CN110512637B - 一种新型隔震复合基础及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型隔震复合基础及其施工方法，本发明的新型隔震复合基础，从上至下依次包括：上部结构、筏板、纤维固化土层、双层包裹式土工复合碎石层、固化土层、桩，所述的顶预留一段用于埋入所述固化土层中，预留高度占固化土层高度的30～60%，所述筏板至于群桩中心并埋设于所述纤维固化土层中，所述纤维固化土铺到筏板顶部。本发明隔震复合基础可提升基础承载力，改善整个系统的不均匀沉降，有效防控水平位移，防止桩顶刺入破坏，吸收和消散地震能量，构成一种新型高效的防震高强隔震复合基础体系。

Description

一种新型隔震复合基础及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种新型隔震复合基础及其施工方法，属于基础工程领域。

背景技术

现阶段，在建筑设计中桩复合基础已被广泛应用，对于竖向荷载的问题现已有效解决，但地震作用下水平荷载问题已成为困扰建筑业迫切需解决的关键技术难题。在建筑基础工程中常见的隔震技术多为上部结构隔震，设置隔震装置中使用较多为铅芯橡胶支座，但也仅能达到上部结构基本的隔震要求，在强震下依然可能出现破坏的现象。随着建筑工程建设不断向大规模高要求发展，为保证整个建筑体系具备抵抗强震的能力，提出了基础隔震技术，即建筑物上部结构与地基间设置砂石垫层，用于消耗地震能量，减小对上部结构的地震反应，具有良好的减隔震效果，在30多个国家也陆续相继开展“基础隔震”的研究，但对隔震复合基础应用于高质量大规模基础工程中，尚不成熟，有待进一步深入系统研究。

发明内容

发明目的：针对现有研究成果基础形式的缺陷及大型建筑工程需求，兼顾承载力、沉降与抗震的共同功能需求，及整个体系在强震下不会出现水平位移和垫层材料变位、脱离等问题。提出一种新型隔震复合基础，多层隔震强化垫层与桩共同加固，提升基础的承载力，降低沉降，提升抗震性能；固化土层与桩固化胶结于一体，增强桩顶阻力，改善力学性能与承载力，解决桩对碎石垫层的刺入破坏问题；双层包裹式土工复合碎石垫层可吸收与消散地震能量，土工加筋材料拉筋包裹体可抑制颗粒脱离增强团聚力，隔震效果大为提升，有效解决抗震问题；纤维固化土层主要作用限制上部结构与筏板在强震下的水平位移。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种新型隔震复合基础，从上至下依次包括：上部结构、筏板、纤维固化土层、双层包裹式土工复合碎石层、固化土层、桩，所述的顶预留一段用于埋入所述固化土层中，预留高度占固化土层高度的30～60%，所述筏板至于群桩中心并埋设于所述纤维固化土层中，所述纤维固化土铺到筏板顶部。

所述的新型隔震复合基础，所述的桩采用钢管桩，桩径为1.5～2.5m，桩间距为桩径的2.5～5倍，桩采用正方形布置，桩打入地基时顶面预留一段用于埋入所述固化土层中，预留高度占固化土层高度的30～60%。。

所述的新型隔震复合基础，所述的固化土层包括土壤和土壤固化剂，其中土壤固化剂占所述固化土层总重量的1%～10%，所述土壤固化剂按重量份数计，包括：水泥15～25份，粉煤灰5～8份，矿渣8～15，水玻璃10～15份，水性环氧树脂12～18份，聚丙烯酸酯8～12份，磷酸二氢铝7～10份，戊二酸酐1.5～5份，硅粉0.5～0.8份，硫酸钙0.1～0.15份，过氧化二异丙苯0.3～0.8份，聚羧酸系减水剂1～3份，聚醚改性有机硅消泡剂0.1～0.3份，增强剂3～8份。

所述的新型隔震复合基础，所述增强剂为二乙醇单异丙醇胺、羧甲基纤维素钙、羧甲基纤维素钠的一种或几种。

所述的新型隔震复合基础，所述双层包裹式土工复合碎石层包括碎石层以及嵌布在碎石层中间的两层土工复合碎石包裹体，每层所述的土工复合碎石包裹体之间水平等间距布置，两层所述的土工复合碎石包裹体上下交错排列布置。

所述的新型隔震复合基础，每个所述的土工复合碎石包裹体由土工加筋材料回折包裹碎石并在上部用拉筋带将回折后的土工加筋材料连接成一整体，所述的土工加筋材料为土工格栅、土工布、土工织物其中一种或多种。

所述的新型隔震复合基础，所述的纤维固化土层是在所述的固化土中加入纤维混合均匀而形成，纤维长度为3～38mm，纤维掺量为0.1～3.0%。

上述的一种新型隔震复合基础的施工方法，步骤如下：

步骤1：预制桩、筏板；

步骤2：打入预制好的桩，桩打入地基时顶面预留一段用于埋入所述固化土层中，预留高度占固化土层高度的30～60%；

步骤3：按土壤固化剂占所述固化土层总重量的1%～10%的比例将土壤固化剂与土搅拌均匀，加水形成固化土；然后摊铺固化土层，将桩顶预留部分埋于固化土层中，桩顶预留的高度占固化土层高度的30～60%，将固化土层表面整平，碾压密实，覆盖草袋，洒水，养护7～14天，待达到设计强度标准，再铺设下一层材料；

步骤4：摊铺碎石，表面整平，碾压密实，铺设土工加筋材料，在铺设的土工加筋材料上摊铺碎石，两侧预留回折量，将两侧预留的土工加筋材料回折包裹住碎石，用拉筋带将回折后的土工加筋材料连接成一整体，形成土工复合碎石包裹体，土工复合碎石包裹体采用水平等间距布置方式，形成下层包裹式土工复合碎石层；

步骤5：重复步骤4的操作，形成上层包裹式土工复合碎石层，再在上层土工复合碎石包裹体上摊铺碎石，表面整平，碾压密实，构成了双层包裹式土工复合碎石层，保证上层土工复合碎石包裹体与下层土工复合碎石包裹体采用横向交错排列的形式；

步骤6：在水作用下将土壤固化剂与土搅拌均匀，再按纤维掺量为0.1～3.0%的量加入纤维混合均匀，形成纤维固化土；摊铺纤维固化土层，表面整平，碾压密实；

步骤8：安装预制好的筏板，固定于群桩中心，铺筑纤维固化土到筏板顶面，表面整平，碾压密实，覆盖草袋，洒水，控制湿度和温度，养护7～14天，待达到设计强度标准，方可在进行下一道工序进行施工；

步骤9：施工上部结构。

有益效果：

本发明所述新型隔震复合基础，采用桩、固化土层、双层包裹式土工复合碎石层、纤维固化土层、筏板、上部结构组成的复合基础形式。桩基可保证强震作用下依然具有较高的地基承载力。固化土与桩胶结于一体，形成群桩桩顶连续联结体，明显提升桩顶阻力，防止桩刺入双层包裹式土工复合碎石层中，破坏隔震垫层结构性。双层包裹式土工复合碎石层中碎石可吸收与消散地震能量，发挥优良的隔震性能，土工复合材料可增加土体摩擦力，将离散碎石颗粒转变为大的碎石包裹体，防控碎石在强震作用下的变位与脱离，双层包裹式土工复合碎石层中包裹体等间距布置及有序交错排列，保证垫层结构的整体性，即可有效控制水平位移，也可抵抗竖向荷载，提升垫层的力学性能，又具良好的隔震效果，起到承上启下的良好联结作用。纤维固化土层铺设于筏板顶面，可限制筏板与上部结构在强震作用下所产生的水平位移，兼具良好的承载力性能。筏板基础可将上部结构传递的荷载分散，均匀分布于垫层上，减小垫层不均匀沉降，更加有效地发挥基础承载力，具有良好的整体性。

附图说明

图1为本发明一种新型隔震复合基础示意图；

图2为本发明土工复合碎石包裹体的断面图；

图3为本发明一种新型隔震复合基础桩基布置示意图。

图中，1、桩；2、固化土层；3、土工加筋材料；4、拉筋；5、碎石；6、纤维固化土层；7、筏板；8、上部结构。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例作详细描述，以便于进一步理解本发明。

本实施例的新型隔震复合基础，从上至下依次为：上部结构8、筏板7、多层隔震强化垫层、桩1；所述多层隔震强化垫层从上至下依次为：纤维固化土层6、双层包裹式土工复合碎石层3-5、固化土层2构成。

首先，预制钢管桩、筏板；

随后打入预制好的桩，桩采用钢管桩，桩采用正方形布置，桩长依据具体土质情况而确定，桩径为1.5～2.5m，桩间距为2.5～5倍的桩径，桩打入地基时顶面预留一定高度埋于固化土层中，桩顶预留高度占固化土层高度的30～60%，桩与桩间土共同受力协同工作构成桩复合基础，群桩的布设范围应大于筏板的有效影响范围。

接着，把土壤固化剂与土搅拌均匀，加入一定量的水再搅拌均匀，形成固化土；然后摊铺固化土层，固化土铺设范围应超过群桩的有效影响范围，将桩顶露出部分埋于固化土层中，表面整平，碾压密实，本实施例中固化土层厚度为0.4～0.6m，桩顶预留埋入固化土层部分为高度12～36cm，然后覆盖草袋，洒水，控制湿度和温度，养护7～14天，待达到设计强度标准，再铺设下一层材料。土壤固化剂掺入量为1%～10%，土壤固化剂按重量份数计，包括如下组分：水泥15～25份，粉煤灰5～8份，矿渣8～15，水玻璃10～15份，水性环氧树脂12～18份，聚丙烯酸酯8～12份，磷酸二氢铝7～10份，戊二酸酐1.5～5份，硅粉0.5～0.8份，硫酸钙0.1～0.15份，过氧化二异丙苯0.3～0.8份，聚羧酸系减水剂1～3份，聚醚改性有机硅消泡剂0.1～0.3份，增强剂3～8份。其中，增强剂为二乙醇单异丙醇胺、羧甲基纤维素钙、羧甲基纤维素钠的一种或几种。

继续摊铺碎石，表面整平，碾压密实，厚度为0.4～0.6m，铺设土工加筋材料，两侧预留一定长度的土工加筋材料，摊铺碎石，表面整平，碾压密实，将预留土工加筋材料回折包裹住碎石，用拉筋带将回折后的土工加筋材料连接成一整体，形成包裹式土工复合碎石包裹体，包裹体厚度为0.7～0.9m，包裹体采用水平等间距布置方式，形成下层包裹式土工复合碎石层；

接下来，重复上述步骤的操作，形成上层包裹式土工复合碎石层；然后，摊铺碎石，表面整平，碾压密实，厚度为0.4～0.6m，构成了双层包裹式土工复合碎石层；保证上层与下层包裹式土工复合碎石层中包裹体采用横向交错排列的形式。其中，碎石粒径控制在10～80mm，土工加筋材料为土工格栅、土工布、土工织物其中一种或多种。

然后，在水作用下将土壤固化剂与土搅拌均匀，再加入一定量纤维混合均匀，形成纤维固化土；摊铺纤维固化土层，表面整平，碾压密实，厚度为0.4～0.6m。其中，纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维中一种或多种组成，纤维长度为3～38mm，纤维掺量为0.1～3.0%。

之后，安装预制好的筏板，固定于群桩中心，筏板埋设于纤维固化土层中，纤维固化土铺到筏板顶部，纤维固化土铺筑范围应超过筏板的有效影响范围，表面整平，碾压密实，覆盖草袋，洒水，控制湿度和温度，养护7～14天，待达到设计强度标准，方可在进行下一道工序进行施工。

最后，施工上部结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (7)

1.一种隔震复合基础，其特征在于，从上至下依次包括：上部结构、筏板、纤维固化土层、双层包裹式土工复合碎石层、固化土层、桩，桩顶预留一段用于埋入所述固化土层中，预留高度占固化土层高度的30～60%，所述筏板置于群桩中心并埋设于所述纤维固化土层中，所述纤维固化土铺到筏板顶部；

所述的固化土层包括土壤和土壤固化剂，其中土壤固化剂占所述固化土层总重量的1%～10%，所述土壤固化剂按重量份数计，包括：水泥15～25份，粉煤灰5～8份，矿渣8～15，水玻璃10～15份，水性环氧树脂12～18份，聚丙烯酸酯8～12份，磷酸二氢铝7～10份，戊二酸酐1.5～5份，硅粉0.5～0.8份，硫酸钙0.1～0.15份，过氧化二异丙苯0.3～0.8份，聚羧酸系减水剂1～3份，聚醚改性有机硅消泡剂0.1～0.3份，增强剂3～8份。

2.根据权利要求1所述的隔震复合基础，其特征在于，所述的桩采用钢管桩，桩径为1.5～2.5m，桩间距为桩径的2.5～5倍，桩采用正方形布置，桩打入地基时顶面预留一段用于埋入所述固化土层中，预留高度占固化土层高度的30～60%。

3.根据权利要求1所述的隔震复合基础，其特征在于，所述增强剂为二乙醇单异丙醇胺、羧甲基纤维素钙、羧甲基纤维素钠的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的隔震复合基础，其特征在于，所述双层包裹式土工复合碎石层包括碎石层以及嵌布在碎石层中间的两层土工复合碎石包裹体，每层所述的土工复合碎石包裹体之间水平等间距布置，两层所述的土工复合碎石包裹体上下交错排列布置。

5.根据权利要求4所述的隔震复合基础，其特征在于，每个所述的土工复合碎石包裹体由土工加筋材料回折包裹碎石并在上部用拉筋带将回折后的土工加筋材料连接成一整体，所述的土工加筋材料为土工格栅、土工织物其中一种或多种。

6.根据权利要求1所述的隔震复合基础，其特征在于，所述的纤维固化土层是在所述的固化土中加入纤维混合均匀而形成，纤维长度为3～38mm，纤维掺量为0.1～3.0%。

7.一种权利要求1-6之一所述的隔震复合基础的施工方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：预制桩、筏板；

步骤2：打入预制好的桩，桩打入地基时顶面预留一段用于埋入所述固化土层中，预留高度占固化土层高度的30～60%；

步骤3：按土壤固化剂占所述固化土层总重量的1%～10%的比例将土壤固化剂与土搅拌均匀，加水形成固化土；然后摊铺固化土层，将桩顶预留部分埋于固化土层中，桩顶预留的高度占固化土层高度的30～60%，将固化土层表面整平，碾压密实，覆盖草袋，洒水，养护7～14天，待达到设计强度标准，再铺设下一层材料；

步骤4：摊铺碎石，表面整平，碾压密实，铺设土工加筋材料，在铺设的土工加筋材料上摊铺碎石，两侧预留回折量，将两侧预留的土工加筋材料回折包裹住碎石，用拉筋带将回折后的土工加筋材料连接成一整体，形成土工复合碎石包裹体，土工复合碎石包裹体采用水平等间距布置方式，形成下层包裹式土工复合碎石层；

步骤5：重复步骤4的操作，形成上层包裹式土工复合碎石层，再在上层土工复合碎石包裹体上摊铺碎石，表面整平，碾压密实，构成了双层包裹式土工复合碎石层，保证上层土工复合碎石包裹体与下层土工复合碎石包裹体采用横向交错排列的形式；

步骤6：在水作用下将土壤固化剂与土搅拌均匀，再按纤维掺量为0.1～3.0%的量加入纤维混合均匀，形成纤维固化土；摊铺纤维固化土层，表面整平，碾压密实；

步骤8：安装预制好的筏板，固定于群桩中心，铺筑纤维固化土到筏板顶面，表面整平，碾压密实，覆盖草袋，洒水，控制湿度和温度，养护7～14天，待达到设计强度标准，方可在进行下一道工序进行施工；

步骤9：施工上部结构。

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