可以吸收其周边土体的水分，产生水化热，加速桩间土体固结。

现有技术中在对软土地基进行处理时还会采用该方法：在软土地基中直接设置预制桩，该预制桩一般指混凝土钢筋桩，但是采用混凝土钢筋桩不仅成本比较高，而且如果软土层7中或者该软土地基所处位置的地下水腐蚀性比较强，则容易使混凝土中的钢筋腐蚀生锈，损坏该混凝土钢筋桩的结构，进而影响该混凝土钢筋桩对软土地基的支撑承载。

本发明的对软土地基施工方法中所用的施工原料中不包括容易被腐蚀的金属，因此该方法适用于软土层7中或者该软土地基所处位置的地下水腐蚀性比较强的地区。

另外本发明施工碎石桩1及刚性桩2中所用的施工材料都是分多次投入套管4中，每次投入施工材料后都会多次夯击，保证桩体的质量，因此可以有效地保证施工的质量，而且采用套筒空腔内夯击施工过程对环境无影响。

本发明的软土地基施工方法简单，通过碎石桩1形成排水通道，刚性桩2施工过程挤压桩体间的水进入碎石桩1形成的排水通道，而且刚性桩2所用的刚性桩用料12可以吸收其周边土体内的水分，产生水化热，加速桩间的土体固结，因此可以缩短软土地基的固结周期。

本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本发明的范围内。

显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.软土地基施工方法，其特征在于，包括：

在软土地基中设置碎石桩，令所述碎石桩穿过所述软土地基的硬壳层及软土层与持力层相抵；

在所述设置有碎石桩的软土地基中设置刚性桩，令所述刚性桩穿过所述硬壳层及软土层并穿入所述持力层。

2.根据权利要求1所述的软土地基施工方法，其特征在于，所述设置碎石桩包括：

沿与所述软土地基的水平面垂直的方向，将套管振动下沉至软土层底部并使套管的一端与持力层相抵，其中所述套管与持力层相抵的一端设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在所述套管下沉的过程中处于闭合状态；

分多次向所述套管的空腔中注入碎石桩用料，每次注入所述碎石桩用料后使用柱锤夯击所述碎石桩用料，同时振动提升所述套管，直至所述套管完全拔出所述软土地基同时所述碎石桩用料形成所述碎石桩；其中所述活瓣桩靴结构在所述套管提升的过程中处于打开状态。

3.根据权利要求1所述的软土地基施工方法，其特征在于，所述设置刚性桩包括：

沿与所述软土地基的水平面垂直的方向，将套管振动下沉穿透软土层并进入持力层，其中所述套管进入持力层的一端设置有活瓣桩靴结构且该活瓣桩靴结构在套管下沉的过程中处于闭合状态；

分多次向所述套管的空腔中注入刚性桩用料，每次注入所述刚性桩用料后使用柱锤夯击所述刚性桩用料，同时振动提升所述套管，直至所述套管完全拔出所述软土地基同时所述刚性桩用料形成所述刚性桩；

其中所述活瓣桩靴结构在所述套管提升的过程中处于打开状态。

4.根据权利要求1所述的软土地基施工方法，其特征在于，所述设置碎石桩之后，设置刚性桩之前，该方法进一步包括：

在所述硬壳层上挖掘排水沟；

所述排水沟与碎石桩连接。

5.根据权利要求4所述的软土地基施工方法，其特征在于，该方法进一步包括：在所述排水沟内铺设垫砂层或者碎石层。

6.根据权利要求2所述的软土地基施工方法，其特征在于，所述碎石桩用料包括：砂卵石、山渣石、矿渣中的一种或多种。

7.根据权利要求3所述的软土地基施工方法，其特征在于，所述刚性桩用料包括：水泥、粉煤灰、砂、石子中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的软土地基施工方法，其特征在于，所述碎石桩与所述刚性桩均为多个；

所述设置碎石桩和刚性桩包括：

令多个所述碎石桩与多个所述刚性桩呈交替梅花形排布或呈交替环状排布。

9.根据权利要求1所述的软土地基施工方法，其特征在于，所述刚性桩进入所述持力层的深度为30厘米及30厘米以上。

10.根据权利要求1所述的软土地基施工方法，其特征在于，所述设置所述碎石桩之前，该方法进一步包括：

根据预先设定的所述碎石桩与所述刚性桩的分布在所述软土地基上设置碎石桩点及刚性桩点。

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