CN106759223A - 可控刚性桩+排水体+加筋垫层组合型复合地基 - Google Patents

Abstract

可控刚性桩+排水体+加筋垫层组合型复合地基。它是在软土地基表面铺设加筋垫层，在地基中设置竖向排水体和带帽刚性桩，在桩顶与桩帽之间安设注浆筒，形成可控支撑体系。当注浆筒未注浆时，软土地基在上部荷载作用下排水固结而提高承载力，刚性桩因刺入注浆筒，其承载作用难以发挥；当注浆筒被注浆及浆体硬化后，桩帽、浆体、刚性桩形成刚性支撑，达到桩、土共同承担荷载、减小沉降的目标；同时，加筋垫层具有约束桩、土的水平位移，限制堤、坝局部变形等作用。该复合地基不仅能充分发挥地基土的承载力，减少刚性桩的用量，而且能提高地基的稳定性，减小工后沉降及差异沉降，缩短工期，可应用于公路、铁路、土石坝等工程。

Description

可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基

技术领域

本发明属于软土地基处理技术领域，涉及一种新型复合地基，能应用于公路、铁路、土石坝等工程。

背景技术

软土具有含水量高、孔隙比大、渗透性差、抗剪强度低等特点。要在软土地基上修建路堤、土石坝等工程，必须提高软土地基的承载力，增强其稳定性，减小工后沉降与差异沉降，此外，地基处理的工期能有效控制，加固成本具有较好的经济性也很关键。目前，软土地基的加固处理措施很多，常用的有带帽刚性桩复合地基、排水固结法、加筋垫层法等。

带帽刚性桩复合地基通过桩帽将上部荷载大部分转移到刚性桩，再由刚性桩把荷载传递、扩散到深层地基土，其作用类似桩基础，因而地基的沉降较小。但是，该复合地基的承载性状基本由刚性桩控制，桩间土的承载力得不到充分发挥，因此，刚性桩的用量大，经济性不好。

排水固结法通过在软土层内部及表面设置排水体，消散孔隙水压力，增加土体有效应力，从而提高地基的承载力。但是，排水固结法处理的地基沉降往往很大，沉降稳定时间也长，工期较难控制。

加筋垫层法是在垫层中铺设一层或多层土工合成材料，它能扩散基底应力，减小软弱下卧层的附加应力，加速地基土的排水固结，同时，加筋垫层的水平抗拉强度和横向抗弯强度的提高，能增加地基的稳定性，减小地基的差异沉降。但是，加筋垫层仅适用于较浅的软土地基。

发明内容

为了克服带帽刚性桩复合地基、排水固结法、加筋垫层法的不足，本发明提供一种可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基。该复合地基不仅能充分发挥地基土的承载力，减少刚性桩用量，而且能提高地基的稳定性，减小工后沉降及差异沉降，缩短工期。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基的施工步骤为：

（1）先平整场地，在软土地基中施工刚性桩（CFG桩、混凝土桩中的一种）；

（2）在地表铺一层厚度不小于300mm的砂垫层，在横断面上砂垫层超出路堤（或坝体）坡脚线1m~2m，并与排水沟相连；

（3）在软土地基中施工竖向排水体（袋装砂井、塑料排水板中的一种），竖向排水体顶部要进入砂垫层内，使竖向排水体和砂垫层相互连通；

（4）清除刚性桩顶面以上的砂垫层，埋设注浆筒（注浆筒内径比刚性桩大100mm～300mm），注浆筒下端套住桩头，周围被砂垫层填充密实；

（5）以路中心线为界对称安装排水管，排水管连接同一横断面内各注浆筒，水平延伸至砂垫层范围之外，接抽水阀门，同时，排水管的主管埋在垫层底部，其支管穿过注浆筒下部预留孔洞，接透水花管；

（6）在砂垫层上铺设一层筋材（土工织物、土工格栅中的一种），筋材在注浆筒位置需要修剪，再铺一层砂垫层（或砂石垫层）……具体分层情况按设计确定；

（7）当垫层顶面距注浆筒顶面约200mm时，安装注浆管（分外管和内管，外管的内径比内管的外径大3mm～15mm，内管为软管），注浆管也以路中心线为界对称安装，注浆管连接同一横断面内各注浆筒，水平延伸至垫层范围之外，接注浆阀门，同时，注浆管的主管上面覆盖有不少于150mm厚度的垫层，其支管穿过注浆筒上部预留孔洞进入注浆筒；

（8）铺设砂垫层（或砂石垫层）至平齐注浆筒顶面，注浆筒周围需填压密实，然后在注浆筒上安装钢筋混凝土桩帽，桩帽中心与注浆筒中心对正；

（9）再铺砂垫层（或砂石垫层）至平齐桩帽顶面，然后铺设最后一层筋材（土工织物、土工格栅、土工格室中的一种），如果筋材为土工格室，格室里面用垫层材料填充密实，加筋垫层满足筋材竖向间距不小于200mm，垫层总厚度不小于500mm；

（10）分层填筑路堤（或坝体），当软土地基的固结度达到设计要求时，用抽水机通过排水管排除注浆筒内积水，然后关闭抽水阀门；

（11）用注浆机对路堤（或坝体）中间的注浆筒注浆（水泥砂浆），然后把注浆管内的软管拉出一个桩中心距离，再对邻近注浆筒注浆，如此反复，直到路堤（或坝体）边缘的注浆筒完成注浆，同理，对其他横断面的注浆筒进行注浆；在浆体初凝期，禁止加载、施工。

可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基的工作步骤为：

（1）路堤或坝体填筑期，在上部荷载作用下，软土地基经竖向排水体、加筋垫层排水固结，提高承载力；刚性桩承载力大、沉降小，在桩顶刺入注浆筒时，刚性桩的承载作用被极大地削减；

（2）当软土地基的固结度达到设计要求时，在注浆筒被抽水、注浆及浆体硬化后，桩帽、浆体、刚性桩形成刚性支撑，恢复了刚性桩的承载作用，使得复合地基的实际承载力增大，同时，因刚性桩分担了地基土的部分荷载，使得软土地基的固结度得以提高，剩余固结沉降量减小，从而，达到了减小工后沉降量，缩短工期的目标；

（3）加筋垫层与软土地基和路堤（或坝体）相互作用，既能约束刚性桩、浅层软土的水平位移，又能提高路堤（或坝体）的横向抗弯强度，还能对路堤（或坝体）的局部变形起到网兜作用，因而，加筋垫层可以增加地基的稳定性，减小地基的差异沉降。

本发明的有益效果是：

本发明在软土地基中采用刚性桩，可以增加地基的承载力，减小沉降；在软土地基中采用排水体，可以加速软土的排水固结，提高桩间土的承载力，只有把软土的承载力充分发挥出来，才能节省刚性桩的用量；刚性桩如果按传统的方法设置，它会分担软土的预压荷载、延缓软土固结过程，所以本发明在桩顶、桩帽之间增加注浆筒，使刚性桩在软土排水固结期间削减承载作用，在注浆筒被注浆后又恢复承载作用，从而实现了既不影响软土排水固结，又能在工后期达到桩、土共同承担荷载、减小工后沉降量、缩短工期的目的；加筋垫层具有约束刚性桩、浅层软土的水平位移，提高路堤（或坝体）的横向抗弯强度，以及限制堤、坝局部变形的作用，它能增加地基的稳定性，减小地基的差异沉降。本发明把刚性桩、排水体、加筋垫层有机结合，具有控制工后沉降有效、节省工期、造价较低的技术经济优势，处理后的地基可满足公路、铁路、土石坝等工程需要。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例为本发明在公路工程中的应用。

图1是本发明的半幅横断面布置示意图。

图2是本发明的半幅平面布置示意图。

图3是排水管和注浆管的构造示意图。

图4是图3中Ⅰ-Ⅰ截面图。

图中，1. 软土地基，2. 刚性桩，3. 砂垫层，4. 竖向排水体，5. 注浆筒，6. 筋材，7. 排水管，8. 抽水阀门，9. 注浆管（外管+内管），10. 注浆阀门，11. 桩帽，12. 路堤，13. 花管，14. 外管，15. 内管。

具体实施方式

可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基的施工步骤为：

（1）在图1中，先平整场地，在软土地基1中施工刚性桩2；

（2）在地表铺一层不小于300mm的砂垫层3，再施工竖向排水体4，竖向排水体4顶部要进入砂垫层3内，保证排水系统相互连通；

（3）清除刚性桩2顶面以上的砂垫层3，埋设注浆筒5，注浆筒5下端套住刚性桩2的桩头，如图1所示；

（4）然后安装排水管7，排水管7连接同一横断面内各注浆筒5，水平延伸至砂垫层3范围之外，接抽水阀门8，如图2所示；

（5）排水管7的主管埋在砂垫层3底部，其支管穿过注浆筒5下部预留孔洞进入注浆筒5，如图3所示；

（6）在注浆筒5内部，排水管7接竖向的花管13，如图4所示，排水管7安装完后，封堵排水管7与孔洞之间的缝隙，同时，注浆筒5周围用砂回填至密实状态；

（7）在已施工砂垫层3上铺设一层筋材6，如图1所示，再铺砂垫层3……具体分层情况按设计确定；

（8）当砂垫层3施工至距注浆筒5顶面约200mm时安装注浆管9，注浆管9连接同一横断面内各注浆筒5，水平延伸至砂垫层3范围之外，接注浆阀门10，如图2所示；

（9）注浆管9的主管上面覆盖有不少于150mm厚度的砂垫层3，其支管穿过注浆筒5上部预留孔洞进入注浆筒5，如图3所示，注浆管9的主管分外管14和内管15，外管14的内径比内管15的外径大3～15mm，内管15为软管；

（10）注浆管9安装完后，封堵排注浆管9与孔洞之间的缝隙，然后，铺设砂垫层3至平齐注浆筒5顶面，注浆筒5周围需填压密实，如图4所示；

（11）在注浆筒5上面安装钢筋混凝土桩帽11，要求桩帽11中心与注浆筒5中心对正，如图2所示；

（12）再铺砂垫层3平齐桩帽11顶面，然后铺设最后一层筋材6，如图1所示；

（13）分层填筑路堤12，当软土地基1的固结度达到设计要求时，用抽水机通过排水管7排除注浆筒5内积水，然后关闭抽水阀门8；

（14）用注浆机对路堤12中间的注浆筒5注浆，如图3所示，然后把注浆管9的内管15拉出一个桩中心距离，再对邻近注浆筒5注浆，如此反复，直到路堤12边缘的注浆筒5完成注浆，同理，对其他横断面的注浆筒5进行注浆；在浆体初凝期，禁止加载、施工。

可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基的工作步骤为：

（1）路堤12填筑期，在上部荷载作用下，软土地基1经竖向排水体4、砂垫层3排水固结，提高承载力；刚性桩2承载力大、沉降小，在桩顶刺入注浆筒5时，刚性桩2的承载作用被极大地削减；

（2）当软土地基1的固结度达到设计要求时，在注浆筒5被抽水、注浆及浆体硬化后，桩帽11、浆体、刚性桩2形成刚性支撑，恢复了刚性桩2的承载作用，使得复合地基的实际承载力增大，同时，因刚性桩2分担了地基土的部分荷载，使得软土地基1的固结度得以提高，剩余固结沉降量减小，从而，达到了减小工后沉降量，缩短工期的目标；

（3）加筋垫层3与软土地基1和路堤12相互作用，既能约束刚性桩2、浅层软土的水平位移，又能提高路堤12的横向抗弯强度，还能对路堤12的局部变形起到网兜作用，因此加筋垫层3可以增加软土地基1的稳定性，减小软土地基1的差异沉降。

Claims (3)

1.一种可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基，在软土地基表面铺设加筋垫层，在地基中设置竖向排水体和带帽刚性桩，其特征是：在桩顶与桩帽之间安设注浆筒；注浆管、排水管分别连接同一横断面内各注浆筒，水平延伸至垫层范围之外，接注浆阀门和抽水阀门；堤坝荷载作用后，当软土地基的固结度达到设计要求时，抽掉注浆筒内积水，并注入水泥砂浆。

2.根据权利要求1所述的可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基，其特征是：可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基的施工步骤为：

（1）先平整场地，在软土地基中施工刚性桩（CFG桩、混凝土桩中的一种）；

（2）在地表铺一层厚度不小于300mm的砂垫层，在横断面上砂垫层超出路堤（或坝体）坡脚线1m~2m，并与排水沟相连；

（3）在软土地基中施工竖向排水体（袋装砂井、塑料排水板中的一种），竖向排水体顶部要进入砂垫层内，使竖向排水体和砂垫层相互连通；

（4）清除刚性桩顶面以上的砂垫层，埋设注浆筒（注浆筒内径比刚性桩大100mm～300mm），注浆筒下端套住桩头，周围被砂垫层填充密实；

（5）以路中心线为界对称安装排水管，排水管连接同一横断面内各注浆筒，水平延伸至砂垫层范围之外，接抽水阀门，同时，排水管的主管埋在垫层底部，其支管穿过注浆筒下部预留孔洞，接透水花管；

（6）在砂垫层上铺设一层筋材（土工织物、土工格栅中的一种），筋材在注浆筒位置需要修剪，再铺一层砂垫层（或砂石垫层）……具体分层情况按设计确定；

（7）当垫层顶面距注浆筒顶面约200mm时，安装注浆管（分外管和内管，外管的内径比内管的外径大3mm～15mm，内管为软管），注浆管也以路中心线为界对称安装，注浆管连接同一横断面内各注浆筒，水平延伸至垫层范围之外，接注浆阀门，同时，注浆管的主管上面覆盖有不少于150mm厚度的垫层，其支管穿过注浆筒上部预留孔洞进入注浆筒；

（8）铺设砂垫层（或砂石垫层）至平齐注浆筒顶面，注浆筒周围需填压密实，然后在注浆筒上安装钢筋混凝土桩帽，桩帽中心与注浆筒中心对正；

（9）再铺砂垫层（或砂石垫层）至平齐桩帽顶面，然后铺设最后一层筋材（土工织物、土工格栅、土工格室中的一种），如果筋材为土工格室，格室里面用垫层材料填充密实，加筋垫层满足筋材竖向间距不小于200mm，垫层总厚度不小于500mm；

（10）分层填筑路堤（或坝体），当软土地基的固结度达到设计要求时，用抽水机通过排水管排除注浆筒内积水，然后关闭抽水阀门；

（11）用注浆机对路堤（或坝体）中间的注浆筒注浆（水泥砂浆），然后把注浆管内的软管拉出一个桩中心距离，再对邻近注浆筒注浆，如此反复，直到路堤（或坝体）边缘的注浆筒完成注浆，同理，对其他横断面的注浆筒进行注浆；在浆体初凝期，禁止加载、施工。

3.根据权利要求1所述的可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基，其特征是：可控刚性桩 + 排水体 + 加筋垫层组合型复合地基的工作步骤为：

（1）路堤或坝体填筑期，在上部荷载作用下，软土地基经竖向排水体、加筋垫层排水固结，提高承载力；刚性桩承载力大、沉降小，在桩顶刺入注浆筒时，刚性桩的承载作用被极大地削减；

（2）当软土地基的固结度达到设计要求时，在注浆筒被抽水、注浆及浆体硬化后，桩帽、浆体、刚性桩形成刚性支撑，恢复了刚性桩的承载作用，使得复合地基的实际承载力增大，同时，因刚性桩分担了地基土的部分荷载，使得软土地基的固结度得以提高，剩余固结沉降量减小，从而，达到了减小工后沉降量，缩短工期的目标；

（3）加筋垫层与软土地基和路堤（或坝体）相互作用，既能约束刚性桩、浅层软土的水平位移，又能提高路堤（或坝体）的横向抗弯强度，还能对路堤（或坝体）的局部变形起到网兜作用，因而，加筋垫层可以增加地基的稳定性，减小地基的差异沉降。