CN105155505A - 一种刚性桩复合地基施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合地基施工方法，主要包括以下步骤：步骤1、确定施工区域的刚性桩点位、及散体桩点位；步骤2、在刚性桩点位处，进行刚性桩的施工；步骤3、在散体桩点位处，进行散体桩施工；步骤4、在施工场地表面铺设褥垫层，形成复合地基。通过复合使用孔内强夯和刚性桩施工，大幅减小孔内强夯侧向挤压的损失，增加了孔内强夯施工的效果，充分发挥出桩间土和散体桩的承载力。因此本方法充分利用了桩间土和散体桩的承载力，在较少刚性桩的条件下，使复合地基达到较多刚性桩才能达到的承载力，降低成本，提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，特别是涉及一种复合地基施工方法。
背景技术
目前复合地基中，承受绝大部分载荷的是刚性桩，而由于刚性桩本身桩径比较小，不能充分利用刚性桩桩侧土体的侧阻力，为了满足承载力的要求，不得不缩小刚性桩之间的距离，使得所使用的刚性桩数量增多，增加了建筑成本，且如果场地在设计确定的持力层以上有深厚的相对承载力较低的覆盖层，则会造成桩体长度过长，从而造成极大的浪费，且适应性较差。
综上所述，在满足承载力要求的前提下，如何有效节约成本，避免资源浪费，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，为克服上述复合地基施工方法上的不足，提供了一种刚性桩复合地基施工方法，在满足承载力要求的前提下，充分发挥出桩侧土体的侧阻力，即桩间土的承载力，减少刚性桩使用的数量，减短刚性桩的长度，达到节约成本，避免资源浪费的目的。
为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种刚性桩复合地基施工方法，包括以下步骤：
步骤1、确定施工区域的刚性桩点位、及散体桩点位；
步骤2、在刚性桩点位处，进行刚性桩的施工；
步骤3、在散体桩点位处，进行散体桩施工；
步骤4、在施工场地表面铺设褥垫层，形成复合地基。
优选地，上述刚性桩复合地基施工方法中，步骤1的具体施工步骤包括：
步骤2-1、在施工区域内，按照设计要求均匀布置刚性桩点位，要求任意两相邻的刚性桩点位间的间隔6~10m；桩间距最好在这个范围内取值，若间距大于这个范围，则可能不能满足承载和变形要求而引起桩顶应力过于集中，若间距小于这个范围，则难以发挥出桩间土的承载潜力；
步骤2-2、所述散体桩点包括第一遍孔内强夯点和第二遍孔内强夯点；所述第一遍孔内强夯点包括桩间点及外围点，所述桩间点设于任意两相邻的刚性桩点位间的中点处，所述外围点设于刚性桩点位与桩间点位结合区域之外，距离该结合区域边缘为3m~5m处，所述外围点分别对齐与之同行、同列布置的刚性桩点位与桩间点位，这样设置的目的是为了尽量使桩间土和散体桩之间能够均匀地被夯紧密，使散体桩成桩质量高，桩间土承载力的效果好；
步骤2-3、任意相邻的四个刚性桩点位所构成的四边形中，其对角线的交点处
设为第二遍孔内强夯点3，其有益效果是后续施工中可以进一步夯实桩间土，进一步提高桩间土承载载荷的能力。
优选地，上述刚性桩复合地基施工方法中，步骤3的具体施工步骤包括：
步骤3-1、在第一遍孔内强夯点钻孔，钻孔深度H1达到设计要求，并将填料分层填入该第一遍孔内强夯点的桩孔内，直至填装完毕；
步骤3-2、填装完毕后，用强夯机对第一遍强夯点孔位进行夯击，要求夯锤底面为平面，每个夯点夯6击，要求最后2击平均夯沉量不大于50mm，且总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%，上部桩孔用原槽土夯封，完成第一遍孔内强夯点施工；
步骤3-3、第一遍孔内强夯点施工完成且等土壤中的水压力消散后，在第二遍孔内强夯点钻孔，钻孔深度H2达到设计要求，其中H2深度为H1深度的3/8~5/8，将填料分层填入该第一遍孔内强夯点的桩孔内，直至填装完毕；
步骤3-4，填装完毕后，重复步骤3-2的施工操作对第二遍孔内强夯点钻孔进行施工。
优选地，上述刚性桩复合地基施工方法中，步骤3的具体施工步骤包括：
全部施工完成且破除桩头平整场地后，在施工区域的表面铺设30~50cm厚的褥垫层，形成复合地基。上部褥垫层设置有以下几种方法：
（1）褥垫层分两层铺设，上层为压缩性低的砂石层，下部为压缩性高的灰土、三合土等，其有益效果是在承载载荷时，褥垫层的下部的可压缩性的垫层可以将不同位置的不同载荷均匀的分摊到散体桩、桩间土和刚性桩上面，避免应力集中，使它们均匀受力；
（2）褥垫层分不同区域铺设，刚性桩上部铺设可压缩的垫层，并且还可在刚性桩上通过辅助手段设置预留1~2cm的缝隙，其有益效果是先让桩间土和散体桩受力，最后刚性桩才受力，充分发挥出桩间土和散体桩承载力的能力。
优选地，上述刚性桩复合地基施工方法中，步骤3的具体施工步骤包括：
（1）在第一遍孔内强夯点钻孔，钻孔深度H1达到设计要求，并将填料分层填入该第一遍孔内强夯点的桩孔内，直至填装完毕；
（2）用强夯机对第一遍强夯点孔位进行夯击，要求夯锤地面为平面，每个夯点夯6击，要求最后2击平均夯沉量不大于50mm，且总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%，上部桩孔用原槽土夯封，完成第一遍孔内强夯点施工；
（3）将第二遍孔内强夯点换成砂井点，在砂石井点位经过钻孔、填料和捣密形成竖向排水砂石井，施工完成后，再对沙井表层进行填砂夯击，这样做的有益效果是能快速消散孔内强夯引起的孔内水压力，间接提高成桩质量，施工完成后，还可作为竖向排水通道，加速土体固结。
优选地，上述刚性桩复合地基施工方法中，所述刚性桩的类型包括旋挖灌注桩、钢管桩、预制桩，且刚性桩需穿过软弱下卧层，底部深入持力层，尽量使下部持力层受力；所述步骤3-1中，孔内强夯的夯填料采用粉煤灰，目的是减小软弱下卧层上部的土体重量，有效降低上部土体重量对软弱下卧层的影响。
综上，与现有技术相比，本发明总的有益效果是：
本发明提供的刚性桩复合地基施工方法中，是先进行刚性桩施工，然后进行桩间土竖向挤密加固，由于采用刚性桩和散体桩复合施工，增大了该复合地基承受载荷的能力，进一步可以减少刚性桩使用的数量。在本发明中，刚性桩上设置有压缩性不同的褥垫层，目的是在上部建筑施工时，上部荷载首先传递到散体桩和桩间土上，使之进一步挤压密实，当高压缩性的垫层压密实后，刚性桩直接受力，发生整体沉降，土体发生部分压缩沉降，此时刚性桩会相对土体发生位移，负磨阻大部分消除，总的摩阻力开始变为正向，这样进一步发挥出桩间土和散体桩的承载力，减短了刚性桩桩身长度，节省材料。因此，本发明在减少刚性桩使用的数量，减短桩身长度有明显的效果，在满足承载力的前提下，本发明施工成本低，适应性强，施工方便，易推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术中描述所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中得到附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本发明实施例提供的一种施工布置图；
图2是图1中剖面1剖视图；
图3是图2方框部分放大图；
图4是图1中剖面2剖视图情况1；
图5是图1中剖面2剖视图情况2；
图6是该方法处理软弱下卧层的示意图；
图7是采用分层褥垫层铺设的剖面图；
图8是采用分区域褥垫层铺设的剖面图。
图中，1-第一遍孔内强夯点位，2-刚性桩点位，3-第二遍孔内强夯点位，4-褥垫层，5-刚性桩，6-孔内强夯形成的次挤密区，7-孔内强夯形成的挤密区，8-预留间隙，9-砂井，10-大能级强夯或孔内强夯形成的土石桩，11-软弱下卧层，12-砂石褥垫层，13-有压缩性的褥垫层，14-挤密的桩间土，15-持力层，16-不可压缩性垫层，17-可压缩性垫层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
请参考图1~图5，图1为本发明实施例提供的一种施工布置图；图2是图1中剖面1的剖视图；图3是图2方框部分的放大图；图4是图1中剖面2的剖视图的情况1；图5是图1中剖面2的剖视图的情况2。
本发明实施例提供了一种刚性桩复合地基施工方法，包括以下步骤：
步骤1、确定施工区域的刚性桩点位、及散体桩点位:
步骤1-1、确定刚性桩点位：在施工区域内，按照设计要求均匀布置刚性桩点位2，要求任意两相邻的刚性桩点位间的间隔6~10m，如图1所示，后续施工中，如果刚性桩桩距过大，则会使桩与土之间的侧阻力过小，这样就不能充分调动桩与土的承载能力，不利于沉降控制，如果桩距过小，不利于发挥桩间土和散体桩的承载力，刚性桩增多，造价高，而且后续在进行散体桩施工时容易造成刚性桩损坏；
步骤1-2、确定散体桩点位：散体桩点包括第一遍孔内强夯点1和第二遍孔内强夯点3；如图1所示，第一遍孔内强夯点1包括桩间点及外围点，桩间点设于任意两相邻的刚性桩点位间的中点处，外围点设于刚性桩点位2与桩间点位结合区域之外，距离该结合区域边缘为3m~5m处，外围点分别对齐与之同行、同列布置的刚性桩点位2与桩间点位；在任意相邻的四个刚性桩点位所构成的四边形中，其对角线的交点处设为第二遍孔内强夯点3；散体桩点位距离刚性桩点位2要合适，在后续施工中，距离太远则不能有效挤密刚性桩之间的桩间土，导致不能充分发挥出桩间土承受载荷的作用，距离太近则容易破坏刚性桩；
步骤2、在刚性桩点位处，进行刚性桩的施工：
步骤2-1、在刚性桩点位1处进行刚性桩的施工，打桩和行走路线按一定的桩位顺序就位，桩架平稳地架设在打桩部位，用钢缆拉牢，打桩机就位，对准桩位，垂直稳定，确保在施工中不倾斜、不移动；
步骤2-2如是灌注桩则需其达到一定强度后开始后续施工，若在施工后灌注桩强度还未达到规定强度就强行进行后续施工，则很可能会导致灌注桩承受不了后续施工的载荷而被破坏掉；
步骤3、在散体桩点位处，进行散体桩施工：
步骤3-1在第一遍孔内强夯点1处钻孔，钻孔深度H1达到设计要求，并将填料分层填入该第一遍孔内强夯点1的桩孔内，直至填装完毕；
步骤3-2填装完毕后，用强夯机对第一遍强夯点1孔位进行夯击，要求夯锤底面为平面，每个夯点夯6击，要求最后2击平均夯沉量不大于50mm，且总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%，上部桩孔用原槽土夯封，完成第一遍孔内强夯点1施工；
步骤3-2第一遍孔内强夯点1施工完成且等土壤中的水压力消散后，在第二遍孔内强夯点3钻孔，钻孔深度H2达到设计要求，其中H2深度为H1深度的3/8~5/8，将填料分层填入该第一遍孔内强夯点1的桩孔内，直至填装完毕；
步骤3-4填装完毕后，重复步骤3-2的施工操作对第二遍孔内强夯点3钻孔进行施工；如图2所示，通过孔内强夯施工，在刚性桩5之间形成了竖排的挤密区7，在挤密区7的周围因孔内强夯施工还形成了次挤密区6，刚性桩5和散体桩施工的复合使用，使得刚性桩5之间的桩间土被压得密实，增大了桩间土和散体桩承受载荷的能力；如图5所示，通过第二遍孔内强夯施工，形成了通过大能级强夯或孔内强夯形成的土石桩10，进一步挤密了刚性桩5之间的桩间土，而且第二遍孔内强夯施工的深度较第一遍孔内强夯施工浅，深度为第一遍孔内强夯施工的3/8~5/8，第二遍孔内强夯施工深度不宜过深，太深则会对土体扰动大，大幅削弱第一遍孔内强夯施工对土体的挤密效果，还会容易导致其形成的土石桩，即散体桩受到强烈挤压而断裂；若第二遍孔内强夯施工深度过浅，则达不到充分挤密上层土体的效果，导致第二次孔内强夯施工作用不大；总之，第二次孔内强夯施工的主要目的就是能在土体上部形成一个较完整的硬壳，配合后面铺设的褥垫层4，持力性好；
步骤4、在施工场地表面铺设褥垫层4，形成复合地基：
散体桩施工完成后，破除桩头平整场地后，在表面铺设30-50cm厚的砂层，形成复合地基；在此过程中，刚性桩桩头要刺入褥垫层4里面10-20cm左右，同时在刚性桩桩头上部设置2cm左右的预留缝隙，如图3所示，在刚性桩桩头上部与褥垫层4之间通过一些特殊的装置设置有2~5cm的缝隙，这样在上部结构施工过程中，荷载逐渐变大，先作用在桩间土和散体桩上，进一步压实桩间土和散体桩，刚性桩5所承受的负磨阻越来越大；预留缝隙逐渐减小，直至消失，刚性桩5开始直接承受上部荷载，随着荷载加大，刚性桩5发生沉降，刚性桩5承受的负磨阻开始变小，刚性桩5和桩间土、散体桩之间的荷载重新分布；对刚性桩5设置预留缝隙的闭合情况：预留缝隙未完全闭合，此时刚性桩5不直接承担上部荷载，但通过桩间土传递的负磨阻承担相当一部分荷载，大部分荷载通过散体桩和桩间土传递到持力层，同时刚性桩5通过对桩间土和柔性桩的挟持进一步发挥作用；预留缝隙刚完全闭合，此时刚性桩开始直接承担上部荷载，同时其所受的负磨阻达到峰值，随着沉降的继续发展，刚性桩5发生的是整体沉降，随着沉降的增大，刚性桩5与土体发生相对位移，负磨阻减小，逐渐发展为正向磨阻，桩间土进一步压实，进一步发挥承载力。
本实施例的第二种情况，如图4所示，对地下水较多，土体排水差或含水饱和的土体，可将孔内强夯第二遍点换为砂井点，包括以下步骤：（1）在第一遍孔内强夯点钻孔，钻孔深度H1达到设计要求，并将填料分层填入该第一遍孔内强夯点的桩孔内，直至填装完毕；（2）用强夯机对第一遍强夯点孔位进行夯击，要求夯锤地面为平面，每个夯点夯6击，要求最后2击平均夯沉量不大于50mm，且总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%，上部桩孔用原槽土夯封，完成第一遍孔内强夯点施工；（3）将第二遍孔内强夯点换成砂井点，在砂石井点位经过钻孔、填料和捣密形成竖向排水砂石井，施工完成后，再对沙井表层进行填砂夯击。如图4所示，在散体桩之间设置砂井9，主要是要快速消散孔内强夯引起的孔内水压力，间接提高成桩质量，施工完成后，还可作为竖向排水通道，加速土体固结，另外，砂井施工要在第二遍孔内强夯施工前完成。
本实施例的第三种情况，本实施例的第三种情况，在处理软弱下卧层的地基时，如图6所示，孔内强夯的夯填料尽量采用粉煤灰等轻质材料，减小地基上部重量，孔内强夯在软弱下卧层上方形成硬壳，灌注桩穿过软弱下卧层，底部伸入持力层，上部设30-50cm的褥垫层，形成复合地基。散体桩和桩间土在软弱下卧层11上方形成较硬的壳体，灌注桩穿过软弱下卧层11，进入下部持力层12，同时散体桩采用粉煤灰等较轻的材料，减少软弱下卧层11上部地基重量，通过刚性桩5的作用，能将上部荷载传递到下部持力层12。
在本实施例中，褥垫层4的设置可采用分层铺设法，或分区域铺设法，若采用分层铺设法，如图7所示，散体桩和刚性桩之间充满了挤密的桩间土11，下部则是伸入了持力层12，在散体桩和刚性桩的桩头上面先铺设有压缩性的褥垫层13，铺设材料主要采用灰土和三合土，厚度为总褥垫层厚度的3/8~5/8，然后在有压缩性的褥垫层13上面铺设砂石层12，由于存在有压缩性的褥垫层，可使褥垫层下部的刚性桩5、散体桩和桩间土受力均匀；若采用分区域铺设法，如图8所示，在刚性桩5上铺可压缩的褥垫层17，其他区域铺设不可压缩垫层16，当褥垫层上部开始受力时，刚性桩5上面的可压缩性垫层17被进一步压实，而由于散体桩和桩间土上面是不可压缩垫层16，则会一起承受力的作用，这样就间接使上部荷载先作用到了桩间土和散体桩上，进一步发挥出散体桩和桩间土承受载荷的作用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，比如当施工的刚性桩是预制桩或灌注桩时，本方法同样适用，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种复合地基施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、确定施工区域的刚性桩点位及散体桩点位；
步骤2、在刚性桩点位处，进行刚性桩的施工；
步骤3、在散体桩点位处，进行散体桩施工；
步骤4、在施工场地表面铺设褥垫层，形成复合地基。
2.如权利要求1所述的复合地基施工方法，其特征在于，所述步骤1的具体施工包括：
步骤2-1、在施工区域内，按照设计要求均匀布置刚性桩点位，要求任意两相邻的刚性桩点位间的间隔6~10m；
步骤2-2、所述散体桩点包括第一遍孔内强夯点和第二遍孔内强夯点；所述第一遍孔内强夯点包括桩间点及外围点，所述桩间点设于任意两相邻的刚性桩点位间的中点处，所述外围点设于刚性桩点位与桩间点位结合区域之外，距离该结合区域边缘为3m~5m处，所述外围点分别对齐与之同行、同列布置的刚性桩点位与桩间点位；
步骤2-3、任意相邻的四个刚性桩点位所构成的四边形中，其对角线的交点处设为第二遍孔内强夯点。
3.如权利要求2所述的复合地基施工方法，其特征在于，所述步骤3的具体施工包括：
步骤3-1、在第一遍孔内强夯点钻孔，钻孔深度H1达到设计要求，并将填料分层填入该第一遍孔内强夯点的桩孔内，直至填装完毕；
步骤3-2、填装完毕后，用强夯机对第一遍强夯点孔位进行夯击，要求夯锤底面为平面，每个夯点夯6击，要求最后2击平均夯沉量不大于50mm，且总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%，上部桩孔用原槽土夯封，完成第一遍孔内强夯点施工；
步骤3-3、第一遍孔内强夯点施工完成且等土壤中的水压力消散后，在第二遍孔内强夯点钻孔，钻孔深度H2达到设计要求，其中H2深度为H1深度的3/8~5/8，将填料分层填入该第一遍孔内强夯点的桩孔内，直至填装完毕；
步骤3-4，填装完毕后，重复步骤3-2的施工操作对第二遍孔内强夯点钻孔进行施工。
4.如权利要求3所述的复合地基施工方法，其特征在于，所述步骤4的具体施工包括：
全部施工完成且破除桩头平整场地后，在施工区域的表面铺设30~50cm厚的褥垫层，形成复合地基，上部褥垫层设置有以下几种方法：
（1）褥垫层分两层铺设，上层为压缩性低的砂石层，下部为压缩性高的灰土、三合土等；
（2）褥垫层分不同区域铺设，刚性桩上部铺设可压缩的垫层，并且还可在刚性桩上通过辅助手段设置预留2~5cm的缝隙。
5.如权利要求3所述的复合地基施工方法，其特征在于，所述步骤3的具体施工包括：
步骤5-1、在第一遍孔内强夯点钻孔，钻孔深度H1达到设计要求，并将填料分层填入该第一遍孔内强夯点的桩孔内，直至填装完毕；
步骤5-2、用强夯机对第一遍强夯点孔位进行夯击，要求夯锤地面为平面，每个夯点夯6击，要求最后2击平均夯沉量不大于50mm，且总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%，上部桩孔用原槽土夯封，完成第一遍孔内强夯点施工；
步骤5-3、将第二遍孔内强夯点换成砂井点，在砂石井点位经过钻孔、填料和捣密形成竖向排水砂石井，施工完成后，再对沙井表层进行填砂夯击，且该施工要在第一遍孔内强夯施工前完成。
6.如权利要求1~5之一所述的复合地基施工方法，其特征在于，所述刚性桩的类型包括旋挖灌注桩、钢管桩、预制桩，且刚性桩需穿过软弱下卧层。
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