CN111364495A - 一种防冻胀和抗震复合基础结构 - Google Patents

一种防冻胀和抗震复合基础结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种防冻胀和抗震复合基础结构，包括多个刚性帽式桩、粗砂垫层、橡胶砾石加筋垫层、橡胶隔震垫层和筏板，在地基土内均匀设置有多个刚性帽式桩，粗砂垫层位于地基土的上面，橡胶砾石加筋垫层位于所述的粗砂垫层的上面，橡胶隔震垫层位于所述的橡胶砾石加筋垫层的上面，筏板位于所述的橡胶隔震垫层的上面，粗砂垫层、橡胶砾石加筋垫层和橡胶隔震垫层的四周设置有挡板，建筑物建设于所述的筏板上。本发明的基础结构可有效防止寒冷地区地震下基础冻胀和震害变形破坏，提升基础结构力学性能；能够有效降低或避免地震和冻害破坏所造成的巨大经济损失。

Description

一种防冻胀和抗震复合基础结构
技术领域
本发明属于基础防冻抗震领域，具体涉及一种防冻胀和抗震复合基础结构。
背景技术
我国冻土地区分布广泛，大量建筑建设于冻胀严重地基上，由于未采用有效的冻胀防控措施引起变形破坏，带来巨大经济损失与安全危害，成为制约我国冻土地区工程建设的重大障碍。同时，我国处于环太平洋和欧亚地震带上，地震灾害强度大而频繁，传统的抗震设计采用设计方法为提升结构的强度、延性、刚度，地震能量由结构消耗，常产生混凝土开裂、钢材屈服问题。在发生罕见的强地震时，过大的加速度、层间位移虽不能导致建筑物倒塌，但也无法正常运行。
对于我国处于多发地震冻土地区建设中存在诸多工程灾害问题，现阶段急需提出冻土地区基础有效的冻胀防控措施和避免震后灾害基础隔震结构体系。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种防冻胀和抗震复合基础结构，用于解决地震与冻胀灾害对建筑基础造成的危害。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种防冻胀和抗震复合基础结构，包括多个刚性帽式桩、粗砂垫层、橡胶砾石加筋垫层、橡胶隔震垫层和筏板，在地基土内均匀设置有多个刚性帽式桩，粗砂垫层位于地基土的上面，橡胶砾石加筋垫层位于所述的粗砂垫层的上面，橡胶隔震垫层位于所述的橡胶砾石加筋垫层的上面，筏板位于所述的橡胶隔震垫层的上面，粗砂垫层、橡胶砾石加筋垫层和橡胶隔震垫层的四周设置有挡板，建筑物建设于所述的筏板上。
本发明还具有如下特征：
1、如上所述的刚性帽式桩包括桩帽和桩身，桩身的上端与桩帽铰结连接，桩身的下端位于地基的持力层中。
2、如上所述的桩帽为蘑菇形，桩帽宽度为4-5倍桩身直径，高度为1-2倍桩身直径。
3、如上所述的橡胶砾石加筋垫层内铺设有波浪型土工格栅。
4、如上所述的浪型土工格栅为玻璃纤维土工格栅、钢塑复合土工格栅、经编塑料土工格栅、经编涤纶土工格栅、双向塑料土工格栅中一种或几种混合。
5、如上所述的橡胶砾石加筋垫层包括橡胶颗粒和砾石，橡胶颗粒与砾石颗粒按1-2:2混合。
6、如上所述的挡板为混凝土挡板或钢筋混凝土挡板，挡板埋于地基土中20-40mm的深度，高出橡胶隔震垫层20-40mm。
7、如上所述的橡胶隔震垫层厚度为15-30mm。
8、如上所述的筏板为C30钢筋混凝土。
10、如上所述的粗砂垫层为天然砂，该层厚度为1-1.5m。
本发明的有益效果及优点如下：本发明可有效提升地基承载力，桩帽可防止桩顶刺入垫层影响隔震性，扩大桩顶受力面积，增大桩的影响范围和提升桩顶摩阻力，铰结于桩身上的桩帽的，由于其可转动性，能够有效防控地震力产生弯矩引起的桩身倾斜，缓解地震破坏性，也比普通桩具有更好防控不均匀沉降的功能；粗砂垫层有一定承载力，起到过渡作用，可防止桩顶刺入橡胶砾石加筋垫层影响隔震性，也可防止上层大颗粒砾石陷入地基土中；橡胶砾石垫层中砾石的松散性与橡胶本身弹性，可有效解决地震产生的内部塑性变形、地震影响，垫层材料阻尼耗能性，能较好的吸收地震能量，提高建筑物基础防震性能，减轻基础破坏，同时，橡胶砾石加筋垫层由橡胶颗粒、砾石颗粒混合而成，具有颗粒间孔隙大、含水率低、透水性好的性能，在孔隙间无法形成毛细水现象，可有效防控冬季冻胀变形破坏，中间铺设的波浪型土工格栅对散粒具有很好的固定性，防止地震时颗粒移动影响隔震效果，又能起到很好的加筋作用，拉筋效果明显，提升垫层力学工程性能，波浪型土工格栅兼具隔震与抗冻胀性能；橡胶隔震垫层不但具有很好的隔震效果，还能很好的分离筏板和橡胶砾石加筋垫层，防止上部建筑物的竖向荷载和地震水平荷载作用下砾石破碎或者迁移；四周的挡板用于阻挡地震作用下颗粒运动，保证隔震垫层散粒依然在此范围内；筏板可有效分散上部结构荷载，将其均匀作用于下部基础结构上，防止不均匀沉降的产生。
附图说明：
图1是本发明的一种防冻胀和抗震复合基础结构示意图；
图中：1-地基土；2-刚性桩桩身；3-刚性桩桩帽；4-粗砂垫层；5-挡板；6-波浪型土工格栅；7-橡胶砾石加筋垫层；8-橡胶隔震垫层；9-筏板；10-建筑物上部结构。
具体实施方法下面结合附图和实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1所示，一种防冻胀和抗震复合基础结构，包括多个刚性帽式桩、粗砂垫层、橡胶砾石加筋垫层、橡胶隔震垫层和筏板，在地基土内均匀设置有多个刚性帽式桩，粗砂垫层位于地基土的上面，橡胶砾石加筋垫层位于所述的粗砂垫层的上面，橡胶隔震垫层位于所述的橡胶砾石加筋垫层的上面，筏板位于所述的橡胶隔震垫层的上面，粗砂垫层、橡胶砾石加筋垫层和橡胶隔震垫层的四周设置有挡板，建筑物建设于所述的筏板上。所述的刚性帽式桩包括桩帽和桩身，桩身的上端与桩帽铰结连接，桩身的下端位于地基的持力层中。所述的桩帽为蘑菇形，桩帽宽度为4-5倍桩身直径，高度为1-2倍桩身直径。所述的橡胶砾石加筋垫层内铺设有波浪型土工格栅。所述的浪型土工格栅为玻璃纤维土工格栅、钢塑复合土工格栅、经编塑料土工格栅、经编涤纶土工格栅、双向塑料土工格栅中一种或几种混合。所述的橡胶砾石加筋垫层包括橡胶颗粒和砾石，橡胶颗粒与砾石颗粒按1-2：2混合。所述的挡板为混凝土挡板或钢筋混凝土挡板，挡板埋于地基土中20-40mm的深度，高出橡胶隔震垫层20-40mm。所述的橡胶隔震垫层厚度为15-30mm。所述的筏板为C30钢筋混凝土。所述的粗砂垫层为天然砂，该层厚度为1-1.5m。
本实施例的结构体系承载力较高，内部结构功能性和协调性强，具有良好的地震能量消散性，同时，可防止地震时颗粒移动，构建持续长久的隔震减震效果，结构优良的抗冻胀性可有效解决冻土地区基础冻害问题，不均匀沉降得到有效防控，结构简单，降低或避免地震和冻害破坏所造成的巨大经济损失。
实施例2
实施例1所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构的施工方法，步骤如下：
步骤1，预制桩身和桩帽、筏板、挡板；
步骤2，在地基土中打入预制好的桩身，桩身下端在持力层中，在桩身上端与蘑菇型桩帽铰结连接，多个刚性帽式桩按中心对称布置；
步骤3，在四周先布设一圈事先预制好的挡板，挡板埋于土中20-40mm深度，高于垫层顶部20-40mm；
步骤4，铺设一层粗砂垫层，厚度为1-1.5m。
步骤5，将橡胶与鹅卵石或碎石按1-2:2混合均匀，铺设1/2厚度橡胶砾石垫层，铺设波浪型土工格栅，再铺设1/2厚度橡胶砾石垫层。
步骤6，铺设一层橡胶隔震垫层，厚度为15-30mm。
步骤7，将预制好的C30钢筋混凝土筏板安装于中心部位；
步骤8，在其上建设上部结构。
本实施例的结构可有效防止寒冷地区地震下基础冻胀和震害变形破坏，提升基础结构力学性能。

Claims (10)

1.一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于：包括多个刚性帽式桩、粗砂垫层、橡胶砾石加筋垫层、橡胶隔震垫层和筏板，在地基土内均匀设置有多个刚性帽式桩，粗砂垫层位于地基土的上面，橡胶砾石加筋垫层位于所述的粗砂垫层的上面，橡胶隔震垫层位于所述的橡胶砾石加筋垫层的上面，筏板位于所述的橡胶隔震垫层的上面，粗砂垫层、橡胶砾石加筋垫层和橡胶隔震垫层的四周设置有挡板，建筑物建设于所述的筏板上。
2.根据权利要求1所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于，所述的刚性帽式桩包括桩帽和桩身，桩身的上端与桩帽铰结连接，桩身的下端位于地基的持力层中。
3.根据权利要求2所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于，所述的桩帽为蘑菇形，桩帽宽度为4-5倍桩身直径，高度为1-2倍桩身直径。
4.根据权利要求1或2所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于，所述的橡胶砾石加筋垫层内铺设有波浪型土工格栅。
5.根据权利要求4所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于，所述的浪型土工格栅为玻璃纤维土工格栅、钢塑复合土工格栅、经编塑料土工格栅、经编涤纶土工格栅、双向塑料土工格栅中一种或几种混合。
6.根据权利要求1所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于，所述的橡胶砾石加筋垫层包括橡胶颗粒和砾石，橡胶颗粒与砾石颗粒按1-2:2混合。
7.根据权利要求1所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于，所述的挡板为混凝土挡板或钢筋混凝土挡板，挡板埋于地基土中20-40mm的深度，高出橡胶隔震垫层20-40mm。
8.根据权利要求1所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于，所述的橡胶隔震垫层厚度为15-30mm。
9.根据权利要求1所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于，所述的筏板为C30钢筋混凝土。
10.根据权利要求1所述的一种防冻胀和抗震复合基础结构，其特征在于，所述的粗砂垫层为天然砂，该层厚度为1-1.5m。
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