CN202347517U

CN202347517U - 用于地基加固的变截面砂桩

Info

Publication number: CN202347517U
Application number: CN 201120435017
Authority: CN
Inventors: 刘家才; 许增会; 程泽坤; 黄明毅
Original assignee: CCCC Third Harbor Consultants
Current assignee: CCCC Third Harbor Consultants
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2021-11-07

Abstract

本实用新型公开了一种用于地基加固的变截面砂桩，所述变截面砂桩建于软弱界面上，所述软弱界面的上层土层为软土层，所述软土层的上层土层为一般土层，所述变截面砂桩沿深度不同部位截面变化，至少包括两个截面段。本实用新型主要采用了变截面的构思，不同截面段的砂桩由不同的施工工艺成桩。这样综合采用了普通砂桩和挤密砂桩各自的优点，从而避免软弱夹层，消除安全隐患，降低工程费用。

Description

用于地基加固的变截面砂桩

技术领域

本实用新型运用于海上岛礁周围软土地基的加固，具体说涉及一种沿加固深度采取变化截面的变截面砂桩。

背景技术

在外海工程中经常须依托岛礁修筑护岸或海堤等建筑物，当岛礁周围的基岩倾斜度较大时，基岩和沉积其上的软粘土之间的界面就形成了软弱滑动面，将导致护岸或海堤整体失稳，造成巨大的生命财产损失。近年来，水上大直径砂桩加固技术得到了大量应用，在处理均质软土或成层软土地基方面获得了成功，但是因其自身工艺的缺陷性，在处理软粘土和基岩的界面时容易形成软弱土层残留、留下了沿软弱面产生复式滑动的隐患。

目前采用的普通砂桩技术和挤密砂桩技术都采用单一的截面，适用于处理均质软土地基，但是在处理沿深度方向不均匀的地基或倾斜的软土和硬岩的界面时，由于缺乏针对性，存在安全隐患，或导致浪费。

普通砂桩技术处理倾斜的软土和硬岩的界面导致的安全隐患主要是指在界面处产生了软弱土层残留，其原因是由于普通砂桩的成桩方式是带活瓣桩尖的桩管打入软土至设计底标高后，逐渐提起桩管，管内中粗砂依靠重力，冲开桩尖活瓣，逐渐落入软土中，形成砂桩。因此，桩尖需提起一定高度后才能完全打开，桩管本身也有一定塞土效应，落砂困难，导致在最初始的1～2m范围内，砂桩成桩并不理想，从而形成了一层软弱土夹层。

该软弱土夹层的存在，加之基岩面倾斜，若不妥善处理，极有可能引起沿基岩面的复式滑动，导致围堤失稳，因此必须充分重视和解决普通砂桩加固残留的软弱夹层问题。

针对存在软弱夹层，为保证围堤整体稳定，有如下解决方案：

(1)在堤脚设置镇压层，增加抗滑力；

(2)改变地基加固方法，如水下混凝土搅拌桩、旋喷桩加固；

(3)采用挤密砂桩技术；

(4)改进普通砂桩加固技术，消除软弱夹层。

设置镇压层防止滑坡，因水上抛石价格较高并不经济，采用搅拌桩或旋喷桩加固技术，不但造价高昂，且水上施工经验不多，质量难以保证，因此并不适用。采用挤密砂桩技术将成倍增加砂桩置换率，用砂量大为增加，造价将显著上升，因此须通过改进普通砂桩加固技术，消除软弱夹层。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以针对地质断面中不同土层和软弱截面的截面可调的变截面桩，以加固地基，克服现有技术中存在的缺陷。

本实用新型采用以下技术方案：

一种变截面砂桩，所述变截面砂桩建于软弱界面上，所述软弱界面的上层土层为软土层，所述软土层的上层土层为一般土层，所述变截面砂桩沿深度不同部位截面变化，至少包括两个截面段。

优选地，所述截面段分别为第一截面段和第三截面段，或第二截面段和第三截面段。

优选地，所述截面段为第一、第二、和第三截面段。

进一步地，所述第一截面段设于一般土层内，所述第二、第三截面段均设于软土层内，第三截面段邻近所述软弱界面，第二截面段在第三截面段之上，所述第三截面段的直径D3大于第一截面段的直径D1，所述第二截面段的直径D2大于所述第一截面段的直径D1。

进一步地，所述第一截面段的直径

所述第二截面段的直径

所述第三截面段的直径

其中，d为砂桩间距，m₁、m₂、m₃分别为一般土层、软土层、软弱界面的砂桩置换率。

进一步地，所述软弱界面为倾斜界面。

进一步地，所述第一截面段由一次插拔管工艺成桩；所述第二、第三截面段由挤密砂桩的反复插拔管工艺成桩。

本实用新型主要采用了变截面的构思，不同截面段的砂桩由不同的施工工艺成桩。这样综合采用了普通砂桩和挤密砂桩各自的优点，即针对软弱界面和不同特性的土层采用加压复打工艺，在薄弱部位扩大砂桩的截面直径，挤压软土，而在一般土层中采用正常截面直径，从而避免软弱夹层，消除安全隐患，降低工程费用。

附图说明

图1为本实用新型涉及的变截面砂桩的一种实施例的示意图。

图2为本实用新型涉及的变截面砂桩的另一种实施例的示意图。

图3为本实用新型涉及的变截面砂桩的另一种实施例的示意图。

图2为本实用新型涉及的变截面砂桩施工工艺流程图，各步骤为：2A(打入软土层)→2B(灌砂，打至软弱界面)→2C(加压排砂，反复插拔管，使软弱界面处成桩)→2D(继续灌砂，加压排砂，反复插拔管，使软土层中成桩)→2E(灌砂，加压排砂，一次拔管，使一般土层中成桩)→2F(最终成桩)

其中：

1.一般土层 6.气压

2.软土层 71.第一截面段

3.软弱界面 72.第二截面段

4.套管 73.第三截面段

5.砂

具体实施方式

参见图1-3，为本实用新型涉及的变截面砂桩。在本实施例中，变截面砂桩为沿深度截面变化的砂桩。

所述变截面砂桩建于软弱界面3上，所述软弱界面3的上层土层为软土层2，所述软土层2的上层土层为一般土层1。所述软弱界面3为软土和倾斜的硬岩的界面，该界面以下为岩层。所述软土层2也称软弱夹层，是软土层和岩体接触是形成的层状或带状的软弱薄层，其力学强度和变形模量比较低。所述变截面砂桩至少包括两个截面段，可以是第一截面段71和第三截面段73，或第二截面段72和第三截面段73，见图2、3。当然，也可以是第一、第二、第三截面段71、72、73，见图1。

以图1为例，所述第一截面段71设于一般土层1内，所述第二、第三截面段72、73设于软土层2内，第三截面段73邻近所述软弱界面3，而第二截面段72在第一、第三截面段71、73之间，所述第三截面段73的直径D3大于第一截面段71的直径D1，所述第二截面段72的直径D2大于所述第一截面段71的直径D1。

结合图1、图4，具体的施工方案如下：

首先根据简单条分法等边坡整体稳定性计算方法得到边坡的安全系数，并计算分析，确定一般土层1、软土层2和软弱界面3要求的砂桩置换率，对软弱界面3还要验算沿软弱界面发生复式滑动的可能。如图1，分别得一般土层1、软土层2和软弱界面3的砂桩置换率分别为m₁、m₂和m₃，其中m₂＞m₁、m₃＞m₁。根据m₁选择砂桩套管直径：

式中d为砂桩间距。则软土层2和软弱界面3处的砂桩直径分别为

显然D₃＞D₁、D₂＞D₁，故一般土层1可采用一次插拔管成桩工艺，软土层2和软弱界面3需要采用挤密砂桩的反复插拔的成桩工艺。根据砂桩直径可以换算得各位置的每米灌砂量。

施工时，采用开口桩套管4打至软弱界面3，然后灌砂5并提升套管4，加气压6排出砂5挤开软土，反复下压套管4、灌砂5、提升套管4排砂5，直到灌砂量满足要求。对软土层2采用反复插拔管工艺使灌砂量满足土层2的计算灌砂量，通过施加气压挤开周围土体以扩大桩径，直到灌砂量不小于计算灌砂量。对一般土层1采用一次插拔管成桩工艺，最终完成整根变截面砂桩的施工。

Claims

1.一种变截面砂桩，所述变截面砂桩建于软弱界面(3)上，所述软弱界面(3)的上层土层为软土层(2)，所述软土层(2)的上层土层为一般土层(1)，其特征是：所述变截面砂桩沿深度不同部位截面变化，至少包括两个截面段。

2.根据权利要求1所述的变截面砂桩，其特征是：所述截面段分别为第一截面段(71)和第三截面段(73)，或第二截面段(72)和第三截面段(73)。

3.根据权利要求1所述的变截面砂桩，其特征是：所述截面段为第一、第二、和第三截面段(71、72、73)。

4.根据权利要求2或3所述的变截面砂桩，其特征是：所述第一截面段(71)设于一般土层(1)内，所述第二、第三截面段(72、73)均设于软土层(2)内，第三截面段(73)邻近所述软弱界面(3)，第二截面段(72)在第三截面段(71、73)之上，所述第三截面段(73)的直径D3大于第一截面段(71)的直径D1，所述第二截面段(72)的直径D2大于所述第一截面段(71)的直径D1。

5.根据权利要求4所述的变截面砂桩，其特征是：所述第一截面段(71)的直径

所述第二截面段(72)的直径

所述第三截面段(73)的直径

其中，d为砂桩间距，m₁、m₂、m₃分别为一般土层(1)、软土层(2)、软弱界面(3)的砂桩置换率。

6.根据权利要求1所述的变截面砂桩，其特征是：所述软弱界面(3)为倾斜界面。

7.根据权利要求4所述的变截面砂桩，其特征是：所述第一截面段(71)由一次插拔管工艺成桩；所述第二、第三截面段(72、73)由挤密砂桩的反复插拔管工艺成桩。