CN106703062A - 一种非连续褥垫层复合地基及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非连续褥垫层复合地基，包括桩(6)、桩间土(7)和混凝土垫层(3)，桩(6)之间设置有桩间土(7)，混凝土垫层(3)设置在桩(6)的上方，其特征在于，还包括柔性板(4)，柔性板(4)设置在桩(6)和混凝土垫层(3)之间，柔性板(4)的弹性模量小于桩间土(7)的弹性模量。非连续褥垫层复合地基在桩顶设置了柔性板，且柔性板的弹性模量小于桩周土，可以默认为柔性板的弹性模量等于零，在上部建筑逐渐增层过程中，也就是地基逐渐加载过程中，上部结构的初始荷载均由桩间土承担；随着桩间土逐渐被压实、固结，地基有效应力增加，土承载力逐渐增加。

Description

一种非连续褥垫层复合地基及其施工方法
技术领域
本发明属于复合地基技术领域，具体涉及一种非连续褥垫层复合地基及其施工方法。
背景技术
复合地基是与天然地基、桩基并列的三大地基基础形式之一。但现行建筑规范所定义的复合地基需要设置大面积连续的碎石褥垫层，且碎石褥垫层厚度通常大于200mm。传统或规范复合地基构造设置见图2，传统或规范复合地基包括桩6、桩间土7、连续碎石垫层8、混凝土垫层3、建筑物基础2，桩6之间设置有桩间土7，连续碎石垫层8和混凝土垫层3依次设置在桩6的上方，然后在混凝土垫层3的上方施工建筑物基础2和柱1。
根据土力学、复合地基理论及地基与基础工程学原理，上部结构向桩土复合地基传递压力，总是桩体首先承担上部结构荷载，于是桩顶部随着荷载逐步增大，桩向上部连续碎石褥垫层刺入，迫使褥垫层碎石向桩间土位移，以此发挥桩间土的承载力，且褥垫层的作用还兼具减小桩顶应力集中及将上部荷载向桩间土转移的作用。但是，设置连续碎石褥垫层，其缺陷也是显而易见的：一是造价高，占用施工工期；二是连续碎石褥垫层的存在，犹如基础底部设置了一个蓄水池，在地下水位较高地区以及地面渗水，均可导致地基土长时期浸泡在水中，导致复合地基强度降低，引起建筑物次生沉降，容易导致地基失稳，或造成工程隐患。
因此，需要一种新的非连续褥垫层复合地基以解决上述问题。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，提供一种非连续褥垫层复合地基。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种非连续褥垫层复合地基，包括桩(6)、桩间土(7)和混凝土垫层(3)，所述桩(6)之间设置有桩间土(7)，所述混凝土垫层(3)设置在所述桩(6)的上方，还包括柔性板(4)，所述柔性板(4)设置在所述桩(6)和混凝土垫层(3)之间，所述柔性板(4)的弹性模量小于所述桩间土(7)的弹性模量。
更进一步的，还包括碎石坑(5)，所述桩间土(7)内设置有非连续的所述碎石坑(5)，所述碎石坑(5)内填充碎石，所述碎石坑(5)内碎石的压缩模量大于所述桩间土(7)。碎石坑在桩间土中设置碎石坑，内碎石的压缩模量高于桩间土，于是碎石坑能够收集、分担承担桩间土所负担的荷载，因此桩间土的反力得到发挥。当桩间土连同碎石坑达到最大承载力后，桩顶部设置的柔性板也随之被压缩到极限，此时，桩参与承载上部荷载，与桩间土和碎石坑共同协调承担上部结构荷载。
同时由于在桩间土上设置碎石坑是非连续的，因此，不会导致整个复合地基浸泡于积水中，杜绝了建筑物安全隐患。
更进一步的，所述碎石坑(5)内碎石经过震动压实。由此得到的碎石坑压缩模量远远高于桩间土，于是碎石坑快速收集、分担承担桩间土所负担的荷载，因此桩间土的反力得到很好地发挥。
更进一步的，相邻所述桩(6)之间设置所述碎石坑(5)。相邻桩之间设置碎石坑，可以有效分担桩的承载力。
更进一步的，所述碎石坑(5)的开口的面积大于底部的面积。
更进一步的，所述桩(6)的顶部标高与所述桩间土(7)的标高相同。方便利用桩间土分担桩的承载力。
更进一步的，所述柔性板(4)底部标高与所述碎石坑(5)的顶部标高相同。方便将柔性板上的承载力通过桩间土传递给碎石坑。
更进一步的，所述柔性板(4)的中心与所述桩(6)的顶部中心对应设置。受力均匀，支撑效果更好。
更进一步的，所述柔性板(4)嵌入所述所述混凝土垫层(3)内。将柔性板嵌入混凝土垫层内，可以有效限制柔性板的位置。
发明原理：非连续褥垫层复合地基在桩顶设置了柔性板，且柔性板的弹性模量小于桩周土，可以默认为柔性板的弹性模量等于零，在上部建筑逐渐增层过程中，也就是地基逐渐加载过程中，上部结构的初始荷载均由桩间土承担；随着桩间土逐渐被压实、固结，地基有效应力增加，土承载力逐渐增加。
有益效果：本发明的非连续褥垫层复合地基具有以下优点：
1)土体承载力可以优先于桩承担荷载，原理清晰，工程设计人员易于理解，因而有利于本发明的推广应用；
2)由于桩间土优先于桩承担荷载，而荷载是随着建筑物逐渐增高加载的，这是一个漫长的加载过程，因而桩间土随建筑物加高，土体逐渐固结，土体有效应力增加，承载力提高；
3)复合地基设计时可以用桩间土承载力极限值计入复合地基承载力；
4)与现行规范相比节约了大面积铺设褥垫层的费用；
6)可以有效加快建设周期。
本发明还公开了一种非连续褥垫层复合地基施工方法，包括以下步骤：
1)、在天然地基中施工桩(6)；
2)、开挖基坑，所述基坑的底部标高与所述桩(6)的桩顶标高相同；
3)、在步骤2)的基坑中开挖碎石坑(5)并填充碎石；
4)、在所述桩(6)的顶部设置柔性板(4)；
5)、在所述柔性板(4)的上方施工混凝土垫层(3)；
6)、在所述混凝土垫层(3)的上方施工建筑物基础。
有益效果：本发明的非连续褥垫层复合地基施工方法简单高效，能够有效加快建设周期，施工得到的非连续褥垫层复合地基由于桩间土优先于桩承担荷载，而荷载是随着建筑物逐渐增高加载的，这是一个漫长的加载过程，因而桩间土随建筑物加高，土体逐渐固结，土体有效应力增加，承载力提高；复合地基设计时可以用桩间土承载力极限值计入复合地基承载力；与现行规范相比节约了大面积铺设褥垫层的费用；土体承载力可以优先于桩承担荷载，原理清晰，工程设计人员易于理解，因而有利于本发明的推广应用。
说明书附图
图1是非连续褥垫层复合地基的结构示意图；
图2是传统复合地基的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
请参阅图1所示，本发明的非连续褥垫层复合地基，非连续褥垫层复合地基，包括桩6、桩间土7和混凝土垫层3，桩6之间设置有桩间土7，混凝土垫层3设置在桩6的上方，还包括柔性板4，柔性板4设置在桩6和混凝土垫层3之间，柔性板4的弹性模量小于桩间土7的弹性模量。其中，混凝土垫层3的厚度≥100mm。
还包括碎石坑5，桩间土7内设置有碎石坑5，碎石坑5内碎石的压缩模量大于桩间土7。碎石坑在桩间土中设置碎石坑，内碎石的压缩模量高于桩间土，于是碎石坑能够收集、分担承担桩间土所负担的荷载，因此桩间土的反力得到发挥。当桩间土连同碎石坑达到最大承载力后，桩顶部设置的柔性板也随之被压缩到极限，此时，桩参与承载上部荷载，与桩间土和碎石坑共同协调承担上部结构荷载。同时由于在桩间土上设置碎石坑是非连续的，因此，不会导致整个复合地基浸泡于积水中，杜绝了建筑物安全隐患。具体的，碎石坑是非连续的，相邻两桩之间设置一个碎石坑。
优选的，碎石坑5内碎石经过震动压实。由此得到的碎石坑压缩模量远远高于桩间土，于是碎石坑快速收集、分担承担桩间土所负担的荷载，因此桩间土的反力得到很好地发挥。相邻桩6之间设置碎石坑5。相邻桩之间设置碎石坑，可以有效分担桩的承载力。优选的，碎石坑5的开口的面积大于底部的面积。
桩6的顶部标高与桩间土7的标高相同。方便利用桩间土分担桩的承载力。柔性板4底部标高与碎石坑5的顶部标高相同。方便将柔性板上的承载力通过桩间土传递给碎石坑。柔性板4的中心与桩6的顶部中心对应设置。受力均匀，支撑效果更好。柔性板4嵌入混凝土垫层3内。将柔性板嵌入混凝土垫层内，可以有效限制柔性板的位置。
发明原理：上部建筑的逐渐增层过程，同时也是地基逐渐加载过程。由于桩顶设置了柔性板，且柔性板的弹性模量小于桩周土，可以默认为柔性板的弹性模量等于零，上部结构的初始荷载均由桩间土承担；随着桩间土逐渐被压实、固结，地基有效应力增加，土承载力逐渐增加；而且，由于在桩间土中设置碎石坑，碎石坑内经回填振动密实的碎石之压缩模量远远高于桩间土，于是碎石坑快速收集、分担承担桩间土所负担的荷载，因此桩间土的反力得到很好地发挥。当桩间土连同碎石坑达到最大承载力后，桩顶部设置的柔性板也随之被压缩到极限，此时，桩参与承载上部荷载，与桩间土和碎石坑共同协调承担上部结构荷载。
本发明的非连续褥垫层复合地基具有以下优点：
1土体承载力可以优先于桩承担荷载，原理清晰，工程设计人员易于理解，因而有利于本发明的推广应用；
2由于桩间土优先于桩承担荷载，而荷载是随着建筑物逐渐增高加载的，这是一个漫长的加载过程，因而桩间土随建筑物加高，土体逐渐固结，土体有效应力增加，承载力提高；
3复合地基设计时可以用桩间土承载力极限值计入复合地基承载力；
4与现行规范相比节约了大面积铺设褥垫层的费用；
6可以有效加快建设周期。
本发明还公开了一种非连续褥垫层复合地基施工方法，包括以下步骤：
1、在天然地基中施工桩6；
2、开挖基坑，基坑的底部标高与桩6的桩顶标高相同；
3、在步骤2的基坑中开挖碎石坑5)并填充碎石；其中，碎石坑5内碎石经过震动压实，使得碎石的压缩模量高于桩间土。
4、在桩6的顶部设置柔性板4；
5、在柔性板4的上方施工混凝土垫层3；其中，施工混凝土垫层3的同时施工防水层，混凝土垫层3的厚度为≥100mm。
6、在混凝土垫层3的上方施工建筑物基础。
本发明的非连续褥垫层复合地基施工方法简单高效，能够有效加快建设周期，施工得到的非连续褥垫层复合地基由于桩间土优先于桩承担荷载，而荷载是随着建筑物逐渐增高加载的，这是一个漫长的加载过程，因而桩间土随建筑物加高，土体逐渐固结，土体有效应力增加，承载力提高；复合地基设计时可以用桩间土承载力极限值计入复合地基承载力；与现行规范相比节约了大面积铺设褥垫层的费用；土体承载力可以优先于桩承担荷载，原理清晰，工程设计人员易于理解，因而有利于本发明的推广应用。

Claims (10)

1.一种非连续褥垫层复合地基，包括桩(6)、桩间土(7)和混凝土垫层(3)，所述桩(6)之间设置有桩间土(7)，所述混凝土垫层(3)设置在所述桩(6)的上方，其特征在于，还包括柔性板(4)，所述柔性板(4)设置在所述桩(6)和混凝土垫层(3)之间，所述柔性板(4)的弹性模量小于所述桩间土(7)的弹性模量。
2.如权利要求1所述的非连续褥垫层复合地基，其特征在于，还包括碎石坑(5)，所述桩间土(7)内设置有非连续的所述碎石坑(5)，所述碎石坑(5)内填充碎石，所述碎石坑(5)内碎石的压缩模量大于所述桩间土(7)。
3.如权利要求2所述的非连续褥垫层复合地基，其特征在于，所述碎石坑(5)内碎石经过震动压实。
4.如权利要求2所述的非连续褥垫层复合地基，其特征在于，所述柔性板(4)底部标高与所述碎石坑(5)的顶部标高相同。
5.如权利要求2所述的非连续褥垫层复合地基，其特征在于，相邻所述桩(6)之间设置所述碎石坑(5)。
6.如权利要求2所述的非连续褥垫层复合地基，其特征在于，所述碎石坑(5)的开口的面积大于底部的面积。
7.如权利要求1所述的非连续褥垫层复合地基，其特征在于，所述桩(6)的顶部标高与所述桩间土(7)的标高相同。
8.如权利要求1所述的非连续褥垫层复合地基，其特征在于，所述柔性板(4)的中心与所述桩(6)的顶部中心对应设置。
9.如权利要求1所述的非连续褥垫层复合地基，其特征在于，所述柔性板(4)嵌入所述所述混凝土垫层(3)内。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的非连续褥垫层复合地基施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、在天然地基中施工桩(6)；
2)、开挖基坑(槽)，所述基坑(槽)的底部标高与所述桩(6)的桩顶标高相同；
3)、在步骤2)的基坑中开挖碎石坑(5)并填充碎石；
4)、在所述桩(6)的顶部设置柔性板(4)；
5)、在所述柔性板(4)的上方施工混凝土垫层(3)；
6)、在所述混凝土垫层(3)的上方施工建筑物基础。
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