CN104818711A - 一种抗液化立体排水刚性桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抗液化立体排水刚性桩及其施工方法。在刚性桩的侧面沿竖向设置多个凹槽，在凹槽中设置竖向排水体；在刚性桩的侧面沿横向设置多个凹槽，在凹槽内设置横向排水体；竖向凹槽和竖向排水体沿桩身的深度到达可液化土层底部；横向凹槽和横向排水体设置于桩身位于可液化土层范围内。竖向排水体和横向排水体固定在凹槽内，排水体表面覆盖一层钢丝网。

Description

一种抗液化立体排水刚性桩及其施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程抗震技术领域，特别涉及一种抗液化立体排水刚性桩及其施工方法。

背景技术

桩基是一种古老的基础形式，几千年前人们就懂得使用木桩、竹桩等作为建筑物的基础。桩基是目前应用最为普遍的地基加固处理技术，广泛应用于公路、桥梁、隧道、高层建筑、大坝等土木水利工程中。桩基种类繁多，有钻孔灌注桩、预应力高强混凝土管桩、碎石桩、砂桩等。桩基从桩身材料强度可分为柔性桩和刚性桩，柔性桩一般指碎石桩、搅拌桩等，刚性桩包括预应力管桩、现浇混凝土桩等。桩基类型的选用与上部结构的承载力和沉降控制要求有关。承载力高、沉降控制要求严格的工程采用刚性桩，而承载力低，沉降控制要求不高的工程可采用柔性桩。

我国位于世界两大地震带-环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位，受太平洋板块、印度板块和菲律宾板块的挤压，地震断裂带十分发育，因此，我国是一个地震频发的国家。对于地震作用下的桩基础，必须考虑桩基础的抗震设计，尤其是对于地基中分布有可液化的土层(砂性土)时，地震作用下砂性土地基中将产生超静的孔隙水压力，由于不能快速消散从而导致地基液化破坏，桩基的抗震安全极为重要。

在本发明之前，一般工程场地采用碎石桩作为竖向排水通道来抵抗地基液化，但碎石桩的承载力相对较低，沉降控制能力较弱，不能用于房屋等建筑工程的地基。目前工程中房屋等建筑物地基普遍采用刚性桩来提高地基承载力，但是，由于刚性桩不能排水，不能降低液化可能性，从而地震中可能因地基液化而引起刚性桩基础的破坏，继而导致房屋破坏的灾害实例在每次大地震中都有记录。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研发一种抗液化立体排水刚性桩及其施工方法，从而使刚性桩在地震中充分起到排水的作用，防止桩侧砂土液化。

本发明的技术方案：

一种抗液化立体排水刚性桩，其主要技术特征在于：在刚性桩的侧面沿竖向设置多个凹槽，在凹槽中设置竖向排水体；在刚性桩的侧面沿横向设置多个凹槽，在凹槽内设置横向排水体；竖向凹槽和竖向排水体沿桩身的深度到达可液化土层底部；横向凹槽和横向排水体设置于桩身位于可液化土层范围内。竖向排水体和横向排水体固定在凹槽内，排水体表面覆盖一层钢丝网。

所述凹槽断面可以是圆弧形也可以是方形。

所述凹槽中设置的排水体可以是圆形钢丝软管，也可以是方形塑料排水板，或排水盲管等，外包无纺土工布，其尺寸与凹槽的断面形状匹配。

一种抗液化立体排水刚性桩的施工方法，包括以下技术步骤：

(1)在工厂预制刚性桩体。预制时，先预留好竖向凹槽和横向凹槽的位置，待混凝土浇筑成形后形成相应的凹槽。

(2)准备竖向排水体和水平排水体，竖向排水体长度与竖向凹槽长度相等，横向排水体长度与横向凹槽总周长相等。

(3)将带凹槽的预制桩体运输到工程现场，将竖向排水体和横向排水体安装到相应的凹槽内。

(4)在横向排水体和竖向排水体表面安装一层钢丝网。

(5)将桩体通过机械沉入地基，沉入地基后，使竖向排水体到达可液化土层底部，横向排水体位于可液化土层中。

(6)竖向排水体顶面采用无纺土工布封盖。

本发明的优点和效果在于：

这是一种抗液化效果好的具有立体排水性质的刚性桩。由于除了设置竖向排水体，在可液化的砂土层中还设置了多圈横向排水体，从而起到立体排水的效果，大大降低了桩侧砂土层中的孔隙水压力，从而防止了桩侧砂土液化。

钢筋混凝土预制桩预制时留有竖向和横向凹槽，技术操作很方便。用于凹槽中排水用的排水盲管或塑料排水板在目前市场上有定型产品。本发明中的钢筋混凝土预制桩、排水盲管或塑料排水板可以集成为产品在工厂或现场批量生产，携带方便、使用简单却效果好。

本发明只需采用常规的施工机械施工，不增加施工的难度，从而没有增加施工成本。

附图说明

图1——本发明抗液化原理示意图。

图2——本发明抗液化立体排水刚性桩三维示意图。

图3——本发明抗液化立体排水刚性桩俯视图。

图中：1-刚性桩；2-竖向排水槽；3-横向排水槽；4-竖向排水体；5-横向排水体；6-可液化土层；7-不可液化土层。

具体实施方式

实施例1

参见图2，刚性桩1即钢筋混凝土预制桩，在预制时，在其侧面设置竖向排水槽2和横向排水槽3。图2中的钢筋混凝土预制桩为圆柱体，若干条(三条)横向排水槽3环绕钢筋混凝土预制桩的侧壁，这些横向排水槽3分别处于平行于圆柱体底面的平面上。如图3，若干条(六条)竖向排水槽2均匀分布在圆柱体的侧壁，这些竖向排水槽2均平行于圆柱体的轴向，他们的上端在圆柱体的顶端、下端与每一条横向排水槽3相通。

在竖向排水槽2和横向排水槽3内分别放置竖向排水体4和横向排水体5，排水体与排水槽形状互相匹配，大小、尺寸以不超出刚性桩侧面为准。横向排水槽3围绕刚性桩1表面一圈，形成封闭的圆形。实施例中，在竖向排水槽2和横向排水槽3放入管壁开细孔的软管。这些软管的管壁具有若干小孔。竖向排水槽2和横向排水槽3中的软管相通。

优选地，软管的外表面可以采用金属网来保护。

实施例2

本实施例是实施例1的桩体的一个的施工过程：

施工时，先对施工场地进行工程地质勘察，确定可液化土层的分布位置和深度。

下一步，在工厂预制如实施例1的刚性桩1。预制时，先预留好竖向排水槽2和横向排水槽3的位置，待混凝土浇筑成形后形成相应的凹槽。参见图1，凹槽的位置根据前面一步的地勘报告确定，使竖向排水槽2底部到达可液化土层6底部，横向排水槽3位于可液化土层6中，而不可液化土层7中不设置横向排水槽3。

下一步，准备竖向排水体4和横向排水体5，竖向排水体4长度与竖向排水槽2长度相等，横向排水体5长度与横向排水槽3总周长相等。

下一步，将带凹槽的预制刚性桩1运输到工程现场，将竖向排水体4和横向排水体5安装到相应的凹槽内。一般可采用强力胶将排水体胶黏到凹槽内。

下一步，在横向排水体5和竖向排水体4表面安装一层钢丝网。钢丝网的目的是在沉桩过程中起到保护排水体的作用。

下一步，将刚性桩1通过机械沉入地基，沉入地基后，使竖向排水体4到达可液化土层6底部，并且横向排水体5位于可液化土层6中。

下一步，竖向排水体4顶面采用无纺土工布封盖。

地震时，可液化土层6中产生的超静孔隙水可以自动迅速地通过横向排水体5传递到竖向排水体4，从而迅速沿桩壁排出地表，从而达到消除液化的目的。

Claims (5)

1.一种抗液化立体排水刚性桩，其特征在于：在刚性桩的侧面沿竖向设置多个凹槽，在凹槽中设置竖向排水体；在刚性桩的侧面沿横向设置多个凹槽，在凹槽内设置横向排水体；竖向凹槽和竖向排水体沿桩身的深度到达可液化土层底部；横向凹槽和横向排水体设置于桩身位于可液化土层范围内；竖向排水体和横向排水体固定在凹槽内，竖向排水体和横向排水体连通，排水体表面覆盖一层钢丝网。

2.根据权利要求1所述的一种抗液化立体排水刚性桩，其特征在于：刚性桩侧面凹槽断面是圆弧形或是方形。

3.根据权利要求1所述的一种抗液化立体排水刚性桩，其特征在于：刚性桩侧面的凹槽中设置的排水体是管壁开细孔的圆形钢丝软管，方形塑料排水板，或排水盲管，排水体外包无纺土工布。

4.根据权利要求1所述的一种抗液化立体排水刚性桩，其特征在于：排水体的尺寸与凹槽的断面形状匹配。

5.根据权利要求1所述的一种抗液化立体排水刚性桩的施工方法，其技术步骤包括：

(1)在工厂预制刚性桩体；预制时，先预留好竖向凹槽和横向凹槽的位置，待混凝土浇筑成形后形成相应的凹槽；

(2)准备竖向排水体和水平排水体，竖向排水体长度与竖向凹槽长度相等，横向排水体长度与横向凹槽总周长相等；

(3)将带凹槽的预制桩体运输到工程现场，将竖向排水体和横向排水体安装到相应的凹槽内；

(4)在横向排水体和竖向排水体表面安装一层钢丝网；

(5)将桩体通过机械沉入地基，沉入地基后，使竖向排水体到达可液化土层底部，横向排水体位于可液化土层中；

(6)竖向排水体顶面采用无纺土工布封盖。