CN103643691B - 一种烧结透水桩地基处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结透水桩地基处理方法，包括以下步骤：（1）烧结透水桩；步骤（2）将烧结好的透水桩烧制成多节，每节之间相连接；桩顶上设有透水桩帽，在各桩的中空处安插排水管，并引到施工区外面；（3）烧结透水桩复合地基中布置的该桩体的桩距宜取3～5倍的桩径；（4）烧结透水桩复合地基桩体采用正方形或三角形布置；（5）通过插桩机将桩体压入地基，盖好桩帽；在地基表面铺设碎石垫层，在碎石垫层表面自下至上依次铺设中粗砂、双向土工格栅、中粗砂、碎石，最后夯实；（6）把所有桩体内的排水管外接于水泵。在上部结构施工期间，在附加应力作用下孔隙水会穿过桩壁进入桩体内部，通过水泵把桩体内所存滞的水排出。

Description

一种烧结透水桩地基处理方法

技术领域

本发明提出了一种利用透水性烧结桩处理地基的方法，属于土木工程领域。

背景技术

近几年来，国家有大量的填海造陆工程，地基处理一般用塑料排水板—堆载预压法，即先插排水板再进行堆载预压，但是，该法存在施工质量难以控制、远途运输堆载料成本高、工程周期长等问题；另外，也常利用复合地基技术进行处理。复合地基中的竖向增强体一般可用散体材料桩（如砂桩、碎石桩），半刚性桩（如水泥土搅拌桩）和刚性桩（如素混凝土桩、CFG桩），以及最近有学者研究的透水性混凝土桩。但是，散体桩透水性强，但强度低，易破坏；刚性和半刚性桩强度高，但透水性差，地基固结慢；透水性混凝土桩易腐蚀，不适合滨海工程。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺点，本发明提出了烧结透水桩复合地基处理方法，该方法特别适合填海造陆工程，在工程场地附近没有填载料的情况下，可以充分利用现场吹填的泥沙进行烧结，制作桩体。烧结透水桩刚度和强度高，具有刚性桩的优点，而且透水性强，耐腐蚀，同时节约成本，减少工期。

本发明采用的技术方案如下：

一种烧结透水桩地基处理方法，包括以下步骤：

步骤（1）烧结透水桩材料；

步骤（2）将烧结透水桩烧制成多节，每节之间相连接；桩顶上设有透水桩帽，在各桩的中空处安插排水管，并引到施工区外面；

步骤（3）烧结透水桩复合地基中该桩体直径宜取350～600mm，桩距宜取3～5倍桩径，桩距的确定需满足地基沉降和承载力要求；

步骤（4）烧结透水桩复合地基桩体采用正方形或三角形布置；

步骤（5）通过插桩机将桩体压入地基，盖好桩帽；在地基表面铺设碎石垫层，在碎石垫层表面自下至上依次铺设中粗砂、双向土工格栅、中粗砂、碎石，最后夯实，与烧结透水桩形成具有透水性的桩—网复合结构；

步骤（6）把所有桩体内的排水管外接于水泵；在上部结构施工期间，在附加应力作用下孔隙水会穿过桩壁进入桩体内部，通过水泵把桩体内所存滞的水排出。

所述的步骤（1）中所述的透水桩材料的抗压强度为15MPa～30MPa，渗透系数为0.01mm/s～1mm/s；

所述的步骤（2）所述的排水管的内管径1～3cm。

所述的步骤（2）中所述的烧结透水桩的每节1～3m，每节之间通过锥螺纹连接，桩径取350～600mm，桩壁结构分为内外两层，内层厚度取90～200mm，外层厚度取5～30mm。

所述的步骤（3）中对填海造陆类的海相土地基，烧结透水桩复合地基的桩距不宜大于桩径的4.5倍。

所述的步骤（5）在地基表面铺设碎石垫层，厚度为30～50cm。

所述的桩径是指透水桩的直径。

所述的烧结透水桩的材料是由吹填砂（泥状，含水率30%左右，其基本物质组成单元包括粘土矿物、粉土粒、矿物晶体及其集合体、生物碎屑），助熔成孔剂，减水剂（增强材料）组成。具体配比：吹填砂88%，助熔成孔剂10%，减水剂2%搅拌后放入模具，自然干燥1天后拆模，然后将试块放在通风处自然干燥，当干燥后的坯体强度达到3.0Mpa含水率6%左右时，放入高温炉中焙烧。

所得桩体的抗压强度为23.3 Mpa ～25.1Mpa，渗透系数为0.57mm/s～0.64mm/s。

所述的桩体的桩壁分为内、外两层桩壁且中部空心，所述的外层桩壁和内层桩壁上均设有若干孔隙，且内层桩壁上的孔隙比外层桩壁上的孔隙大。

所述的外层桩壁上的孔隙数量比内层桩壁上的孔隙数量多。

本发明的有益效果如下：

（1）烧结透水桩是由烧结材料（如泥沙）、助熔成孔剂、增强材料和水等按一定比例配料，搅拌之后放入模具，成型之后放置干燥，最后烧结而成。助熔成孔剂的加入可以使材料在烧制完成后形成含有大量贯通性孔隙(通常在5%～30%之间并多为直径超过1mm的大孔)的桩体。如图1所示，该桩体的桩壁分为内外两层，外层孔隙直径小但是数量多，以防止淤泥、沙粒等进入桩体，引起堵塞；内层孔隙直径大，增强透水性；桩体中部空心。在保证一定透水性情况下其抗压强度一般在15MPa～30MPa，烧结透水材料的渗透系数一般介于0.01mm/s～1mm/s。实验表明，加入不同种类的助熔成孔剂会导致烧结体形成不同情况的孔洞，从而影响桩体的透水性和强度，因此在工程设计中应根据具体要求，确定助熔成孔剂的种类。

（2）在地基处理过程中地基内会产生较大的超静孔隙水压力，随后超孔隙水压逐渐消散，地基开始固结沉降，最后趋于稳定。对某道路原地基（未处理地基）、碎石桩复合地基、素混凝土桩复合地基及烧结透水桩复合地基的工后沉降进行了计算分析，图2所示为在地基不同深度处超静孔隙孔压力随时间的变化曲线。可见素混凝土桩复合地基的孔压与原地基差别不大，在地基填筑过程中产生的孔压较大，而碎石桩复合地基和烧结透水桩复合地基在路基分层填筑阶段的孔压较小。因为素混凝土桩的渗透系数较小，在分层填筑过程中孔压不能及时消散，使地基内部产生了较大的孔压，经过搁置期的消散后孔压仍比碎石桩复合地基和烧结透水桩复合地基的孔压大得多。碎石桩的强度较低，因此碎石桩复合地基在搁置期里孔压消散较慢。而烧结透水桩不仅透水性强，而且强度高，所以烧结透水桩在地基填筑阶段消散了部分超静孔隙水压力，使得累积超静孔隙水压力较小，在搁置期能内基本可以完全消散。

（3）工程中最关心的是地基的工后沉降。图3所示为路面施工完毕后四年内的工后沉降曲线。可见，烧结透水桩复合地基的工后沉降明显比其他工况的小。这是因为烧结透水桩不仅强度和刚度高，而且渗透系数较大，透水性强，排水速度快，使得地基荷载引起的大部分超静孔隙水压力在施工期间被消散，这说明烧结透水桩具有明显的减压降沉作用。

附图说明

图1 烧结透水桩结构注释图；

图2（a）桩体正方形布置；

图2（b）桩体三角形布置；

图3（a）-（d） 在地基不同深度处超静孔隙孔压力随时间的变化曲线；

图4 不同型式地基地表工后沉降随时间的变化曲线；

图中：1桩壁内侧，2 桩壁外侧。

具体实施方式

    一种烧结透水桩地基处理方法，包括以下步骤：

（1）烧结透水桩材料抗压强度不低于15MPa，渗透系数不低于0.01mm/s。

（2）将烧结透水桩烧制成每节1～3m，每节之间通过锥螺纹连接。桩径宜取350～600mm，桩壁结构分为内外两层，内层厚度取90～200mm，外层厚度取5～30mm。桩顶设有透水桩帽，从而方便排水。在各桩的中空处安插内管径1～3cm的排水管，并引到施工区外面。

（3）烧结透水桩复合地基中布置的该桩体的桩距宜取3～5倍的桩径，桩距的确定需满足地基沉降和承载力要求。对填海造陆类的海相土地基，烧结透水桩复合地基的桩距不宜大于桩径的4.5倍。

（4）复合地基中的烧结透水桩体采用正方形或三角形布置，如图4所示。

（5）通过插桩机将桩体压入地基，盖好桩帽。在地基表面铺设碎石垫层，厚度为30～50cm。在碎石垫层表面自下至上依次铺设中粗砂、双向土工格栅、中粗砂、碎石，最后夯实，与烧结透水桩形成具有透水性的桩—网复合结构。

（6）把所有桩体内的排水管外接于水泵。在上部结构施工施工期间，在附加应力作用下孔隙水会穿过桩壁进入桩体内部，通过水泵可把桩体内所存滞的水排出。

实施例一：

某临海道路项目，需进行填海造陆，地基承载力达到要求后修筑路基。该填海造陆工程在海岸原有基础上通过吹填建成，地质情况由上至下为素填土、吹填土、含淤泥中砂、含砾粉土及强风化泥质砂，由于下卧淤泥层较厚，导致软基处理范围广、难度大，整体投资难以把控。所以，为减小工后沉降量，保证建筑物稳定，可采用烧结透水桩对海相软土地基进行处理。

烧结透水桩体采用管桩布置，每段1～3m，通过锥螺纹连接，桩体抗压强度不低于15MPa，渗透系数不低于0.01mm/s。通过打桩机将桩体压入地基，盖好桩帽，在地基表面铺设碎石垫层，厚度为30～50cm，在其上用土工格栅和特定级配集料与桩体形成桩—网复合结构。施工时，所有桩体垂直度误差不大于1.5%。所有桩体直径相同，根据工程实际情况，桩径宜取300～800mm；桩距的确定应满足地基沉降和承载力要求。

施工前场地需清表处理，做好“三通一平”工作。

实施例二：

某万吨级码头工程项目，地基由厚6.0 m的含淤泥中砂与含砾粉土下卧松散软弱层和上部9.0m厚的吹砂与碎石填土（半年前填海造陆）组成，为典型的软弱地基，该地基具有高含水性、高孔隙水、高压缩性、高灵敏性、高蠕变性、低强度、低透水性和不均匀性等特点，因此可采用烧结透水桩对该地基进行处理工作。

烧结透水桩体采用管桩布置，每段1～3m，通过锥螺纹连接，桩体抗压强度不低于15MPa，渗透系数不低于0.01mm/s。通过打桩机将桩体压入地基，盖好桩帽，在地基表面铺设碎石垫层，厚度为30～50cm，再其上用土工格栅和特定级配集料与桩体形成桩—网复合结构。

施工时，所有桩体垂直度误差不大于1.5%。所有桩体直径相同，根据工程实际情况，桩径宜取300～800mm；桩距的确定应满足地基沉降和承载力要求。

施工前场地需清表处理，做好“三通一平”工作。

Claims (8)

1.一种烧结透水桩地基处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）烧结透水桩；

所述的烧结透水桩的材料是由吹填砂，助熔成孔剂，减水剂组成,具体配比：吹填砂88%，助熔成孔剂10%，减水剂2%；搅拌后放入模具，自然干燥1天后拆模，然后将试块放在通风处自然干燥，当干燥后的坯体强度达到3.0Mpa含水率6%时，焙烧；

步骤（2）将烧结好的透水桩烧制成多节，每节之间相连接；桩顶上设有透水桩帽，在各桩的中空处安插排水管，并引到施工区外面；

步骤（3）烧结透水桩复合地基中布置的该桩体的桩距宜取3～5倍的桩径，桩距的确定满足地基沉降和承载力要求；

步骤（4）烧结透水桩复合地基桩体采用正方形或三角形布置；

步骤（5）通过插桩机将桩体压入地基，盖好桩帽；在地基表面铺设碎石垫层，在碎石垫层表面自下至上依次铺设中粗砂、双向土工格栅、中粗砂、碎石，最后夯实，与烧结透水桩形成具有透水性的桩—网复合结构；

步骤（6）把所有桩体内的排水管外接于水泵；在上部结构施工期间，在附加应力作用下孔隙水会穿过桩壁进入桩体内部，通过水泵把桩体内所存滞的水排出。

2.如权利要求1所述的烧结透水桩地基处理方法，其特征在于，所述的步骤（1）中所述的透水桩材料的抗压强度为15MPa～30MPa，渗透系数为0.01mm/s～1mm/s。

3. 如权利要求1所述的烧结透水桩地基处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）所述的排水管的内管径1～3cm。

4. 如权利要求1所述的烧结透水桩地基处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）中所述的透水桩的每节1～3m，每节之间通过锥螺纹连接，桩径取350～600mm，桩壁结构分为内外两层，内层厚度取90～200mm，外层厚度取5～30mm。

5. 如权利要求1所述的烧结透水桩地基处理方法，其特征在于，所述的步骤（3）中对海相土地基，烧结透水桩复合地基的桩距不大于桩径的4.5倍。

6.如权利要求1所述的烧结透水桩地基处理方法，其特征在于，所述的步骤（5）在地基表面铺设碎石垫层，厚度为30～50cm。

7. 如权利要求1所述的烧结透水桩地基处理方法，其特征在于，所述桩体的桩壁分为外层桩壁和内层桩壁且桩体中部空心，所述的外层桩壁和内层桩壁上均设有若干孔隙，且内层桩壁上的孔隙比外层桩壁上的孔隙大。

8. 如权利要求7所述的烧结透水桩地基处理方法，其特征在于，所述的外层桩壁上的孔隙数量比内层桩壁上的孔隙数量多。