CN108265704A - 一种层状土非承载式抗液化桩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种层状土非承载式抗液化桩，该桩为空心混凝土预制桩。置于易液化土层的桩身四周分布连通孔道，孔道的分布集度可根据不同土层性质、厚度及深度合理设置，孔道两端设有不锈钢过滤网片，防止土进入内腔堵塞连通孔道，地下水由桩体内腔排出。该抗液化桩不参与上部结构基础承载力的设计，其承载力作为地基变形的安全储备，可视为地基的组成部分。该发明能够有效的阻碍层状砂土液化过程中超孔隙水压力的积累，及时消散超孔隙水压力，达到防止液化的效果，特别是针对于处理一定深度下的易液化土层，具有明显优势。同时，在一定程度上改善地基土的刚度，防止上部结构的不均沉降，能够很好的与筏板、箱型及条形基础等共同工作。与现有抗液化技术相比，本发明具有结构简单、操作安全、适用范围广等优点，克服了较深层状易液化土层的处理难题。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程研究技术领域，尤其是涉及一种层状土非承载式抗液化桩。
背景技术
在地面以下15～20m范围以内的饱和砂土或粉土在循环荷载作用下极易发生液化现象。对于埋深较浅且处于较厚的可液化土层之上的基础，往往存在由于地震或其他因素导致可液化地基土液化，丧失地基承载力的风险。以往的可液化土层的处理方法主要包括：强夯法、桩基或深基础法、加密法、换填法以及微生物法等。上述的系列方法存在处理深度较浅、施工方法繁琐或增加较大的经济成本等问题。若对于埋深较厚且有可能先发生液化的土层，以往的处理方法就无法满足要求或带来巨大的经济问题。
地震、波浪、车辆、机器振动、打桩以及爆破等都可能引起饱和砂土或粉土的液化，其中又以地震引起的大面积甚至深层的土体液化的危害性最大，它具有面广、危害重等特点，常会造成场地的整体性失稳。针对于传统的易液化土层的处理方法，存在深度上的技术难题，较深的土层并非较难液化，与土质本身的性质相关。当某一深度处土层产生液化，则液化区的超静定水压力将迫使水流涌向地表，使上层土体受到自下而上的动水力。怎样有针对性的处理较深处的极易液化土层，一直以来是液化处理的技术难点。
中国专利CN105649009A提出了一种具有排水能力的刚性预制混凝土桩，包括桩身主体，桩身主体设有贯通的排水中孔。该专利适用于在桩体打入过程中，通过水的排出加快土体的固结速度。为保证桩体的刚度，限定了排水孔的面积，排水能力具有一定的局限性。且规定每列中相邻的两个排水侧孔之间的距离从上到下依次减小，其适用于桩体打入过程，却与液化随深度的增加而减小的规律相反。若将其应用于可液化土层的处理存在不合理性。
发明内容
针对现行可液化地基土的处理方法，本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、操作安全、高效排水且适用于层状可液化土层分布的一种层状土非承载式抗液化桩。该桩不仅能够很大程度上排出土层液化过程中产生的超孔隙水压力，阻止或较大程度的减缓液化现象的发生，而且能够有效的改善基底下地基土的组成形式，提高地基土的承载力，防止结构的不均匀变形。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种层状土非承载式抗液化桩，桩体由桩身和桩头组成，桩身为空心混凝土预制，桩身内部为空腔，置于液化土层中，桩身四周设有多个连通孔道，连通孔道与内腔连通，连通孔道的分布集度根据不同土层性质、厚度及深度合理设置，连通孔道两端设有不锈钢过滤网片，防止泥土进入内腔堵塞连通孔道，地下水可自由进出，水由内腔排出。
桩体不参与上部结构基础承载力的设计，其承载力作为地基变形的安全储备，可视为地基的组成部分，组成复合地基，提高承载力。
桩身内设有纵向主筋，纵向主筋外露端需植入基础部分，使桩身与基础部分充分协作。
纵向主筋植入的基础为非单一类型，可为柱下扩展基础、箱型基础、筏型基础的多种基础形式。
桩身连通孔道上下交错分布，对于层状可液化土层，同一土层竖向间距h一致，不同土层竖向间距不同，间距h取决于土层的排水能力，排水能力越好，间距越大，间距h应大于孔道半径d。
桩体处于基底下单一较厚可液化层时，桩身连通孔道自上而下间距h逐渐增大。
连通孔道为预制防锈钢管，防锈钢管两端焊接过滤网片；防锈钢管与纵向主筋焊接连接，以固定位置。
桩身长度l应超过可液化层的深度z，植入非液化土层。
现场施工为钻孔施工方法，非打入桩和静压桩施工，以防止桩身的断裂和破坏。
本发明的优点是：本发明提供了一种层状土非承载式抗液化桩，它能够很好的适用于基底下层状可液化土的抗液化处理，特别是针对于处理基底一定深度下的易液化土层，具有明显优势。针对最先有可能液化的土层，加大连通孔道的分布集度，最大程度的提高排水能力，孔隙水压力通过连通孔道快速消散，达到减缓或防止土层液化。可根据不同土层超孔隙水压力增长速度不同，设置不同的孔道分布集度。该发明能够与多种基础类型协作，组成复合地基，间接提高了地基土的承载力。同时，该发明具有结构简单、操作安全、排水高效且适用于层状可液化土层的分布形式，具有良好的适用性和推广性。能够有效的解决较深易液化土层的处理的技术难题。
附图说明
图1为本发明结构在层状可液化地基土中的结构示意图。
图2为本发明的结构断面图。
图3为本发明结构内部构造示意图。
图4为本发明结构与基础共同作用示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-4和具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1
一种层状土非承载式抗液化桩，参见图1，桩身7为空心混凝土预制，桩头11为完全封闭锥形结构与桩身7一体设计。置于可液化土层2、3、4的桩身四周分布连通孔道9，孔道的分布集度可根据稳定地下水位12以下不同可液化土层的性质、厚度及深度合理设置，孔道两端设有不锈钢过滤网片10，防止土进入桩体内腔8和堵塞连通孔道9且地下水可自由进出，地下水由桩体内腔排出。连通孔道9的竖向密集程度可依据可液化砂层的排水能力设计，排水能力较弱的土层，孔道分布相对密集。
桩体不参与上部结构基础15承载力的设计，其承载力作为地基变形的安全储备，可视为地基的组成部分，组成复合地基形式，提高地基的承载力。
参见图4，抗液化桩端外露纵向钢筋6需植入上部基础15部分，使其与基础部分充分协作。同时，保证桩体内腔8通过桩端排水口17与排水通道16和外界预留排水沟18连通。被植入的上部基础15为非单一类型，可为柱下扩展基础、箱型基础、筏型基础等多种基础形式，扩大了该抗液化桩的适用性。
所设计的桩身连通孔道9应上下交错分布，以提高桩体的刚度和强度。对于层状可液化土层，同一土层竖向间距一致，不同土层竖向间距不同。间距h取决于土层的排水能力，排水能力越好，间距越大。且间距h不应小于孔道9的半径d。本实施例的可液化土层为3层(参见图1)，易液化程度为土层2＞土层3＞土层4，竖向连通通道9的分布间距为h1、h2和h3，且d<h1<h2<h3。
参见图2和图3，桩身7表面四周的连通孔道9为预制防锈钢管14，防锈钢管14两端焊接过滤网片10。防锈钢管14与纵向钢筋6焊接连接，以固定位置，不可与箍筋13焊接。
参见图1，抗液化桩的长度L应超过可液化砂层(易液化粉砂层2、易液化细砂层3、易液化中砂层4)的厚度，跨越水位以上非液化土层1和水位以下的非液化土层5。处于非液化土层部分的桩身7不设有连通孔道9。该桩现场施工为钻孔施工方法，非打入桩和静压桩施工，以防止桩身的断裂和破坏。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的桩身7处于基底下单一较厚可液化土层时，如：基底下仅为易液化细砂层3，由于其液化能力随深度的增加而逐渐减弱，土层的越深，越不易液化，为了提高桩体的强度和刚度，则桩身连通孔道9交错自上而下间距h逐渐增大分布。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的桩头11为扩大头形式，且桩身底端为完全封闭。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的可液化土层为3层，易液化程度为土层3＞土层2＞土层4，竖向连通通道9的分布间距为h1、h2和h3，且d<h2<h1<h3。
Claims (9)
1.一种层状土非承载式抗液化桩，其特征在于，桩体由桩身和桩头组成，桩身为空心混凝土预制，桩身内部为空腔，置于液化土层中，桩身四周设有多个连通孔道，连通孔道与内腔连通，连通孔道的分布集度根据不同土层性质、厚度及深度合理设置，连通孔道两端设有不锈钢过滤网片，防止泥土进入内腔堵塞连通孔道，地下水可自由进出，水由内腔排出。
2.根据权利要求1所述的一种层状土非承载式抗液化桩，其特征在于，桩体不参与上部结构基础承载力的设计，其承载力作为地基变形的安全储备，可视为地基的组成部分，组成复合地基，提高承载力。
3.根据权利要求1所述的一种层状土非承载式抗液化桩，其特征在于，桩身内设有纵向主筋，纵向主筋外露端需植入基础部分，使桩身与基础部分充分协作。
4.根据权利要求3所述的一种层状土非承载式抗液化桩，其特征在于，纵向主筋植入的基础为非单一类型，可为柱下扩展基础、箱型基础、筏型基础等多种基础形式。
5.根据权利要求1所述的一种层状土非承载式抗液化桩，其特征在于，桩身连通孔道上下交错分布，对于层状可液化土层，同一土层竖向间距h一致，不同土层竖向间距不同，间距h取决于土层的排水能力，排水能力越好，间距越大，间距h应大于孔道半径d。
6.根据权利要求5所述的一种层状土非承载式抗液化桩，其特征在于，桩体处于基底下单一较厚可液化层时，桩身连通孔道自上而下间距h逐渐增大。
7.根据权利要求1所述的一种层状土非承载式抗液化桩，其特征在于，连通孔道为预制防锈钢管，防锈钢管两端焊接过滤网片；防锈钢管与纵向主筋焊接连接，以固定位置。
8.根据权利要求1所述的一种层状土非承载式抗液化桩，其特征在于，桩身长度l应超过可液化层的深度z，植入非液化土层。
9.根据权利要求1所述的一种层状土非承载式抗液化桩，其特征在于，现场施工为钻孔施工方法，非打入桩和静压桩施工，以防止桩身的断裂和破坏。
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