CN108661038A - 一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软土地基加固，尤其涉及一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩及其施工方法。三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩，包括用于容纳桩体的桩体层，三向土工格栅层和土工布层；土工布层固定设置于三向土工格栅层外侧。钢渣桩施工方法，包括以下步骤：1)用振冲设备下放沉管至软土设计深度；2)在沉管中安放复合封装筒；3)向封装筒内填充钢渣填料，振捣同时进行拔管，形成桩体；4)振捣同时拔管直至沉管拔出桩孔，完成成桩。本钢渣桩在保留自身优异的性能外与上述的封装筒结合形成有机的整体，利用本发明的钢渣桩，采用相应的施工方法，有效的解决目前在软弱土中地基加固适用性不高的问题。

Description

一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及软土地基加固，尤其涉及一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩及其施工方法。

背景技术

软土地区通常地下水位较高，软土具有触变性，强度低，难以形成稳定的孔壁，因而不适宜人工挖孔桩和钻孔桩来做地基处理。由于软土渗透系数低，若用挤土桩加固软基，会使其产生的超孔隙水压力消减慢，易造成预制桩接头被拉断、桩体侧移和上涌，沉管灌注桩发生断桩、缩颈等事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩及其施工方法，以期望在解决目前在软弱土中地基加固适用性不高的问题。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩，包括：

钢渣桩层；

三向土工格栅层，用于与钢渣进行嵌锁；

土工布层；用于隔离桩外杂质和防止钢渣桩内的排水通道被杂质堵塞；

上述三向土工格栅层与土工布层均为筒状，土工布层固定设置于三向土工格栅层外侧，三向土工格栅层与土工布层形成复合封装筒；上述复合封装筒用于填装钢渣，填装钢渣形成桩体。三向土工格栅层与钢渣进行嵌锁，以增强承载力限制鼓胀变形。土工布层在外侧的设置同时进一步增强鼓胀变形约束能力，这里的土工布层，同时也用于隔离桩外杂质和防止钢渣桩内的排水通道被杂质堵塞。

设置按序依次从内到外的三层结构，经过了多次实践，采用钢渣作为桩体填料相较于其他填料如碎石料、混凝土碎料、砂石填料能更佳适合于软弱土中地基加固，使本钢渣桩在保留自身优异的性能外与上述的封装筒结合形成有机的整体，利用本发明的钢渣桩，采用相应的施工方法，有效的解决目前在软弱土中地基加固适用性不高的问题。保留了原有钢渣桩造价低廉挤密土体的优点并通过采用了三向土工格栅克服了其在抗剪强度低于10kPa的软土中无法成桩的缺陷。

进一步的是，上述三向土工格栅层的三向土工格栅为节点有效性≥90％，低应变时的径向拉伸模量≥300kN/m/0.5％的三向土工格栅。采用前述参数的三向土工格栅，可以更好适应与钢渣桩的接触与嵌锁。

进一步的是，上述土工布为伸长率40％-100％的高延伸土工布。采用伸长率40％-100％的土工布，以提高封装效果增强鼓胀变形能力。

进一步的是，钢渣最小粒径＞三向土工格栅网孔最大孔径。

进一步的是，上述填装钢渣为粒径在10～20cm的钢渣，以对应目前一般尺寸的三向土工格栅，选用粒径在10～20cm的钢渣较为合适，也较为适应目前的三向土工格栅的承载能力。

进一步的是，上述土工布层内侧与三向土工格栅层外侧粘接。通过粘接的方式，将土工布层与三向土工格栅层连接为整体，方便后续的施工安装。

进一步的是，上述土工布层外侧紧密粘接有外层格栅层。

本发明的另一个方面还提供了一种钢渣桩施工方法，包括以下步骤：

1)用振冲设备下放沉管至软土设计深度；

2)在沉管中安放复合封装筒；

3)向封装筒内填充钢渣填料，振捣同时进行拔管，形成桩体；

4)振捣同时拔管直至沉管拔出桩孔，完成成桩。

通过本方法，快速、简便的成桩。

具体的是，在进行步骤2)之前组装复合封装筒，步骤为：将筒状的三向土工格栅层的外侧与筒状的土工布层内侧进行粘接，形成复合封装筒。

除了上述组装复合封装筒外还可以：在进行步骤2)之前组装复合封装筒，步骤为：将筒状的土工格栅层的外侧与筒状的土工布层内侧贴靠，对土工布进行缝合，使土工布紧密包裹土工格栅层。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例一的钢渣桩结构示意图；

图2为本发明的钢渣桩施工步骤分解示意图；

图3为实施例二的钢渣桩结构示意图；

图中的编号依次为：1-三向土工格栅层，2-土工布层，3-钢渣桩层、4-外层格栅层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1，实施例一：一种钢渣桩，包括用于容纳钢渣桩体的钢渣桩层3，本钢渣桩还包括：

三向土工格栅层1，用于与钢渣进行嵌锁；

土工布层2；

上述三向土工格栅层1与土工布层2均为筒状，土工布层2固定设置于三向土工格栅层1外侧形成复合封装筒，上述复合封装筒用于填装钢渣，填装钢渣形成桩体。这里填装的钢渣为粒径在10～20cm的钢渣。

钢渣桩，作为一种低碳、工程造价低的地基加固结构，则较好地弥补采用挤土桩加固软基缺陷。采用钢渣桩，不仅能通过机械振捣来挤密桩周土体，还能利用钢渣自身化学性质与土中水反应来加速孔隙水压消散。但是，由于传统钢渣桩是通过挤密的方式成桩，若处理软弱土或极软土地基，钢渣桩桩周无法提供足够的围压，因而难以独立成桩。另外，土体中的细颗粒可能进入桩体，导致桩体排水通道堵塞，使得孔隙水压消散减慢，影响桩体承载能力延长土体固结时间。

所以，采用从内到外依次布置的三向土工格栅层1、土工布层2这样的结构进行布置，使三向土工格栅与填充钢渣的桩体的钢渣颗粒进行嵌锁，很好地形成了对钢渣桩的封装包裹效应，提升桩体的整体性和刚度，从而保障其在抗剪强度低于10kPa的软土中依然成桩。此外土工布的设置能够发挥隔离反滤软土细颗粒的作用，防止钢渣桩内的排水通道被细颗粒堵塞，土工布与上述的三向土工格栅层1二者构成新型的复合封装筒，能有效约束散体桩的径向膨胀变形，进一步提高桩体承载力和刚度，保障排水通畅。

这样，依次设置从内到外的三层结构，使本钢渣桩在保留自身优异的性能外与上述的封装筒结合形成有机的整体，利用本发明的钢渣桩，采用相应的施工方法，有效的解决目前在软弱土中地基加固适用性不高的问题。

本实施方式，可以进一步的优化，上述三向土工格栅层1的三向土工格栅为节点有效性≥90％，低应变时的径向拉伸模量≥300kN/m/0.5％的三向土工格栅。采用前述参数的三向土工格栅，可以更好适应与钢渣桩的接触与嵌锁。

所述的三向土工格栅网孔形状为等边三角形，相较于双向土工格栅稳定性更高，具有更大的拉伸模量和更高的耐久性，相比于其他如单向格栅或双向格栅特别适合与钢渣进行配合使用，能更好的发挥与钢渣颗粒的嵌锁作用。

上述土工布为伸长率40％-100％的高延伸土工布。采用伸长率40％-100％的土工布，以提高封装效果增强鼓胀变形能力。

钢渣最小粒径＞三向土工格栅网孔最大孔径，这样以防止钢渣从三向土工格栅漏出。

上述土工布层2内侧与三向土工格栅层1外侧粘接。通过粘接的方式，将土工布层2与三向土工格栅层1连接为整体，方便后续的施工安装。

如图1和2，钢渣桩施工方法，包括以下步骤：

S1、首先校正沉管的垂直度，确保偏差不大于1％，保持沉管底部尖端闭合，然后用振冲设备将沉管压入软土层的设计深度；

S2、将筒状的三向土工格栅层1的外侧与筒状的土工布层2内侧进行粘接，形成复合封装筒，在沉管中安放复合封装筒；

S3、随之向封装筒内填充钢渣填料，其中混合料按设计配比经搅拌机加水拌和，拌和时间不得少于1分钟，若钢渣用量较多，搅拌时间要适当加长；

S4、打开沉管底部尖端，振动拔管，直至沉管拔出桩孔，成桩移机。

实施例二：与实施例一和二不同的是，土工布层2外侧紧密粘接有外层格栅层4，这里的外层格栅层的土工格栅可以不是三向土工格栅。在土工布层2外侧设置外层格栅层4不仅是为了提高土工布与三向土工格栅组成的封装的牢固程度，也是为了提高外层格栅层4、土工布层2、三向土工格栅层1组成的复合封装纵向刚度，提高该复合封装在软土中的稳固程度。这样可以起到土工布与三向土工格栅的相对位置稳定、提高本复合封装的稳定性。

这里的复合封装筒可以是将筒状的三向土工格栅层1的外侧与筒状的土工布层2内侧进行粘接形成，也可以是将筒状的三向土工格栅层1的外侧与筒状的土工布层2内侧贴靠，对土工布进行缝合，使土工布紧密包裹三向土工格栅层1，形成复合封装筒。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩，其特征在于，包括：

钢渣桩层(3)；

三向土工格栅层(1)，用于与钢渣进行嵌锁；

土工布层(2)；

所述三向土工格栅层(1)与土工布层(2)均为筒状，土工布层(2)固定设置于三向土工格栅层(1)外侧，三向土工格栅层(1)与土工布层(2)形成复合封装筒；所述复合封装筒用于填装钢渣，填装钢渣形成桩体。

2.如权利要求1所述的一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩，其特征在于，所述三向土工格栅层(1)的三向土工格栅为节点有效性≥90％，低应变时的径向拉伸模量≥300kN/m/0.5％的三向土工格栅。

3.如权利要求1所述的一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩，其特征在于，所述土工布为伸长率40％-100％的高延伸土工布。

4.如权利要求1所述的一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩，其特征在于，钢渣最小粒径＞三向土工格栅网孔最大孔径。

5.如权利要求1所述的一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩，其特征在于，所述填装钢渣为粒径在10～20cm的钢渣。

6.如权利要求1所述的一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩，其特征在于，所述土工布层(2)内侧与三向土工格栅层(1)外侧粘接。

7.如权利要求1所述的一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩，其特征在于，所述土工布层(2)外侧紧密粘接有外层格栅层(4)。

8.一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)用振冲设备下放沉管至软土设计深度；

2)在沉管中安放复合封装筒；

3)向封装筒内填充钢渣填料，振捣同时进行拔管，形成桩体；

4)振捣同时拔管直至沉管拔出桩孔，完成成桩。

9.如权利要求8所述的一种三向土工格栅复合土工布封装钢渣桩施工方法，其特征在于，在进行步骤2)之前组装复合封装筒，步骤为：将筒状的三向土工格栅层(1)的外侧与筒状的土工布层(2)内侧进行粘接，形成复合封装筒。