CN112411525A - 一种强夯块石凳换填复合地基施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强夯块石凳换填复合地基施工方法，它包括清除原始软土地层的地表杂物并平整场地；标出需要换填碎石桩的桩位；在桩位处将开口钢管打入至设计深度，然后用取土器取出管内软土，再用碎石分层回填压密形成碎石桩，碎石桩与周围软土构成软土碎石桩换填复合地基；在软土碎石桩换填复合地基上进行填方施工，用大块石作为填料采用分层填筑强夯的施工工艺填筑到设计标高；采用强夯使大块石填方体形成硬壳层，硬壳层与下部软土碎石桩换填复合地基中的碎石桩共同构成强夯块石凳换填复合地基；对强夯块石凳换填复合地基的固结度进行计算；解决了现有软土碎石桩换填复合地基处理方法其标高过低、地基承载力较低、工后沉降大的问题。

Description

一种强夯块石凳换填复合地基施工方法

技术领域

本发明属于换填地基处理技术领域，尤其涉及一种强夯块石凳换填复合地基施工方法技术领域。

背景技术

软土碎石桩换填复合地基作为一种常用地基处理方法广泛应用于工程建设中，一般软土碎石桩换填复合地基有三方面问题：1一般软土碎石桩换填复合地基的顶部通常会设置砂石垫层，砂石垫层无法做的很厚，如果建设场地的设计标高与原始场地标高高差很大时仍需进行填方处理才能满足场地设计标高；2一般工程中将软土碎石桩换填复合地基直接作为持力层，对于大型建筑可能会出现地基承载力不足的问题；3软土碎石桩换填复合地基在没有进行地基预压处理的情况下，其固结沉降往往没有完成，导致上部建筑施工和使用时固结沉降较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种强夯块石凳换填复合地基施工方法，以解决现有软土碎石桩换填复合地基处理方法其标高过低、地基承载力较低、工后沉降大的问题。

本发明技术方案为：

一种强夯块石凳换填复合地基施工方法，它包括：

步骤1、清除原始软土地层的地表杂物并平整场地；

步骤2、标出需要换填碎石桩的桩位，桩间距为1.5～2.5米；

步骤3、在桩位处将开口钢管打入至设计深度，然后用取土器取出管内软土，再用碎石分层回填压密形成碎石桩，碎石桩与周围软土构成软土碎石桩换填复合地基；

步骤4、在软土碎石桩换填复合地基上进行填方施工，用大块石作为填料，采用分层填筑强夯的施工工艺填筑到设计标高；采用强夯使大块石填方体形成硬壳层，硬壳层与下部软土碎石桩换填复合地基中的碎石桩共同构成强夯块石凳换填复合地基；

步骤5、对下部软土碎石桩换填复合地基的固结度计算。

所述开口钢管的直径为300～800mm。

所述用大块石作为填料采用分层填筑强夯的施工工艺填筑到设计标高的方法为：采用大块石最大粒径不大于500mm且黏粒含量不大于5％，每次分层填筑强夯的填料虚铺厚度≤5.6m，虚铺完成后采用两遍夯，第1遍4000kN·m，网度8m×8m，每点夯击数不少于14击；第2遍3000kN·m，网度8m×8m，夯于4000kN·m两夯点中间，夯击数不少于12击；第1、2遍夯点最终形成网度4m×4m；对于强夯不能处理的区域采用振动碾压处理，振动碾压时虚铺厚度≤0.95m，碾压遍数≥8遍。

步骤5所述对下部软土碎石桩换填复合地基的固结度计算的方法为：软土碎石桩换填复合地基的固结度计算分为两个阶段：第一阶段为软土碎石桩换填复合地基施工完成后，硬壳层的施工对软土碎石桩换填复合地基的加载作用；第二阶段为硬壳层施工完成后即强夯块石凳换填复合地基施工完成后，上部建筑施工对软土碎石桩换填复合地基的加载作用。

第一阶段的平均固结度

计算公式如下所示：

式中：

为硬壳层施工期间，t时间地基平均固结度；

γ为硬壳层大块石填料的重度(kN/m³)；

H_i为第i层硬壳层施工时的分层厚度(m)；

H为硬壳层的总厚度(m)；

G为上部建筑的总重量(kN)；

A为上部建筑首层在地面上的投影面积(m²)；

T_i-1，T_i为第i层硬壳层施工的起始和终止时间，当计算第i层硬壳层施工期间的某时间t的固结度时，T_i改为t；

i为硬壳层分层施工的层编号；

n为硬壳层分层施工的总层数；

β为参数，计算公式如下：

式中：c_h为软土的径向排水固结系数(cm²/s)；

c_v为软土的竖向排水固结系数(cm²/s)；

d_e为碎石桩的有效排水直径(mm)；

h为碎石桩的桩长(m)；

F_k为参数，计算公式如下：

式中：k为碎石桩的有效排水直径d_e和桩体本身直径d_w的比值。

第二阶段将上部建筑每层楼层重量在地面的平均压力视为作用在硬壳层上的大面积附加压力，第二阶段的平均固结度

计算公式如下所示：

式中：

为上部建筑施工期间，t时间地基平均固结度；

G_j为上部建筑第j层的重量(kN)；

T_j-1，T_j为第j层上部建筑施工的起始和终止时间，当计算第j层上部建筑施工期间的某时间t的固结度时，T_j改为t；

j为上部建筑每层的层编号；

m为上部建筑的总层数。

本发明的有益效果：

本发明提出的强夯块石凳换填复合地基，其相较于常规软土碎石桩换填复合地基存在以下优势：(1)强夯块石凳换填复合地基由于硬壳层的存在其场地标高要高于常规软土碎石桩换填复合地基，适用于有填方需求的建筑工程；(2)强夯块石凳换填复合地基在确定地基承载力时可取硬壳层的地基承载力特征值，同时将下部软土碎石桩换填复合地基按照软弱下卧层进行地基承载力验算，按照上述计算模型强夯块石凳换填复合地基相较常规软土碎石桩换填复合地基具有更高的地基承载力；(3)硬壳层与碎石桩构成竖向和向内径向两个方向的排水通道，且硬壳层对软土碎石桩换填复合地基起到了加载的施工效果，可以加速地基的固结，减小地基工后沉降。本发明对下部软土碎石桩换填复合地基的固结度进行计算，可以有效评价该种复合地基的固结沉降完成度。

解决了现有软土碎石桩换填复合地基处理方法其标高过低、地基承载力较低、工后沉降大的问题。

附图说明

图1为本发明的各部分组成概图；

图2为本发明实施例的建筑场地原始地层剖面图；

图3为本发明实施例的碎石桩桩位平面布置图；

图4为本发明实施例的软土碎石桩换填复合地基剖面图；

图5为本发明实施例的强夯块石凳换填复合地基剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

某原始场地由高度为h的软土层和下伏稳定基岩构成如图2所示。场地拟建建筑的首层设计标高高于原始场地，采用强夯块石凳换填复合地基处理方法对原始场地进行地基处理。

步骤一：清除原始软土地层的地表杂物并平整场地；

步骤二：采用正方形布置碎石桩，桩径为d_w，桩间距为l，则碎石桩的有效排水直径d_e＝1.13l如图3所示；

步骤三：在桩位处将直径d_w的开口钢管打入距离地表以下h深度处，然后用取土器取出管内软土，再用级配良好的碎石分层回填压密形成碎石桩，碎石桩与周围软土构成软土碎石桩换填复合地基如图4所示；

步骤四：在软土碎石桩换填复合地基上进行填方施工，填料为大块石，采用分层填筑强夯的施工工艺填筑到距离地表以上H高度处，分n层填筑，第i层填筑高度为H_i。由硬壳层与下部软土碎石桩换填复合地基中的碎石桩部分共同构成强夯块石凳换填复合地基如图5所示。

经过四个步骤强夯块石凳换填复合地基已经施工完毕，下面进行地基固结度计算。在计算强夯块石凳换填复合地基固结度时，由于其硬壳层部分为大块石填料，故不会发生主固结沉降，仅需考虑下部软土碎石桩换填复合地基的固结度计算即可。软土碎石桩换填复合地基的固结度计算分为两个阶段：第一阶段为软土碎石桩换填复合地基施工完成后，上部硬壳层的施工对软土碎石桩换填复合地基的加载作用；第二阶段为硬壳层施工完成后即强夯块石凳换填复合地基施工完成后，上部建筑施工对软土碎石桩换填复合地基的加载作用。

第一阶段将硬壳层的重量视为作用在软土碎石桩换填复合地基上的大面积附加压力并忽略强夯对固结度的影响，以此来计算软土碎石桩换填复合地基的平均固结度

计算平均固结度

需要的计算参数有：硬壳层大块石填料的重度γ、每一层硬壳层施工时的分层厚度H_i、每一层硬壳层施工的起始时间T_i-1和终止时间T_i(可将第一层硬壳层的施工起始时间设定为零点)、硬壳层的总厚度H、拟建上部建筑的总重量G、拟建上部建筑首层在地面上的投影面积A、原始地基中软土的径向和竖向排水固结系数c_h和c_v、碎石桩的有效排水直径d_e、碎石桩的桩长h、碎石桩桩体本身直径d_w，根据上述参数带入公式即可得到硬壳层施工期间t时间地基平均固结度

第二阶段将上部建筑每层楼层在地面的平均压力视为作用在硬壳层上的大面积附加压力，以此来计算软土碎石桩换填复合地基的平均固结度

计算平均固结度

需要的有别于第一阶段的新计算参数有：上部建筑每一层的重量G_j、每一层上部建筑施工的起始T_j-1和终止时间T_j(同样将第一层硬壳层的施工起始时间设定为零点)，根据上述参数带入公式即可得到上部建筑施工期间t时间地基平均固结度

Claims (6)

1.一种强夯块石凳换填复合地基施工方法，它包括：

步骤1、清除原始软土地层的地表杂物并平整场地；

步骤2、标出需要换填碎石桩的桩位，桩间距为1.5～2.5米；

步骤3、在桩位处将开口钢管打入至设计深度，然后用取土器取出管内软土，再用碎石分层回填压密形成碎石桩，碎石桩与周围软土构成软土碎石桩换填复合地基；

步骤4、在软土碎石桩换填复合地基上进行填方施工，用大块石作为填料，采用分层填筑强夯的施工工艺填筑到设计标高；采用强夯使大块石填方体形成硬壳层，硬壳层与下部软土碎石桩换填复合地基中的碎石桩共同构成强夯块石凳换填复合地基；

步骤5、对下部软土碎石桩换填复合地基进行固结度计算。

2.根据权利要求1所述的一种强夯块石凳换填复合地基施工方法，其特征在于：所述开口钢管的直径为300～800mm。

3.根据权利要求1所述的一种强夯块石凳换填复合地基施工方法，其特征在于：所述用大块石作为填料采用分层填筑强夯的施工工艺填筑到设计标高的方法为：采用大块石最大粒径不大于500mm且黏粒含量不大于5％，每次分层填筑强夯的填料虚铺厚度≤5.6m，虚铺完成后采用两遍夯，第1遍4000kN·m，网度8m×8m，每点夯击数不少于14击；第2遍3000kN·m，网度8m×8m，夯于4000kN·m两夯点中间，夯击数不少于12击；第1、2遍夯点最终形成网度4m×4m；对于强夯不能处理的区域采用振动碾压处理，振动碾压时虚铺厚度≤0.95m，碾压遍数≥8遍。

4.根据权利要求1所述的一种强夯块石凳换填复合地基施工方法，其特征在于：步骤5所述对下部软土碎石桩换填复合地基的固结度计算的方法为：软土碎石桩换填复合地基的固结度计算分为两个阶段：第一阶段为软土碎石桩换填复合地基施工完成后，硬壳层的施工对软土碎石桩换填复合地基的加载作用；第二阶段为硬壳层施工完成后即强夯块石凳换填复合地基施工完成后，上部建筑施工对软土碎石桩换填复合地基的加载作用。

5.根据权利要求4所述的一种强夯块石凳换填复合地基施工方法，其特征在于：

第一阶段的平均固结度

计算公式如下所示：

式中：

为硬壳层施工期间，t时间地基平均固结度；

γ为硬壳层大块石填料的重度(kN/m³)；

H_i为第i层硬壳层施工时的分层厚度(m)；

H为硬壳层的总厚度(m)；

G为上部建筑的总重量(kN)；

A为上部建筑首层在地面上的投影面积(m²)；

T_i-1，T_i为第i层硬壳层施工的起始和终止时间，当计算第i层硬壳层施工期间的某时间t的固结度时，T_i改为t；

i为硬壳层分层施工的层编号；

n为硬壳层分层施工的总层数；

β为参数，计算公式如下：

式中：c_h为软土的径向排水固结系数(cm²/s)；

c_v为软土的竖向排水固结系数(cm²/s)；

d_e为碎石桩的有效排水直径(mm)；

h为碎石桩的桩长(m)；

F_k为参数，计算公式如下：

式中：k为碎石桩的有效排水直径d_e和桩体本身直径d_w的比值。

6.根据权利要求4所述的一种强夯块石凳换填复合地基施工方法，其特征在于：第二阶段将上部建筑每层楼层重量在地面上的平均压力视为作用在硬壳层上的大面积附加压力，第二阶段的平均固结度

计算公式如下所示：

式中：

为上部建筑施工期间，t时间地基平均固结度；

G_j为上部建筑第j层的重量(kN)；

T_j-1，T_j为第j层上部建筑施工的起始和终止时间，当计算第j层上部建筑施工期间的某时间t的固结度时，T_j改为t；

j为上部建筑每层的层编号；

m为上部建筑的总层数。

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