CN109778829A - 一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合复合地基 - Google Patents

一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合复合地基 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基。包括地基竖向增强体、格构墙和褥垫层;地基竖向增强体由混合桩群构成,混合桩群由若干刚性桩和若干柔性桩混合均匀排列组合;刚性桩的数量为柔性桩数量20%~30%;地基竖向增强体内设有若干格构墙,每个格构墙在水平面内呈平面矩形,每侧墙体由若干柔性桩连续排列组成;建筑物的基础底板和地基竖向增强体的顶部、格构墙的顶部之间设有褥垫层;柔性桩的顶部位于褥垫层底面,刚性桩的顶部伸入褥垫层内。柔性桩提供复合地基的大部分承载力;刚性桩用于控制复合地基沉降变形;格构墙形成地基横向增强体。有效满足深厚软土上的水工建筑物对地基强度、变形控制、稳定及防渗等要求。

Description

一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合复合地基
技术领域
本发明涉及水利工程地基与基础技术领域,尤其涉及一种深厚软土地基加固技术。
背景技术
沿江或河网区地层大多为河湖相冲积层,以淤泥质壤土为代表的软弱土广泛分布,且软土层深厚,有的深达30m以上。软土一般呈流塑至软塑状,压缩性大,强度低,建在其上的水工建筑物,常出现较大的建筑物沉降或沉降差,且易发生软土向建筑物垂直荷载较小的一侧蠕变,甚至出现软土侧向挤出破坏,造成建筑物水平位移大、建筑物间水平错位、侧向失稳等险情,对工程质量与安全危害较大。
对一定深度的软土地基水利工程中以竖向加强为主,常采用复合地基、桩基两类处理方式。因水工建筑物地基有防渗要求,以水泥土搅拌桩为代表的复合地基处理,可以保证建筑物底板与地基土间结合,不弱化天然地基的防渗能力,可较好满足地基防渗和强度加固双重要求,但是,水泥土搅拌桩处理深度超过12~15m,工程加固处理效果减弱,对于深厚软土地基,难以达到提高建筑物地基强度与变形控制要求。对深度较大的软土地基采用桩基础可穿越深厚软土层,进入相对硬土层,满足承载力和沉降控制要求,但桩周软土的沉降可能超过基桩的沉降,致使建筑物底板与地基土层之间脱空,形成集中渗流通道,对此需增加垂直截渗等地基防渗控制措施,带来工程投资的增加,且在水压力、土压力等荷载作用下,软土中的桩基水平位移往往较大,进而带动建筑物水平位移,对临空面较高的挡土结构,虽采用桩基,仍需解决地基整体稳定问题。
深厚软土地区复合地基处理存在不加固深度不够、地基变形及软土蠕变控制难等问题,而桩基又存在防渗、地基稳定、投资大等问题。
发明内容
为解决水利工程深厚软土地基处理复杂技术难题,通过对深厚软土地基全深度处理,形成了地基竖向与横向增强体,有效控制了复杂荷载作用下的深厚软土地基变形和软土地基蠕变影响,满足了水工建筑物深厚软土地基的强度、变形、稳定和防渗等要求,本发明提供一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合复合地基。
一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基包括地基竖向增强体、格构墙和褥垫层;
所述地基竖向增强体由混合桩群构成,所述混合桩群由若干刚性桩和若干柔性桩混合均匀排列组合;相邻刚性桩的桩间距大于相邻柔性桩的桩间距;刚性桩的数量为柔性桩数量的20%~30%;
所述地基竖向增强体内设有若干格构墙,每个格构墙在水平面内呈平面矩形,每侧墙体由若干柔性桩连续排列组成;
建筑物的基础底板和地基竖向增强体的顶部、格构墙的顶部之间设有褥垫层;所述柔性桩的顶部位于褥垫层底面,所述刚性桩的顶部伸入褥垫层内;
所述柔性桩增强浅层地基,提供复合地基的大部分承载力;刚性桩对软土全深度加固,刚柔性桩形成地基竖向增强体,用于控制复合地基沉降变形;格构墙对软土地基进行水平加固,约束软土地基侧向(蠕)变形,形成地基横向增强体。柔性桩、刚性桩按设计要求桩数布置于格构式墙围固范围内,与建筑物轮廓线相适宜。
进一步限定的技术方案如下:
所述柔性桩为水泥土搅拌桩,柔性桩的桩长、桩间距要求按地基承载力要求计算确定,柔性桩的桩长为8m~15m;柔性桩的桩间距为0.8~1.5m。
所述刚性桩为预制管桩或预制桩,刚性桩应穿越软土层,支承在相对较硬土层,桩长20m~40m,刚性桩的桩间距不小于3倍刚性桩直径。
每个格构墙内的平面面积不超过50m2,长宽比小于4;每侧墙体的深度要求是地基土剪应力与极限抗剪强度比值R≤50%水平深度处,并超过深层滑动面深度2m以上,为8m~15m。格构墙的每侧墙体的抗剪承载力应大于格构墙体所承受的不平衡剪力。
每个格构墙内增设纵内隔墙和横内隔墙。
所述褥垫层为塑性混凝土垫层,厚度0.5m~1.2m。
本发明的有益技术效果体现在以下方面:
1.本发明的柔性桩增强浅层地基,刚性桩对软土地基全深度加固,刚柔性桩形成地基竖向增强体,提高地基垂直承载力,刚性桩支承在相对硬土层上,有效控制地基沉降变形。“口”型格构墙对软土地基分块围固,形成地基横向增强体,约束软土地基侧向(蠕)变形,增强地基整体稳定性。受施工工艺限制,柔性的水泥搅拌桩处理深度达10~15m以上时,处理效果不理想,导致建筑物沉降及水平位移大,本发明改变了水利工程柔性搅拌桩复合地基处理深不超12~15m现状,大大增加了复合地基处理深度。
2.本发明采用一种强度较高、弹性较好的塑性混凝土褥垫层,有效调整刚性桩、柔性桩、桩间土的协调变形,充分发挥桩与地基土的共同作用,使得多桩型复合地基受力更加合理。
3.本发明是一种既有竖向增强体又有横向增强体的新型复合地基,并保持了以柔性桩为主的复合地基特性,有效满足深厚软土上的水工建筑物对地基强度、变形、稳定及防渗等要求,具有极大的推广应用价值。
附图说明
图1为一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合复合地基平面加固平面图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为箱型涵洞采用软土刚柔性桩与格构墙组合复合地基的地基加固平面图。
图4为图3的B-B剖视图。
上图中序号说明:柔性桩1、刚性桩2、格构墙3、褥垫层4、建筑物底板5、建筑物混凝土垫层6。
具体实施方式
下面结合附图,通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1
某河道节制闸,水闸的主要持力层为淤泥质粉质壤土层,层厚约30m,淤泥质粉质壤土层天然含水率32.2%~53.1%,孔隙比0.951~1.497,压缩模量平均值3.50MPa,标准贯入平均击数1.4击,渗透系数1.05×10-5~3.51×10-5cm/s,呈软塑状,具有高压缩性,承载力低,抗剪强度低等特性,易造成软土沉降变形大及不均匀沉降等问题,工程采用以下深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基技术处理后,结构未发生明显沉降、错缝、倾斜等现象。
参见图1,一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基包括地基竖向增强体、格构墙和褥垫层。
地基竖向增强体由混合桩群构成,混合桩群由若干刚性桩2和若干柔性桩1混合均匀排列组合;相邻刚性桩2的桩间距大于相邻柔性桩1的桩间距;刚性桩2的数量为柔性桩数量的20%。
参见图2,地基竖向增强体内设有若干格构墙3,每个格构墙3在水平面内呈平面矩形,平面尺寸为6m×8m;每侧墙体由若干柔性桩1连续排列组成,格构墙深度13m(根据地基土剪应力与极限抗剪强度比值R≤50%水平深度处,并超过深层滑动面深度2m以上原则确定)。格构墙3的每侧墙体的抗剪承载力应大于格构墙体所承受的不平衡剪力。
柔性桩1为水泥土搅拌桩,桩径0.5m、桩长15.0m、桩间距1.0m,按地基承载力要求计算确定。
刚性桩为预制管桩,刚性桩应穿越软土层,支承在相对较硬土层,桩长度为32m,桩径为0.4,刚性桩的桩间距不小于3倍刚性桩直径,为2.0m~4.0m。预制管桩内回填砂,桩头0.5m范围内用C25混凝土封堵。
建筑物的基础底板和地基竖向增强体的顶部、格构墙的顶部之间浇筑0.5m厚的褥垫层4;柔性桩1的顶部位于褥垫层4底面,刚性桩2的顶部伸入褥垫层4内0.3m。建筑物的基础底板由建筑物底板5和建筑物底板混凝土垫层6构成,褥垫层4为塑性砼褥垫层。
施工时,场地平整后,先施工刚性桩2,后施工柔性桩1、格构墙3,而后浇筑褥垫层4。
本实施例1中,利用柔性桩1与刚性桩2构成的对深厚软土全深度加固,利用格构墙3限制软土侧向蠕动,通过塑性砼本身较好的变形性能,调整刚性桩、柔性桩、桩间土的协调变形,保证桩与地基土的共同作用,形成了一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合新型的复合地基。
实施例2
参见图3和图4,某涵洞底部地基为淤泥质粉质粘土,压缩性大,承载力低,软土层厚度近22~30m,对地基采用了刚柔性桩与格构墙组合复合地基综合处理技术进行加固处理,即在涵洞基础范围内布置柔性桩1,桩径0.5m、桩距1.0m,桩长15.0m;在涵洞两侧边线及涵洞节间分缝位置布置两排格构墙3,格构墙的桩径、桩长与柔性桩1相同;间隔布置刚性桩2,刚性桩2的桩径0.4m、桩距2.4m、桩长24~32m,进入相对硬土层2.0m;在地基处理层上设置褥垫层4,褥垫层4厚0.8m。工程于2015年开始建设,2016年完工。经过3年多的运行,未发现较大沉降及位移,涵洞沉降量在30mm以内,节间沉降差及水平位移小于10mm,地基处理取得了很好的效果。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,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发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基,其特征在于:包括地基竖向增强体、格构墙和褥垫层;
所述地基竖向增强体由混合桩群构成,所述混合桩群由若干刚性桩和若干柔性桩混合均匀排列组合;相邻刚性桩的桩间距大于相邻柔性桩的桩间距;刚性桩的数量为柔性桩数量的20%~30%;
所述地基竖向增强体内设有若干格构墙,每个格构墙在水平面内呈平面矩形,每侧墙体由若干柔性桩连续排列组成;
建筑物的基础底板和地基竖向增强体的顶部、格构墙的顶部之间设有褥垫层;所述柔性桩的顶部位于褥垫层底面,所述刚性桩的顶部伸入褥垫层内;
所述柔性桩增强浅层地基,提供复合地基的大部分承载力;刚性桩对软土全深度加固,刚柔性桩形成地基竖向增强体,用于控制复合地基沉降变形;格构墙对软土地基进行水平加固,约束软土地基侧向(蠕)变形,形成地基横向增强体;
柔性桩、刚性桩按设计要求桩数布置于格构式墙围固范围内,与建筑物轮廓线相适宜。
2.根据权利要求1所述的一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基,其特征在于:所述柔性桩为水泥土搅拌桩,柔性桩的桩长、桩间距要求按地基承载力要求计算确定,柔性桩的桩长为8m~15m;柔性桩的桩间距为0.8~1.5m。
3.根据权利要求1所述的一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基,其特征在于:所述刚性桩为预制管桩或预制桩,刚性桩应穿越软土层,支承在相对较硬土层,桩长20m~40m,刚性桩的桩间距不小于3倍刚性桩直径。
4.根据权利要求1所述的一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基,其特征在于:每个格构墙内的平面面积不超过50m2,长宽比小于4;每侧墙体的深度要求是地基土剪应力与极限抗剪强度比值R≤50%水平深度处,并超过深层滑动面深度2m以上,为8m~15m;格构墙的每侧墙体的抗剪承载力应大于格构墙体所承受的不平衡剪力。
5.根据权利要求1所述的一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基,其特征在于:每个格构墙内增设纵内隔墙和横内隔墙。
6.根据权利要求1所述的一种深厚软土刚柔性桩与格构墙组合的复合地基,其特征在于:所述褥垫层为塑性混凝土垫层,厚度0.5m~1.2m。
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