CN114808908A - 一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法，包括：采用插管设备在需加固的软基中按照预定的间距逐根打入底部固定连接有预制桩尖的套管，施工完毕后使得套管的顶部高出软基的地面预定高度；在套管内插入钢丝格栅并且在套管的顶部开口部分安装塑料盖板模，基于塑料盖板模的开口部分对套管进行混凝土浇注，使得在软基中构造由套管与套管中的混凝土形成的地基加固桩；在构造有地基加固桩的软基表面浇筑盖板后铺设垫层和中高碳钢丝网；继续浇注混凝土对所述盖板与所述中高碳钢丝网之间的各层物体进行加固，形成整平压实后的能够进一步施工的路基。
Description
技术领域
本说明书涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法。
背景技术
土木工程中的软基加固一直是土木工程的中难点和痛点，尤其是分布于沿海，沿江和湖区密集的省份，软基处理难度大，易沉降，变形大，处理不好的话将为工程的长期使用带来长期的隐患。以国内而言，国内以前长期使用土工布作为加筋材料，因土工布存在柔性大，延伸率高，强度低的特点，逐步被塑料土工格栅和钢塑格栅等替代。塑料土工格栅是加热塑料至溶化状态后拉伸成型的网状结构，其具有使用寿命长的优点，但其存在极限延伸率有13％左右，强度最高有50kn左右，从而存在极限延伸率高、强度低的缺点，然而由于在实际的工程应用中土体允许的变形不能超过2％左右，所以塑料土工格栅在2％变形的情况下强度只有6kn左右，强度较低，材料不能被充分利用极大的浪费材料，而且塑料在土壤中时需要200年以上才能被逐渐分解，这会极大地破坏地下水源，造成对环境的极大破坏，而且塑料会通过植物进入人类的食物链，影响人类健康。钢塑格栅是用多股细钢丝外面涂覆pp和pe塑料后形成条带，然后再焊接塑料条带形成网状结构，接点强度低，一般只有3公斤左右，从而存在接点强度低的先天缺陷，这会造成在实际应用中，强度高但接点强度低的问题，从而无法充分发挥钢丝条带的整体抗拉强度。
因此，有必要提供一种新型的应用于土木工程中的路基加固的方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：本发明提供一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法，包括：
采用插管设备在需加固的软基中按照预定的间距逐根打入底部固定连接有预制桩尖的套管，施工完毕后使得所述套管的顶部高出所述软基的地面预定高度；
在所述套管内插入钢丝格栅并且在所述套管的顶部开口部分安装塑料盖板模，基于所述塑料盖板模的开口部分对所述套管进行混凝土浇注，使得在所述软基中构造由所述套管与所述套管中的混凝土形成的地基加固桩；
在构造有所述地基加固桩的软基表面浇筑盖板后铺设垫层和中高碳钢丝网，其中，所述中高碳钢丝网包括有若干呈经向分布的钢丝和若干呈纬向分布的钢丝，其中，所述呈经向分布的钢丝和所述呈纬向分布的钢丝的接触部分形成用于固定的连接点；
继续浇注混凝土对所述盖板与所述中高碳钢丝网之间的各层物体进行加固，形成整平压实后的能够进一步施工的路基；
所述预制桩尖包括板状的第一主体部分，所述第一主体部分的一个端面一体连接有第一套筒，所述第一主体部分的另一个端面一体连接有锥形桩尖；所述第一主体部分、所述第一套筒和所述锥形桩尖的材质为钢。
优选的，所述套管采用外周面设置有螺纹的PVC塑料套管；所述套管与所述预制桩尖的固定连接方式具体为：所述套管的一端插入所述第一套筒的内腔；所述套管的内周面与所述PVC塑料套管的外周面之间的空隙采用橡胶密封圈密封并填充PVC专用胶水。
优选的，所述预制桩尖包括板状的第二主体部分，所述第一主体部分的一个端面一体连接有第二套筒。
优选的，所述需加固的软基的种类包括但不限于软土土基、高填方土基。
优选的，若所述需加固的软基为高填方路基，所述中高碳钢丝网的材质选择含碳量大于0.45％的中高碳钢，在经过预热、加热、回火工艺后焊接成网状结构，然后在所述网状结构的表面涂覆高分子水性涂料，从而形成防锈层。
优选的，所述混凝土的粒径小于2cm，所述混凝土塌落度在18-20cm之间。
优选的，所述盖板为倒圆台形盖板，所述倒圆台形盖板的顶部直径为39-42cm，底部直径为36-38cm，高度为18-22cm。
优选的，所述采用插管设备在需加固的软基中按照预定的间距逐根打入底部固定连接有预制桩尖的套管之前，还包括：
对所述需加固的软基进行真空预压排水固结处理若干天，使得所述需加固的软基的固结度达到预定阈值以上；
所述在所述套管内插入钢丝格栅并且在所述套管的顶部开口部分安装塑料盖板模之前，还包括：
对所述需加固的软基进行强夯、重夯或挤密的动力加固处理。
本说明书实施例能够达到以下有益效果：
本发明技术方案通过在插入软基中的套管中设置钢丝格栅进而浇注混凝土，能够在待加固的软基中形成牢固的框架结构，进而铺设垫层能够保护软基基础，在垫层上铺设中高碳钢丝网，套筒外螺纹使得桩体与土体摩擦系数大幅度提高，从而大大提高了桩的承载能力，并且本发明技术方案中打设套筒和浇注混凝土两道工序分开，能够提高施工效率并能保证桩体混凝土的连续性，由于在浇注混凝土前套筒内为全空，可以对打设的深度进行很方便的检查，从而质量能够很好得控制。并且本发明中通过铺设中高碳钢丝网，由于中高碳钢丝网具有双向强度高、接点强度高和刚性大的特点，能够能减少路面疲劳、提高使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书实施例提供的一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法的流程示意图；
图2为本说明书实施例提供的一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法中所用到的中高碳钢丝网的结构示意图；
图3为本说明书实施例提供的一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法中所用到的预制桩尖的第一种结构示意图；
图4为图3中的预制桩尖的另一角度的视图；
图5为本说明书实施例提供的一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法中所用到的预制桩尖的第二种结构示意图；
图6为本说明书实施例提供的一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法中一种打设套筒的顺序示意图；
图7为本说明书实施例提供的一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法中桩承式加筋路堤的示意图；
图8为本说明书实施例提供的一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法中混凝土浇注示意图；
图9为本说明书实施例提供的一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法中混凝土浇注完毕的示意图。
其中，1表示第一主体部分，2表示第一套筒，3表示锥形桩尖，4表示第二主体部分，5表示第二套筒。
具体实施方式
为使本说明书一个或多个实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书一个或多个实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明中的实施例，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，都属于本说明书一个或多个实施例保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如前陈述，土木工程中的软基加固一直是土木工程的中难点和痛点，尤其是分布于沿海，沿江和湖区密集的省份，软基处理难度大，易沉降，变形大，处理不好的话将为工程的长期使用带来长期的隐患。以国内而言，国内以前长期使用土工布作为加筋材料，因土工布存在柔性大，延伸率高，强度低的特点，逐步被塑料土工格栅和钢塑格栅等替代。塑料土工格栅是加热塑料至溶化状态后拉伸成型的网状结构，其具有使用寿命长的优点，但其存在极限延伸率有13％左右，强度最高有50kn左右，从而存在极限延伸率高、强度低的缺点，然而由于在实际的工程应用中土体允许的变形不能超过2％左右，所以塑料土工格栅在2％变形的情况下强度只有6kn左右，强度较低，材料不能被充分利用极大的浪费材料，而且塑料在土壤中时需要200年以上才能被逐渐分解，这会极大地破坏地下水源，造成对环境的极大破坏，而且塑料会通过植物进入人类的食物链，影响人类健康。钢塑格栅是用多股细钢丝外面涂覆pp和pe塑料后形成条带，然后再焊接塑料条带形成网状结构，接点强度低，一般只有3公斤左右，从而存在接点强度低的先天缺陷，这会造成在实际应用中，强度高但接点强度低的问题，从而无法充分发挥钢丝条带的整体抗拉强度。
因此，有必要提供一种新型的应用于土木工程中的路基加固的方法。
本发明提供一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法，下面基于图1-图9详细介绍本发明技术方案。
图1为本说明书实施例提供的一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法的流程示意图，如图1此方法包括：采用插管设备在需加固的软基中按照预定的间距逐根打入底部固定连接有预制桩尖的套管，施工完毕后使得所述套管的顶部高出所述软基的地面预定高度；
在所述套管内插入钢丝格栅并且在所述套管的顶部开口部分安装塑料盖板模，基于所述塑料盖板模的开口部分对所述套管进行混凝土浇注，使得在所述软基中构造由所述套管与所述套管中的混凝土形成的地基加固桩；在构造有所述地基加固桩的软基表面浇筑盖板后铺设垫层和中高碳钢丝网，其中，所述中高碳钢丝网包括有若干呈经向分布的钢丝和若干呈纬向分布的钢丝，其中，所述呈经向分布的钢丝和所述呈纬向分布的钢丝的接触部分形成用于固定的连接点；继续浇注混凝土对所述盖板与所述中高碳钢丝网之间的各层物体进行加固，形成整平压实后的能够进一步施工的路基。其中，如图2所示，图2为中高碳钢丝网的结构示意图。本发明中，中碳钢一般指含碳量在0.45％左右的钢材，高碳指含碳量在0.7％以上的高强钢。
进一步优化方案，如图3和图4所示，所述预制桩尖包括板状的第一主体部分1，所述第一主体部分的一个端面一体连接有第一套筒2，所述第一主体部分1的另一个端面一体连接有锥形桩尖3；所述第一主体部分1、所述第一套筒2和所述锥形桩尖3的材质为钢。
进一步优化方案，所述套管采用外周面设置有螺纹的PVC塑料套管；所述套管与所述预制桩尖的固定连接方式具体为：所述套管的一端插入所述第一套筒2的内腔；所述套管的内周面与所述PVC塑料套管的外周面之间的空隙采用橡胶密封圈密封并填充PVC专用胶水。
进一步优化方案，如图5所示，还可以采用图5所示意的预制桩尖，所述预制桩尖包括板状的第二主体部分4，所述第二主体部分4的一个端面一体连接有第二套筒5。
进一步优化方案，所述需加固的软基的种类包括但不限于软土土基、高填方土基，其中，软土地基指含水高或地基土承载力不够造成的软弱地基。
进一步优化方案，若所述需加固的软基为高填方路基，所述中高碳钢丝网的材质选择含碳量大于0.45％的中高碳钢，在经过预热、加热、回火工艺后焊接成网状结构，然后在所述网状结构的表面涂覆高分子水性涂料，从而形成防锈层。
进一步优化方案，所述混凝土的粒径小于2cm，所述混凝土塌落度在18-20cm之间。
进一步优化方案，所述盖板为倒圆台形盖板，所述倒圆台形盖板的顶部直径为39-42cm，底部直径为36-38cm，高度为18-22cm。
进一步优化方案，所述采用插管设备在需加固的软基中按照预定的间距逐根打入底部固定连接有预制桩尖的套管之前，还包括：
对所述需加固的软基进行真空预压排水固结处理若干天，使得所述需加固的软基的固结度达到预定阈值以上；
所述在所述套管内插入钢丝格栅并且在所述套管的顶部开口部分安装塑料盖板模之前，还包括：
对所述需加固的软基进行强夯、重夯或挤密的动力加固处理。
下面对本发明技术方案中用到的套管混凝土桩施工工艺进行详细说明，包括以下内容：(1)塑料套管现浇混凝土桩打设前，先整平场地，铺设砂砾垫层，塑料套管准备，对套管进行试验和尺寸检测。(2)制作桩尖，桩尖采用钢板或钢板混凝土制作，并与套管紧密连接。试验表明桩尖可采用多种形式。(3)将打设设备移机就位。如下所示。设备可采用我国常用的插板机、振动沉管机等同类设备。(4)放置套管。根据加固桩长的要求，将出厂的套管切割成合适长度，要求打设至加固深度后套管露出原地面一定的高度以保证桩顶标高达到要求，将切割好的套管与桩尖连接密封牢固，然后将带有桩尖的套管从钢管底部放入的钢管中，桩尖与桩位对准，然后开机将钢管打设至预定的深度。套管接头及连接打设方法如下所示。(5)拔钢管。将钢管拔出而将塑料套管留在地下，移机至下一个桩位，重复(4)～(5)工序，继续埋设套管。(6)截桩和检查套管的深度。将多余的套管进行截桩和整理后，对套管进行深度检查，并随时保护套管内的清洁，尽量不让杂物进入。(7)安制塑料盖板模子。铺设垫层，放置钢丝格栅。(8)插钢筋、放置盖板钢筋。必要时根据设计要求对预埋钢筋进行插设。(9)填充混凝土成桩。将合适流动性的混凝土浇注在套管中，然后用专用加长振动棒(振捣深度在15～20m以上)对填充的混凝土进行振捣密实，并进行混凝土补充，使混凝土填充满整个塑料套管。将桩帽与钢丝格栅浇注成整体。(10)桩体检测。待桩体强度到一定要求后可对成桩进行检测，方法与其它现浇混凝土桩类同。其中，套管按一定的间距采用插管设备逐根跟管打入需要加固的地基中，套管为底部封闭，顶部开口，待这个分段区块全部打设完毕后，再统一对埋设在地基中的套管用混凝土连续浇注成桩，套管不再取出，这样套管与填充物就形成了地基加固桩，并浇盖板铺设垫层和钢丝格栅，形成桩承式路堤系统。
本发明技术方案通过在插入软基中的套管中设置钢丝格栅进而浇注混凝土，能够在待加固的软基中形成牢固的框架结构，进而铺设垫层能够保护软基基础，在垫层上铺设中高碳钢丝网，套筒外螺纹使得桩体与土体摩擦系数大幅度提高，从而大大提高了桩的承载能力，并且本发明技术方案中打设套筒和浇注混凝土两道工序分开，能够提高施工效率并能保证桩体混凝土的连续性，由于在浇注混凝土前套筒内为全空，可以对打设的深度进行很方便的检查，从而质量能够很好得控制。并且本发明中通过铺设中高碳钢丝网，由于中高碳钢丝网具有双向强度高、接点强度高和刚性大的特点，能够能减少路面疲劳、提高使用寿命。
下面将本发明技术方案与常规振动沉管现浇混凝土桩进行比较：从施工工艺上看，它属于现浇混凝土桩的范畴，但与常规的振动沉管现浇混凝土桩相比增加了一个套管；在工法上，它是在加固区域内先全部将套管打设完毕后，再集中浇筑套管内的混凝土成桩，鉴于用材及工法上的独特性，它与常规的振动沉管现浇桩相比，具有如下优点：(1)由于套管的存在，并在浇注时采用小型振捣棒振捣。可以避免常规振动沉管现浇混凝土桩由于振动、挤土、超孔压、拔管速度、软硬土层交界、桩管内混凝土高度、混凝土扩散压力、动水压力等原因造成的缩径、断桩、离析、蜂窝、桩头松散等病害，其桩身完整性好，成桩质量可靠，除了打设大直径桩外还可打设小直径桩，(2)螺纹型塑料套管的护壁作用，使得混凝土用量可以控制，保障混凝土充盈的同时，解决了在某些地质条件下，充盈系数过大的问题，节约造价。(3)由于先打设套管后集中浇筑混凝土，套管打设和混凝土浇筑分开进行，两者之间不存在相互配合、协调、等待以及干扰问题，从而提高了施工速度，降低了施工费用。(4)打设深度容易检查，只要在混凝土浇筑之前检查套管的埋设深度即可；质量易于控制。(5)螺纹型塑料套管的存在，有效增大侧摩阻的同时，一定程度上提高了混凝土的抗压强度和抗弯、抗剪能力等。(6)采用轻型设备后，在施工场地受限、周围有建筑物、拓宽工程等中比普通沉管灌注桩更具优势，(7)垫层中采用钢丝格栅加固，大大加快了施工进度，降低了施工难度，且同时能保证施工质量，钢丝格栅与桩帽浇注成整体，使得地基应力分布更为均衡，有效地减少了工后沉降。
下面阐述本发明技术方案在实际工程中的应用，工程概况为浦阳互通式立交位于杭金衢高速公路临浦服务区附近，前距临浦互通约13km，后距大桥互通约7.0km，通过包洪线支线与03省道及其复线连接线形成渠化交叉。沿线路段表部由硬壳层(②层亚粘土)和冲海相软土(③层淤泥质亚粘土)构成，②层亚粘土工程性质尚好，可作路基持力层，但局部厚度偏小。对工程路基影响较大的是下卧软弱土③层淤泥质亚粘土，该层局部埋深较浅，厚度变化较大，是路基的主要压缩层；④-2层粘土土质较好可作为桩基础的持力层。软土深度8m-25m不等，填土高度1.7m-4.5m。原初步设计地基处理方法中主要有水泥搅拌桩、贫砼土桩、预应力管桩；贫砼土桩主要用于施工受限的高压线下；水泥搅拌桩主要用于处理深度较浅的路段，根据以往工程经验，水泥搅拌桩处理深度超过12m其质量不易保证，即使采用，由于其下部强度很低，往往要求很密的间距，使得处理费用会相当昂贵，且质量不易控制；若处理深度超过12m的路段就采用预应力管桩会造不经济，且处理深度浅的路段，由于预应力管桩存在配桩等问题造成施工不便，所以以往一般处理深度小于20m大于12m或10m的路段就采用各种振动沉管现浇混凝土桩(如振动沉管素混凝土桩、薄壁筒桩等)方法。由于各种振动沉管桩往往设备笨重，对于狭窄的加宽路段施工不便，打设时也存在着很大的振动力会影响老路基以及周围建筑物，而且由于振动挤土等原因会出现缩径、断桩、离析、蜂窝、桩头松散等病害。故处理深度在10m-20m的路段采用螺纹塑料套管现浇混凝土桩技术上是有明显的优越性。另外由于本工程软基处理数量不多，采用桩型过多将会增加施工难度和施工成本，经过经济比较，采用塑料套管混凝土桩方法与水泥搅拌桩相比并不增加费用，所以在本工程中软土深度小于20m的路段采用了这种新工艺。
以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种基于中高碳钢丝网加固软基的方法，其特征在于，所述方法包括：
采用插管设备在需加固的软基中按照预定的间距逐根打入底部固定连接有预制桩尖的套管，施工完毕后使得所述套管的顶部高出所述软基的地面预定高度；
在所述套管内插入钢丝格栅并且在所述套管的顶部开口部分安装塑料盖板模，基于所述塑料盖板模的开口部分对所述套管进行混凝土浇注，使得在所述软基中构造由所述套管与所述套管中的混凝土形成的地基加固桩；
在构造有所述地基加固桩的软基表面浇筑盖板后铺设垫层和中高碳钢丝网，其中，所述中高碳钢丝网包括有若干呈经向分布的钢丝和若干呈纬向分布的钢丝，其中，所述呈经向分布的钢丝和所述呈纬向分布的钢丝的接触部分形成用于固定的连接点；
继续浇注混凝土对所述盖板与所述中高碳钢丝网之间的各层物体进行加固，形成整平压实后的能够进一步施工的路基；
所述预制桩尖包括板状的第一主体部分，所述第一主体部分的一个端面一体连接有第一套筒，所述第一主体部分的另一个端面一体连接有锥形桩尖；所述第一主体部分、所述第一套筒和所述锥形桩尖的材质为钢。
2.根据权利要求1所述的基于中高碳钢丝网加固软基的方法，其特征在于，所述套管采用外周面设置有螺纹的PVC塑料套管；所述套管与所述预制桩尖的固定连接方式具体为：所述套管的一端插入所述第一套筒的内腔；所述套管的内周面与所述PVC塑料套管的外周面之间的空隙采用橡胶密封圈密封并填充PVC专用胶水。
3.根据权利要求1所述的基于中高碳钢丝网加固软基的方法，其特征在于，所述预制桩尖包括板状的第二主体部分，所述第一主体部分的一个端面一体连接有第二套筒。
4.根据权利要求1所述的基于中高碳钢丝网加固软基的方法，其特征在于，所述需加固的软基的种类包括但不限于软土土基、高填方土基。
5.根据权利要求1所述的基于中高碳钢丝网加固软基的方法，其特征在于，若所述需加固的软基为高填方路基，所述中高碳钢丝网的材质选择含碳量大于0.45％的中高碳钢，在经过预热、加热、回火工艺后焊接成网状结构，然后在所述网状结构的表面涂覆高分子水性涂料，从而形成防锈层。
6.根据权利要求1所述的基于中高碳钢丝网加固软基的方法，其特征在于，所述混凝土的粒径小于2cm，所述混凝土塌落度在18-20cm之间。
7.根据权利要求1所述的基于中高碳钢丝网加固软基的方法，其特征在于，所述盖板为倒圆台形盖板，所述倒圆台形盖板的顶部直径为39-42cm，底部直径为36-38cm，高度为18-22cm。
8.根据权利要求1所述的基于中高碳钢丝网加固软基的方法，其特征在于，所述采用插管设备在需加固的软基中按照预定的间距逐根打入底部固定连接有预制桩尖的套管之前，还包括：
对所述需加固的软基进行真空预压排水固结处理若干天，使得所述需加固的软基的固结度达到预定阈值以上；
所述在所述套管内插入钢丝格栅并且在所述套管的顶部开口部分安装塑料盖板模之前，还包括：
对所述需加固的软基进行强夯、重夯或挤密的动力加固处理。
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