CN108385707A - 一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，包括刚性桩、柔性桩和防渗桩，柔性为格栅状联排柔性桩，格栅中设置有刚性桩，刚性桩桩顶设置有桩帽，桩帽采用纵横连系梁连接为整体，刚性桩和柔性桩的顶部设置有复合垫层，复合垫层包括在两个垫层本体以及在两个垫层本体中间设置的水平向加筋体，复合垫层内设置有用于补浆的灌浆管，复合垫层设置在建筑物底板下方，防渗桩设置在基础的四周，防渗桩桩顶设置在底板上，防渗桩为联排搅拌桩。使用本发明的刚柔组合桩，可以安全开挖基坑、有效减少水闸泵站地基的工后不均匀沉降量及渗漏、又便于快速施工，使得经济和技术的有机统一，发挥出了巨大的优越性，具有极大的推广前途。

Description

一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础

技术领域

本发明涉及一种用于水闸及泵站的地基基础，尤其涉及一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础。

背景技术

我国大部分的水闸及排涝泵站都修建于河道附近，其地基有不少为深厚软土层，部分的软土层厚度还超过50m，水闸及泵站的建筑物上还通常装有机电设备，同时闸上交通也对工后不均匀沉降提出较高要求。

针对软土特别是深厚软土层的主要的岩土工程问题有软土固结沉降、软土震陷、软地基失稳、负摩阻力和下伏岩土层突变等。对于深厚层淤泥地基，目前通常采用的地基处理方案有：固结排水法、深层搅拌桩法、钻孔灌注桩、预制砼管桩和搅拌桩等软土地基处理方案。

针对真空-堆载预压袋装砂井或塑料排水的固结排水法，属于对地基土彻底加固类型，该方法存在施工工期相对较长的缺陷，特别是考虑水利工程汛期防洪等因素，只能安排在基坑开挖前在堤后采用真空预压方法先行处理短期处理，之后仍然需要配合另外工程措施进一步处理地基以提高地基承载力。

针对深层搅拌桩法，由于软土区过厚，搅拌桩的桩端经常不能进入相对硬层，其处理效果并不好，处理后的工后沉降仍然偏大，而泵站机组及启闭机闸门等对不均匀沉降比较敏感。

针对钻孔灌注桩，水闸泵站的沉降主要由刚性桩基决定，泵站沉降很少与地基沉降不协调，有可能造成泵站底板与地基脱空，对水闸泵站的防渗产生较大影响，另外，施工中对于流塑状的淤泥，成孔困难，需加设钢护筒，增加施工费用。

针对预制砼管桩，施工设备比较重型，施工时容易对已施工的桩造成移位等影响；预制砼管桩属于挤土桩，在高饱和度的流塑型软土中，先打入桩会受后打入桩的排挤，影响桩基承载力。另外，跟钻孔灌注桩同理由于水闸泵站沉降由刚性桩基决定，当地基产生沉降时，闸室不能随地基一起沉降，会造成闸底脱空，引起接触冲刷，所以对防渗要求比较高。

基于此，需要一种工期短、不均匀沉降少、经费节约的用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种在深厚软土地区水闸泵站使用的可以安全开挖基坑、有效减少地基的工后不均匀沉降量、又便于快速施工的一种新型刚柔组合桩基础，能够有效避免目前现有技术方法的弊端。

本发明通过以下方案达到上述目的：

本发明采用刚性桩和柔性桩组合形成复合地基中，刚性长桩将上部荷载向地基深处传递，减少土层的压缩量，从而减少地基的总沉降；柔性短桩可提高底板底部软弱土层的承载力，从而最大程度上减少软弱土层引起的不均匀沉降，较长的刚性桩与较短的柔性桩的共同组合，达到了强度和变形的协调，缩短工期，有效避免不均匀沉降。

一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，包括刚性桩、柔性桩和防渗桩，所述柔性桩为格栅状联排柔性桩，所述格栅中设置有刚性桩，所述刚性桩桩顶设置有桩帽，所述桩帽采用纵横连系梁连接为整体，所述刚性桩和柔性桩的顶部设置有复合垫层，所述复合垫层包括在两个垫层本体以及在两个垫层本体中间设置的水平向加筋体，所述复合垫层内设置有用于补浆的灌浆管，所述复合垫层设置在建筑物底板下方，所述防渗桩设置在基础的四周，所述防渗桩桩顶设置在底板上，所述防渗桩为联排搅拌桩。

在上述组合桩中，柔性桩桩长需结合淤泥土层参数考虑置换后基坑开挖稳定、防渗等因素确定，优选的，所述柔性桩桩长10m～15m。

优选的，所述柔性桩为搅拌桩，例如水泥搅拌桩。

优选的，所述格栅状柔性桩的格栅为正方形格栅，例如2.5m宽的正方形格栅。

优选的，所述格栅状联排柔性桩为格栅状联排搅拌桩，例如桩长为10m～15m的格栅状联排搅拌桩，又例如桩长为10m～15m的正方形格栅状联排搅拌桩。

在上述组合桩中，刚性桩桩长一般要求进入持力层，优选的，所述刚性桩桩长为30m～60m。

优选的，所述刚性桩设置在柔性桩的格栅正方形中心。

进一步优选的，所述每个柔性桩的格栅正方形中心设置有一根刚性桩。

优选的，所述刚性桩为管桩，例如预制管桩。

应该理解，上述组合桩中的防渗桩用于对建筑物例如水闸、泵站周围进行围封，优选的，所述防渗桩桩顶深入建筑物底板四周的槽内。

优选的，所述复合褥垫层中的水平向加筋体为有纺土工布。

优选的，所述复合褥垫层厚度≤0.5m。

优选的，所述复合垫层中的垫层本体为砂石垫层本体。

优选的，所述复合褥垫层设置在底板底面下20cm。

优选的，所述连系梁的宽0.3m，而高0.5m。

优选的，所述灌浆管为镀锌钢管，例如D100的镀锌钢管。

优选的，所述灌浆管设置在底板底面下20cm的复合褥垫层内。

优选的，所述刚性桩的桩帽为1m宽的矩形砼板。

进一步优选的，所述刚性桩的桩帽为1m宽、0.3m厚的矩形砼板。

在上述组合桩中，所述水平向加筋体的主要功能是加筋作用。在上部荷载作用下，含加筋体的复合褥垫层将表现为盘形变形或膜形变形，垂直荷载作用使加筋体中产生拉伸应力，也即“张力膜效应”，从而将上部荷载均匀地传递、分布到桩体和地基土体中，同时增大桩承担荷载的比例，而加筋体的这种“张力膜效应”限制了土体的横向变形，有效地减小了土体的竖向变形。

在上述组合桩中，柔性桩与刚性桩能够组成较好的刚柔复合桩基，既能避免基坑隆起又能避免不均匀沉降及克服沉降偏大问题，为避免建筑物例如水闸泵站底板与地基脱空，在刚性桩桩顶设置桩帽，并且将桩帽用纵横连系梁连成整体，为了在工后调节可能会出现的不均匀沉降，设置灌浆管补浆以对复合褥垫层进行颗粒充填，

优选的，一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，包括刚性桩、柔性桩和防渗桩，所述柔性为桩长为10m～15m的正方形格栅状联排搅拌桩，所述每个正方形格栅中心中设置有一根刚性桩，所述刚性桩桩长为30m～60m，所述刚性桩为预制管桩，所述刚性桩桩顶设置有桩帽，所述桩帽采用纵横连系梁连接为整体，所述刚性桩和柔性桩的顶部设置有复合垫层，所述复合垫层包括在两个垫层本体以及在两个垫层本体中间设置的水平向加筋体，所述复合垫层内设置有用于补浆的灌浆管，所述复合垫层设置在建筑物底板下方，所述防渗桩设置在基础的四周，所述防渗桩桩顶设置在底板上且深入底板四周的槽内，所述防渗桩为联排搅拌桩。

应该理解，上述建筑物底板通常为建筑物(例如水闸、泵站)的底部混凝土板。

现有技术的深厚软土地区基础通常包括两种：刚性基础和柔性基础。其中，刚性基础以管桩为代表，要求桩端进入持力层，一般完工后建筑物沉降很少，但是会出现基础底板与下部土层脱空现象造成渗漏通道；而柔性基础以搅拌桩为代表，在深厚淤泥地区的工后沉降普遍较大。

针对上述现有技术的软土地区基础，本发明采用刚柔组合的复合地基，刚度适中，可以避免上述两种形式的缺点。

使用本发明的用于水闸及泵站等建筑物的深厚软土地区的刚柔组合桩，可以安全开挖基坑，有效减少水闸泵站地基的工后不均匀沉降量及渗漏，又便于快速施工且花费少，使得经济和技术的有机统一，发挥出了巨大的优越性，具有极大的推广前途。

附图说明

图1是本发明实施例的刚柔组合桩基础的剖面结构示意图。

图2是本发明实施例的刚柔组合桩基础的平面结构示意图。

其中，1-联排搅拌防渗桩、2-底板、3-砂石垫层、4-有纺土工布、5-连系梁、6-灌浆管、7-桩帽、8-栅状水泥搅拌桩、9-刚性的预制管桩。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明。

如图1和图2所示的一种用于深厚软土地区水闸及泵站等的刚柔组合桩基础，包括桩长为10m～15m的正方形格栅状联排水泥搅拌桩8作为柔性桩，格栅为2.5m宽的正方形；在每个正方形格栅中心设置有一根预制管桩9作为刚性桩，桩长为30m～60m，预制管桩9的桩端进入持力层；预制管桩9的桩顶设置有桩帽7，桩帽为1m宽、0.3m厚的矩形砼板，桩帽7采用纵横连系梁5连接为整体从而增强刚性桩桩顶处的水平平面刚度，连系梁宽0.3m高0.5m；底板2为建筑物(水闸、泵站)底部混凝土板，传送上部荷载，与地基直接接触；复合垫层包括两层的砂石垫层3，其设置于天然土层与建筑物底板之间，以及设置在两层砂石垫层3中间的有纺土工布4作为水平向加筋体，刚性桩的桩帽7也设置在复合垫层内；在复合垫层内设置有灌浆管6以用于对复合褥垫层补浆，采用D100镀锌钢管，镀锌钢管设置在建筑物底板2的下面约20cm的复合垫层内；在基础的四周设置有联排搅拌防渗桩1，防渗桩的桩顶深入底板特设的槽内。

在施工时，首先清理平整场地，然后施打作为柔性桩的格栅状水泥搅拌桩8以及设置在底板四周的联排搅拌防渗桩1，在每个格栅中间补打一根作为刚性桩的预制管桩9，再进行基坑开挖，有效防止基坑隆起，为避免底板与地基脱空，在刚性桩的桩顶设置桩帽7，并且用纵横的连系梁5连成整体，在刚性桩的桩顶和柔性桩的桩顶统一设置第一层砂石垫层3，然后设置作为水平向加筋体的纺土工布4，再在纺土工布4上设置第二层砂石垫层3，从而形成了复合垫层，在复合垫层内预埋灌浆管6，以用于在工后通过灌浆管补浆以对复合垫层进行颗粒充填，调节可能会出现的不均匀沉降，最后修筑底板2。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，包括刚性桩、柔性桩和防渗桩，所述柔性为格栅状联排柔性桩，所述格栅中设置有刚性桩，所述刚性桩桩顶设置有桩帽，所述桩帽采用纵横连系梁连接为整体，所述刚性桩和柔性桩的顶部设置有复合垫层，所述复合垫层包括在两个垫层本体以及在两个垫层本体中间设置的水平向加筋体，所述复合垫层内设置有用于补浆的灌浆管，所述复合垫层设置在建筑物底板下方，所述防渗桩设置在基础的四周，所述防渗桩桩顶设置在底板上，所述防渗桩为联排搅拌桩。

2.根据权利要求1所述的一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，所述柔性桩桩长10m～15m。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，所述柔性桩为搅拌桩，例如水泥搅拌桩。

4.根据权利要求1至3中任一所述的一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，所述格栅状柔性桩的格栅为正方形格栅，例如2.5m宽的正方形格栅。

5.根据权利要求1所述的一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，所述刚性桩桩长为30m～60m。

6.根据权利要求4所述的一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，所述刚性桩设置在柔性桩的格栅正方形中心。

7.根据权利要求1或5或6所述的一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，所述刚性桩为管桩，例如预制管桩。

8.根据权利要求1至7中任一所述的一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，所述复合褥垫层中的水平向加筋体为有纺土工布。

9.根据权利要求1至8中任一所述的一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，所述复合褥垫层厚度≤0.5m；和/或，所述复合垫层中的垫层本体为砂石垫层本体。

10.根据权利要求1至9中任一所述的一种用于深厚软土地区水闸及泵站的刚柔组合桩基础，其特征在于，所述灌浆管设置在底板底面下20cm的复合褥垫层内。