CN108035344A - 一种高聚物碎石透水刚性桩及其施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高聚物碎石透水刚性桩及其施工工艺，根据设计要求，将一定级配的碎石颗粒与高分子聚合物按照一定的比例搅拌，搅拌均匀后倒入桩孔，利用高分子聚合物将碎石颗粒胶结形成整体，经适当压实振捣后形成刚性桩体，同时保留碎石颗粒之间部分空隙，形成多孔结构，并在桩体外侧及底部设置反滤层。本发明施工工艺简单，质量可控，施工期短，造价较低。

Description

一种高聚物碎石透水刚性桩及其施工工艺
技术领域
本发明涉及一种高聚物碎石透水刚性桩及其施工工艺，属于地基处理技术领域。
背景技术
碎石桩是以碎石为主要材料制成的复合地基加固桩。碎石桩复合地基作为软土地基处理的一项技术,其机具简便、操作简单、质量易控制、并且具有一定的排水功效，广泛应用于软土地区。但是其单桩承载力较低，施工后沉降大，容易出现不均匀沉降。
注浆碎石桩是近些年来开发出来的一种新型桩体，将水泥或高聚物注入碎石桩，将碎石空隙全部填充，并将碎石粘合起来形成桩体，该桩体具有一定的承载力但并不具有排水功效，在排水性较差的软土地基和易液化的砂性土地基上难以使用。
混凝土桩时目前最常用的桩体，其单桩承载力大，适应性强，施工工艺成熟。但其同样不具备排水性能，且养护时间长，在短时间内难以达到设计强度。
上述三种桩体均存在缺陷，因此需要一种能够克服所有缺陷并且能通用的桩体。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高聚物碎石透水刚性桩及其施工工艺。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种高聚物碎石透水刚性桩，包括碎石颗粒，碎石颗粒通过高分子聚合物胶结形成桩结构，桩结构内保留碎石颗粒之间部分空隙。
桩结构的底部和外侧壁均设置有反滤层。反滤层为反滤土工布。
高分子聚合物和碎石颗粒配合比例不超过15:100。
碎石颗粒的粒径范围为2-60mm，碎石颗粒最大粒径不超过桩径的1/5，碎石颗粒中针片状颗粒的含量不大于15%。
碎石颗粒的吸水率不大于3.0%，自然堆积空隙率不大于45%。
在施工前，碎石颗粒粉尘含量不超过5%，含水量不超过2%。
一种高聚物碎石透水刚性桩的施工方法，包括以下步骤，
平整场地，挑选和处理碎石颗粒；
将反滤土工布制作成封底的筒状结构，筒状结构的直径与打沉桩机的沉管孔径匹配，筒状结构长度与桩的长度匹配，筒状结构嵌入沉管，侧壁与沉管内壁贴靠；
打沉桩机就位，合拢活瓣桩尖，进行打桩；
将碎石颗粒放入搅拌机，并按照配比加入高分子聚合物后开始搅拌；
搅拌均匀后，将料斗插入筒状结构，将混合物灌入，桩靴活瓣打开，筒状结构底端在混合物作用下沉入桩孔底，边振动边拔出沉管，使筒状结构紧贴孔壁，每次拔管高度要根据料斗容量满足相应规定，直至沉管拔出地面；
在适宜温度下养护设计规定时间后，桩结构达到一定强度，可进行后续施工。
筒状结构顶端通过固定环与沉管内壁贴靠，每次拔管均要松开固定环，拔管结束后再固定固定环。
本发明所达到的有益效果：1、本发明与普通的碎石桩相比，不必依靠周围土体对碎石的约束作用提供承载力，依靠自身整体刚性承载荷载，且其具有更高的单桩承载力，适应于多种地基；与注浆碎石桩相比，其特有的多孔结构形式保证了桩身良好的透水性，可为排水性较差的粘性土地基提供排水通道，缩短固结时间，同时也可缩短易液化的砂性土地基的排水路径，提高土体排水效率，减少或避免地基发生液化；与混凝土桩相比，除了多孔透水的特点，高分子聚合物较快的硬化速度还可减少桩体的养护时间，缩短施工工期；2、本发明施工工艺简单，质量可控，施工期短，造价较低。
附图说明
图1为桩体的结构示意图；
图2为桩体的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种高聚物碎石透水刚性桩，包括碎石颗粒1，碎石颗粒1通过高分子聚合物2胶结形成桩结构，高分子聚合物2和碎石颗粒1配合比例需根据桩体承载要求和材料特性，开展试验确定，但是不超过15:100，桩结构内保留碎石颗粒1之间部分空隙3，桩结构的底部和外侧壁均设置有反滤层4，反滤层4为具有一定弹性的反滤土工布。碎石颗粒1由母料经粉碎处理后形成，其母料包括：天然岩体（石灰岩、花岗岩、大理岩、砂岩、灰岩、玄武岩）、建筑废料（砖块、混凝土块）和工业矿渣的一种或多种的混合。碎石颗粒1需满足以下要求：碎石颗粒1粒径范围为2-60mm，碎石颗粒1最大粒径不超过桩径的1/5，碎石颗粒1中针片状颗粒的含量不大于15%，碎石颗粒1的吸水率不大于3.0%，自然堆积空隙3率不大于45%。在施工前，碎石颗粒1需进行水洗和晾晒处理，确保施工时碎石颗粒1粉尘含量不超过5%，含水量不超过2%。
高分子聚合物2可以是聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯、酚醛树脂等非发泡型冷硬化材料中的一种。
上述高聚物碎石透水刚性桩的施工方法，施工时，外界温度宜在6~40℃，同时避免在雨天施工，具体包括以下步骤：
步骤1，平整场地，挑选和处理碎石颗粒1。
挑选的碎石颗粒1需满足以下要求：碎石颗粒1粒径范围为2-60mm，碎石颗粒1最大粒径不超过桩径的1/5，碎石颗粒1中针片状颗粒的含量不大于15%，碎石颗粒1的吸水率不大于3.0%，自然堆积空隙3率不大于45%。
处理碎石颗粒1，即进行水洗和晾晒处理，确保施工时碎石颗粒1粉尘含量不超过5%，含水量不超过2%。
步骤2，将反滤土工布制作成封底的筒状结构，筒状结构的直径与打沉桩机的沉管孔径匹配，筒状结构长度与桩的长度匹配，筒状结构嵌入沉管，侧壁与沉管内壁贴靠。
步骤3，打沉桩机就位，垂直、平稳架设在打（沉）桩部位，合拢活瓣桩尖，保证沉管垂直、桩尖对准桩基中心后进行打桩，打桩过程中要随时监测有无打桩偏位，打桩完成后清除孔底沉渣。
步骤4，将碎石颗粒1放入搅拌机，并按照配比加入高分子聚合物2后开始搅拌，搅拌时间不超过20分钟。
步骤5，搅拌均匀后，将料斗插入筒状结构，将混合物灌入，桩靴活瓣打开，筒状结构底端在混合物作用下沉入桩孔底，边振动边拔出沉管，使筒状结构紧贴孔壁，每次拔管高度要根据料斗容量满足相应规定，直至沉管拔出地面。
步骤6，在适宜温度下养护设计规定时间后，桩结构达到一定强度，可进行后续施工。
浇筑完成后需至少养护1天后才能进行后续施工，至少养护7天后才可进行静载等检测试验，抗压强度一般为1~40MPa。
在施工过程为了保证反滤土工布与沉管内壁贴靠，防止灌料对反滤土工布产生破坏，筒状结构反滤土工布的顶端通过固定环与沉管内壁贴靠，每次拔管均要松开固定环，拔管结束后再固定固定环。
本发明根据设计要求，将一定级配的碎石颗粒1与高分子聚合物2按照一定的比例搅拌，搅拌均匀后倒入桩孔，利用高分子聚合物2将碎石颗粒1胶结形成整体，经适当压实振捣后形成刚性桩体，同时保留碎石颗粒1之间部分空隙3，形成多孔结构，并在桩体外侧及底部设置反滤层4，施工工艺简单，质量可控，施工期短，造价较低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高聚物碎石透水刚性桩，其特征在于：包括碎石颗粒，碎石颗粒通过高分子聚合物胶结形成桩结构，桩结构内保留碎石颗粒之间部分空隙。
2.根据权利要求1所述的一种高聚物碎石透水刚性桩，其特征在于：桩结构的底部和外侧壁均设置有反滤层。
3.根据权利要求2所述的一种高聚物碎石透水刚性桩，其特征在于：反滤层为反滤土工布。
4.根据权利要求1所述的一种高聚物碎石透水刚性桩，其特征在于：高分子聚合物和碎石颗粒配合比例不超过15:100。
5.根据权利要求1所述的一种高聚物碎石透水刚性桩，其特征在于：碎石颗粒的粒径范围为2-60mm，碎石颗粒最大粒径不超过桩径的1/5，碎石颗粒中针片状颗粒的含量不大于15%。
6.根据权利要求1所述的一种高聚物碎石透水刚性桩，其特征在于：碎石颗粒的吸水率不大于3.0%，自然堆积空隙率不大于45%。
7.根据权利要求1所述的一种高聚物碎石透水刚性桩，其特征在于：在施工前，碎石颗粒粉尘含量不超过5%，含水量不超过2%。
8.一种高聚物碎石透水刚性桩的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
平整场地，挑选和处理碎石颗粒；
将反滤土工布制作成封底的筒状结构，筒状结构的直径与打沉桩机的沉管孔径匹配，筒状结构长度与桩的长度匹配，筒状结构嵌入沉管，侧壁与沉管内壁贴靠；
打沉桩机就位，合拢活瓣桩尖，进行打桩；
将碎石颗粒放入搅拌机，并按照配比加入高分子聚合物后开始搅拌；
搅拌均匀后，将料斗插入筒状结构，将混合物灌入，桩靴活瓣打开，筒状结构底端在混合物作用下沉入桩孔底，边振动边拔出沉管，使筒状结构紧贴孔壁，每次拔管高度要根据料斗容量满足相应规定，直至沉管拔出地面；
在适宜温度下养护设计规定时间后，桩结构达到一定强度，可进行后续施工。
9.根据权利要求1所述的一种高聚物碎石透水刚性桩的施工方法，其特征在于：筒状结构顶端通过固定环与沉管内壁贴靠，每次拔管均要松开固定环，拔管结束后再固定固定环。
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