CN215977211U - 一种管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，包括在现状地表上从下至上依次层叠设置有中粗砂垫层、第一土工格栅层、褥垫层、第二土工格栅层、路基填料层和道路结构层，并在现状地表两侧层叠形成填方边坡，现状地表下方的地基土体内埋设有地基加固体，且地基加固体的上端向上伸出现状地表并伸入中粗砂垫层内。通过在现状地表下方的地基土体内埋设有地基加固体，充分发挥了地基加固体强度高、质量可控、工期短、不均匀沉降小等优点，尤其适用于埋深在15‑25m且控制变形较严格的深厚软土区地基处理，为复杂地质条件下的深厚软土区复合地基处理结构设计，提供了一种安全、合理、可靠的解决途径。

Description

一种管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构

技术领域

本实用新型涉及地基基础工程技术领域，尤其涉及一种管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构。

背景技术

近年来,随着国民经济建设的不断发展，我国城市道路建设规模越来越大，已成为区域性之间经济互通和联结的重要纽带。由于地质条件的差异，道路路基处理方法也不尽相同，对于地质条件较好或软土较浅地段，常常采用浅层换填法，但是对于地质条件较差的深厚淤泥或淤泥质软土地区，较多采用堆载预压法、真空预压法、真空-堆载联合预压法、CFG桩复合地基、水泥土搅拌桩复合地基、高压旋喷桩复合地基、刚性桩复合地基等，并取得了较好的效果。尽管现有的地基处理方法种类繁多，但对于埋深在超过20m的深厚软土区，诸如堆载预压法、真空预压法、真空-堆载联合预压法等耗时较长、人工成本占比太大，水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等复合地基桩体质量难以保证，刚性桩复合地基造价较高，严重制约着城市道路工程的健康发展。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，包括在现状地表上从下至上依次层叠设置有中粗砂垫层、第一土工格栅层、褥垫层、第二土工格栅层、路基填料层和道路结构层，且所述中粗砂垫层、第一土工格栅层、褥垫层、第二土工格栅层、路基填料层和道路结构层在所述现状地表两侧层叠形成填方边坡，所述现状地表下方的地基土体内埋设有地基加固体，且所述地基加固体的上端向上伸出所述现状地表并伸入所述中粗砂垫层内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，通过在现状地表下方的地基土体内埋设有地基加固体，并在现状地表上方设置中粗砂垫层、第一土工格栅层、褥垫层、第二土工格栅层、路基填料层和道路结构层，充分发挥了地基加固体强度高、质量可控、工期短、不均匀沉降小等优点，尤其适用于埋深在15-25m且控制变形较严格的深厚软土区地基处理，为复杂地质条件下的深厚软土区复合地基处理结构设计，提供了一种安全、合理、可靠的解决途径。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述地基加固体包括间隔阵列设置在道路两侧路肩之间且位于所述地基土体内的多根管桩和间隔设置在道路两侧路肩的所述填方边坡范围内且位于所述地基土体内的多根水泥土搅拌桩，且所述管桩位于道路两侧对应的所述水泥土搅拌桩之间。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述管桩，可以充分发挥管桩桩身强度高、质量可控、工期短、不均匀沉降小等优点，同时利用所述水泥土搅拌桩对部分管桩进行了替代，大大降低了工程成本。

进一步：所述管桩包括管桩桩帽和管桩预制件，所述管桩预制件竖向埋设在所述地基土体内，所述管桩预制件位于道路两侧路肩之间的正下方，且所述管桩预制件的上端向上伸出所述现状地表，并伸入至对应的所述管桩桩帽内，且所述管桩桩帽位于所述中粗砂垫层内。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述管桩预制件的上端与所述管桩桩帽连接，并通过混凝土浇筑连接在整体，同时所述管桩桩帽位于所述中粗砂垫层内，这样可以使得所述管桩桩帽与所述管桩预制件连接为整体，并同时在所述地基土体和中粗砂垫层之间起到承载压力的主动。

进一步：所述管桩桩帽包括桩帽主体和骨架，所述骨架设置于所述桩帽主体内，所述骨架包括桩帽顶部钢筋网和桩帽底部钢筋网，所述桩帽顶部钢筋网和桩帽底部钢筋网与所述桩帽主体之间通过混凝土浇筑形成所述管桩桩帽。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述桩帽顶部钢筋网和桩帽底部钢筋网，并通过混凝土浇筑与所述桩帽主体形成所述管桩桩帽，使得整个管桩桩帽结构强度较高，并且起到连接地基土体和中粗砂垫层的作用。

进一步：所述管桩预制件内设有多个弯折钢筋、多个吊筋和支托钢板，所述吊筋的下端与所述支托钢板的边缘连接，所述吊筋的上端挂设于所述管桩预制件的上端，且多个吊筋在所述管桩预制件内竖向均匀间隔分布，所述弯折钢筋设置在所述支托钢板的上方，且所述弯折钢筋的上端伸出所述管桩预制件并与所述管桩桩帽内的桩帽顶部钢筋网连接固定，所述吊筋与所述桩帽顶部钢筋网之间通过浇筑于所述支托钢板上的混凝土连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述吊筋和支托钢板可以方便进行混凝土浇筑，同时通过固定于混凝土内的所述弯折钢筋与所述桩帽顶部钢筋网连接固定，从而使得所述管桩桩帽与所述管桩预制件形成为一个整体。

进一步：所述管桩桩帽之间位于所述管桩预制件上方纵横交错设置有系梁，且多个所述管桩桩帽与所述系梁之间通过系梁纵筋和系梁箍筋连接，并通过混凝土浇注连接为一体。

进一步：所述水泥土搅拌桩为水泥土单向搅拌桩，所述水泥土搅拌桩的桩径范围为0.4-0.6m，相邻两根所述水泥土搅拌桩的桩间距范围为1.0-1.4m。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述水泥土搅拌桩，大大提高了复合地基的压缩模量和承载力,减少软基的不均匀沉降风险，从而确保路基的稳定性。

进一步：所述褥垫层位于所述管桩及所述水泥土搅拌桩的顶部，所述褥垫层选用中砂、粗砂或级配碎石，所述褥垫层厚度为200-350mm，最大粒径不大于20mm。

上述进一步方案的有益效果是：通过桩顶铺设褥垫层，可以调节桩、土荷载的分担，充分发挥了桩和桩间土的共同作用，有效减小了桩土应力比，降低了地基的不均匀性，使地基达到协调变形。

进一步：所述第一土工格栅层和第二土工格栅层均采用聚丙烯三向土工格栅，且其质控拉伸模量不小于185kN/m/2％。

上述进一步方案的有益效果是：通过在所述管桩桩帽和所述水泥土搅拌桩顶部设置三向土工格栅，使得桩体和桩间土顶部受力更为均匀，同时通过在褥垫层与路基填料层的分界处设置三向土工格栅，使得其和路基填料层完全接触，充分发挥了其在纵向、横向和立体方向上较大的拉伸强度，大大增强了路基土与碎石垫层分界处介质的摩擦力，避免了路基土体颗粒流失现象，继而减少了路基沉降的风险。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的一种管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构的截面示意图；

图2为本实用新型一实施例的桩体和水泥土搅拌桩的平面布置示意图；

图3为本实用新型一实施例的管桩桩帽的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的管桩桩帽的配筋示意图；

图5为本实用新型一实施例的支托钢板与吊筋的连接示意图；

图6为本实用新型一实施例的系梁与管桩桩帽的连接剖面图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、现状地表，2、填方边坡，3、道路结构层，4、路基填料层，5、第二土工格栅层，6、褥垫层，7、第一土工格栅层，8、中粗砂垫层，9、管桩桩帽，10、水泥土搅拌桩，11、地基土体，12、管桩预制件，13、系梁，14、坡脚线，15、桩帽顶部钢筋网，16、桩帽底部钢筋网，17、混凝土，18、弯折钢筋，19、吊筋，20、支托钢板，21、系梁纵筋，22、系梁箍筋。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，包括在现状地表1上从下至上依次层叠设置有中粗砂垫层8、第一土工格栅层7、褥垫层6、第二土工格栅层5、路基填料层4和道路结构层3，且所述中粗砂垫层8、第一土工格栅层7、褥垫层6、第二土工格栅层5、路基填料层4和道路结构层3在所述现状地表1两侧层叠形成填方边坡2，所述现状地表1下方的地基土体11内埋设有地基加固体，且所述地基加固体的上端向上伸出所述现状地表1并伸入所述中粗砂垫层8内。

本实用新型的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，通过在现状地表1下方的地基土体11内埋设有地基加固体，并在现状地表1上方设置中粗砂垫层8、第一土工格栅层7、褥垫层6、第二土工格栅层5、路基填料层4和道路结构层3，充分发挥了地基加固体强度高、质量可控、工期短、不均匀沉降小等优点，尤其适用于埋深在15-25m且控制变形较严格的深厚软土区地基处理，为复杂地质条件下的深厚软土区复合地基处理结构设计，提供了一种安全、合理、可靠的解决途径。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述填方边坡2坡率为1:1.5-1:2.0，填方边坡2高度为所述现状地表1至所述道路结构层3顶面之间的距离。通过减缓填方边坡2的坡率，可以显著降低路堤边坡的滑动力，从而增强了所述填方边坡2的稳定性。

具体地，所述填方边坡2高度低于8m时，路堤边坡坡率为1:1.5；所述填方边坡2高度大于8m时，路堤边坡形式宜采用阶梯形式，分级高度8m，其中，所述填方边坡2高度8-12m时，路堤边坡坡率为1:1.75，所述填方边坡2高度12-20m时，路堤边坡坡率均为1:2；所述填方边坡2高度为所述现状地表1至所述道路结构层3顶面之间的距离。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述地基加固体包括间隔阵列设置在道路两侧路肩之间且位于所述地基土体11内的多根管桩和间隔设置在道路两侧路肩的所述填方边坡2范围内且位于所述地基土体11内的多根水泥土搅拌桩10，且所述管桩位于道路两侧对应的所述水泥土搅拌桩10之间。通过设置所述管桩，可以充分发挥管桩桩身强度高、质量可控、工期短、不均匀沉降小等优点，同时利用所述水泥土搅拌桩10对部分管桩进行了替代，大大降低了工程成本。

如图2所示，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述管桩包括管桩桩帽9和管桩预制件12，所述管桩预制件12竖向埋设在所述地基土体11内，所述管桩预制件12位于道路两侧路肩之间的正下方，且所述管桩预制件12的上端向上伸出所述现状地表1，并伸入至对应的所述管桩桩帽9内，且所述管桩桩帽9位于所述中粗砂垫层8内。通过将所述管桩预制件12的上端与所述管桩桩帽9连接，并通过混凝土浇筑连接在整体，同时所述管桩桩帽9位于所述中粗砂垫层8内，这样可以使得所述管桩桩帽9与所述管桩预制件12连接为整体，并同时在所述地基土体11和中粗砂垫层8之间起到承载压力的主动。

这里，所述管桩预制件12采用预应力PHC桩，A型，外直径为40cm，壁厚9.5cm，管桩离心砼强度为C80。如图2所示，管桩按正方形布置，桩间距2.2m。

如图3、图4、图5和图6所示，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述管桩桩帽9包括桩帽主体和骨架，所述骨架设置于所述桩帽主体内，所述骨架包括桩帽顶部钢筋网15和桩帽底部钢筋网16，所述桩帽顶部钢筋网15和桩帽底部钢筋网16与所述桩帽主体之间通过混凝土浇筑形成所述管桩桩帽9。通过设置所述桩帽顶部钢筋网15和桩帽底部钢筋网16，并通过混凝土浇筑与所述桩帽主体形成所述管桩桩帽9，使得整个管桩桩帽9结构强度较高，并且起到连接地基土体11和中粗砂垫层8的作用。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述管桩预制件12内设有多个弯折钢筋18、多个吊筋19和支托钢板20，所述吊筋19的下端与所述支托钢板20的边缘连接，所述吊筋19的上端挂设于所述管桩预制件12的上端，且多个吊筋19在所述管桩预制件12内竖向均匀间隔分布，所述弯折钢筋18设置在所述支托钢板20的上方，且所述弯折钢筋18的上端伸出所述管桩预制件12并与所述管桩桩帽内的桩帽顶部钢筋网15连接固定，所述吊筋19与所述桩帽顶部钢筋网15之间通过浇筑于所述支托钢板20上的混凝土17连接。通过所述吊筋19和支托钢板20可以方便进行混凝土17浇筑，同时通过固定于混凝土17内的所述弯折钢筋18与所述桩帽顶部钢筋网15连接固定，从而使得所述管桩桩帽9与所述管桩预制件12形成为一个整体。

实际中，采用C30混凝土将吊筋19与桩帽顶部钢筋网15进行浇筑，使得管桩预制件12与管桩桩帽9形成一整体，所述管桩预制件12上部充填C30砼、下部采用支托钢板20封闭，所述支托钢板20与所述吊筋19采用焊接方式连接，多根所述管桩桩帽9与多根所述系梁13通过系梁纵筋21、系梁箍筋22及C30现浇混凝土浇筑方式连接为一体。

可选地，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述管桩桩帽9之间位于所述管桩预制件12上方纵横交错设置有系梁13，且多个所述管桩桩帽9与所述系梁13之间通过系梁纵筋21和系梁箍筋22连接，并通过混凝土17浇注连接为一体。

具体地，所述管桩桩帽9尺寸为120cm×120cm×35cm。

具体地，所述桩帽顶部钢筋网15采用直径12mm、间距100mm×100mm的HRB400级钢筋。

具体地，所述桩帽底部钢筋网16采用直径10mm、间距100mm×100mm的HPB300级钢筋，

具体地，所述系梁13为25cmx25cm的C3O钢筋砼。

具体地，所述吊筋19为直径12mmHRB400级钢筋。

具体地，所述支托钢板20型号为Q235，厚度为4mm。

具体地，所述管桩预制件12顶部C30混凝土的充填厚度600mm。

具体地，管桩桩位水平偏差不大于50mm，垂直偏差不大于0.5％，桩径及桩长应不小于设计值。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述水泥土搅拌桩10为水泥土单向搅拌桩，所述水泥土搅拌桩10的桩径范围为0.4-0.6m，相邻两根所述水泥土搅拌桩10的桩间距范围为1.0-1.4m。通过设置所述水泥土搅拌桩10，大大提高了复合地基的压缩模量和承载力,减少软基的不均匀沉降风险，从而确保路基的稳定性。如图2所示，所述水泥土搅拌桩10呈正三角形布置，桩径0.5m，桩间距为1.2m，所述水泥土搅拌桩10的桩距允许偏差不大于100mm，桩径及桩长不应小于设计值，竖直度允许偏差不大于1.5％，所述管桩预制件12和所述水泥土搅拌桩10竖向贯穿软弱土层并进入所述地基土体11中的可塑-硬塑性粘土层或砂层的深度为0.5-1.0m，所述水泥土搅拌桩10采用的普通硅酸盐水泥强度等级应不低于42.5MPa，实搅桩体参考水泥含量约18％，每立方米被加固土体中的水泥含量约为310kg。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述褥垫层6位于所述管桩及所述水泥土搅拌桩10的顶部，所述褥垫层6选用中砂、粗砂或级配碎石，所述褥垫层6厚度为200-350mm，最大粒径不大于20mm。通过桩顶铺设褥垫层6，可以调节桩、土荷载的分担，充分发挥了桩和桩间土的共同作用，有效减小了桩土应力比，降低了地基的不均匀性，使地基达到协调变形。这里，所述褥垫层6宜采用静力压实法，所述褥垫层6夯实后的厚度与需铺厚度的比值不得大于0.9。

本实用新型的实施例中，所述中粗砂垫层8厚度为35cm，压实系数不小于0.90。

可选地，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述第一土工格栅层7和第二土工格栅层5均采用聚丙烯三向土工格栅，且其质控拉伸模量不小于185kN/m/2％。通过在所述管桩桩帽9和所述水泥土搅拌桩10顶部设置三向土工格栅，使得桩体和桩间土顶部受力更为均匀，同时通过在褥垫层6与路基填料层4的分界处设置三向土工格栅，使得其和路基填料层4完全接触，充分发挥了其在纵向、横向和立体方向上较大的拉伸强度，大大增强了路基土与碎石垫层分界处介质的摩擦力，避免了路基土体颗粒流失现象，继而减少了路基沉降的风险。

这里，所述第一土工格栅层7和第二土工格栅层5的断面为矩形，内孔为等边三角形，外边为正六边形。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述路基填料层4为砾类土或砂类土，所述路基填料层4应采用分层回填、碾压，每层需铺厚度不宜大于30cm。通过对所述路基填料层4进行分层回填，分层夯压，使得处理后的路基土达到足够的密实度，提高了路基的整体稳定性和坚固性，保证车辆荷载的安全运行，避免因长年沉落而恶化运营条件，大大减少了路面的不均匀沉降。

具体地，所述路基填料层4厚度为30-100cm，可根据所述现状地表1与所述道路结构层3顶面高差确定，有机物含量小于10％，严禁将生活垃圾及淤泥质土作为回填土进行路基回填。

具体地，所述路基填料4最大粒径应小于150mm。

具体地，所述路基填料4压实度不低于95％，土基回弹模量不小于30MPa，弯沉值不大于250(1/100mm)。

本实用新型的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构的具体实施步骤如下：

步骤一：踏勘场地，清理影响施工的障碍物，确定施工起始位置、土方施工边界及机械行进路线等。

步骤二：场平至打桩平台标高(桩顶标高)。

步骤三：清除影响桩体施工的植物根系、石块、砖块、混凝土块、地下废弃建(构)筑物等障碍物；

步骤四：铺设所述中粗砂垫层8、压实，然后施工所述水泥土搅拌桩10和所述管桩预制件12；

步骤五：所述水泥土搅拌桩10和所述管桩预制件12施工完毕并检测合格后浇筑管桩桩帽9，然后铺设所述第一层土工格栅7，继续铺设所述褥垫层6、所述第二层土工格栅5以及路基填料4，并对所述路基填料4进行分层回填、碾压；

步骤六：所述路基填料4施工完毕并检测合格后再施工所述道路结构层3及其余道路设施。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，其特征在于:包括在现状地表(1)上从下至上依次层叠设置有中粗砂垫层(8)、第一土工格栅层(7)、褥垫层(6)、第二土工格栅层(5)、路基填料层(4)和道路结构层(3)，且所述中粗砂垫层(8)、第一土工格栅层(7)、褥垫层(6)、第二土工格栅层(5)、路基填料层(4)和道路结构层(3)在所述现状地表(1)两侧层叠形成填方边坡(2)，所述现状地表(1)下方的地基土体(11)内埋设有地基加固体，且所述地基加固体的上端向上伸出所述现状地表(1)并伸入所述中粗砂垫层(8)内。

2.根据权利要求1所述的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，其特征在于:所述地基加固体包括间隔阵列设置在道路两侧路肩之间且位于所述地基土体(11)内的多根管桩和间隔设置在道路两侧路肩的所述填方边坡(2)范围内且位于所述地基土体(11)内的多根水泥土搅拌桩(10)，且所述管桩位于道路两侧对应的所述水泥土搅拌桩(10)之间。

3.根据权利要求2所述的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，其特征在于:所述管桩包括管桩桩帽(9)和管桩预制件(12)，所述管桩预制件(12)竖向埋设在所述地基土体(11)内，所述管桩预制件(12)位于道路两侧路肩之间的正下方，且所述管桩预制件(12)的上端向上伸出所述现状地表(1)，并伸入至对应的所述管桩桩帽(9)内，且所述管桩桩帽(9)位于所述中粗砂垫层(8)内。

4.根据权利要求3所述的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，其特征在于:所述管桩桩帽(9)包括桩帽主体和骨架，所述骨架设置于所述桩帽主体内，所述骨架包括桩帽顶部钢筋网(15)和桩帽底部钢筋网(16)，所述桩帽顶部钢筋网(15)和桩帽底部钢筋网(16)与所述桩帽主体之间通过混凝土浇筑形成所述管桩桩帽(9)。

5.根据权利要求4所述的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，其特征在于:所述管桩预制件(12)内设有多个弯折钢筋(18)、多个吊筋(19)和支托钢板(20)，所述吊筋(19)的下端与所述支托钢板(20)的边缘连接，所述吊筋(19)的上端挂设于所述管桩预制件(12)的上端，且多个吊筋(19)在所述管桩预制件(12)内竖向均匀间隔分布，所述弯折钢筋(18)设置在所述支托钢板(20)的上方，且所述弯折钢筋(18)的上端伸出所述管桩预制件(12)并与所述管桩桩帽(9)内的桩帽顶部钢筋网(15)连接固定，所述吊筋(19)与所述桩帽顶部钢筋网(15)之间通过浇筑于所述支托钢板(20)上的混凝土(17)连接。

6.根据权利要求5所述的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，其特征在于:所述管桩桩帽(9)之间位于所述管桩预制件(12)上方纵横交错设置有系梁(13)，且多个所述管桩桩帽(9)与所述系梁(13)之间通过系梁纵筋(21)和系梁箍筋(22)连接，并通过混凝土(17)浇注连接为一体。

7.根据权利要求2所述的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，其特征在于:所述水泥土搅拌桩(10)为水泥土单向搅拌桩，所述水泥土搅拌桩(10)的桩径范围为0.4-0.6m，相邻两根所述水泥土搅拌桩(10)的桩间距范围为1.0-1.4m。

8.根据权利要求3所述的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，其特征在于：所述褥垫层(6)位于所述管桩及所述水泥土搅拌桩(10)的顶部，所述褥垫层(6)选用中砂、粗砂或级配碎石，所述褥垫层(6)厚度为200-350mm，最大粒径不大于20mm。

9.根据权利要求3所述的管桩联合水泥土搅拌桩复合地基处理结构，其特征在于：所述第一土工格栅层(7)和第二土工格栅层(5)均采用聚丙烯三向土工格栅，且其质控拉伸模量不小于185kN/m/2％。

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