CN216041081U - 一种防沉降变形结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防沉降变形结构，包括地基、刚性桩和复合层；地基从上到下依序包括硬壳地层、软弱地层和持力地层；刚性桩为复合混凝土桩，其数目至少为2，每一刚性桩包括桩帽和桩体；桩帽与桩体端部固定连接，且桩帽的横截面积大于桩体的横截面积；桩体的混凝土强度等级为C5‑C25；所有刚性桩呈阵列排布，其中每一刚性桩的桩帽位于硬壳地层内，并与硬壳地层的上表面平齐；桩体依序竖直地贯穿硬壳地层和软弱地层，并穿设固定于持力地层；复合层铺设于桩帽上；复合层包括至少两层褥垫层和至少一层土工格室层，每一土工格室层包埋于两层褥垫层之间。本实用新型起到减小整体工后沉降及防止工后差异沉降的作用。

Description

一种防沉降变形结构

技术领域

本实用新型属民航飞行区场道工程技术领域，具体涉及一种防沉降变形结构。

背景技术

近年来，随着我国机场建设规模和数量的不断扩大，在机场建设工程中遇到的地层越来越复杂，对于处理工法的技术要求也越来越高，由于机场飞行区场道工程中对于低级沉降变形指标具有严格的控制标准，沉降变形指标有工后沉降和工后差异沉降两个参数，其中对于软弱土层，由于次固结沉降现象一般需要重点关注工后沉降，而工后差异沉降即工后不均匀沉降变形是最难控制的，实际应用中也最易发生，因此对于不均匀沉降变形需要采取对应的措施进行处理。

对于单一的软弱地层，场道地基处理工程中主要采用排水固结法(如预压法、堆载预压法、真空堆载联合预压法等)、压实法(如冲碾、强夯、强夯置换等)、散体桩(如碎石桩、砂石桩等)及柔性桩(如水泥土搅拌桩、旋喷桩、挤密桩等)进行处理，也可采用相互组合的地基处理方法；上述方法对于处理机场飞行区大面积地基具有造价低、处理效果好、施工快速等优点。而对于整体为硬质粗颗粒(甚至基岩)地层时，由于其强度高、变形小，基本上不需要进行额外的地基处理，仅需要对浅层扰动层或硬壳层进行一定的换填处理；而当底层为软硬相间地层时，通常软硬相间地层依序包括粗颗粒地层和软弱下卧层，特别是粗颗粒地层作为表层时，上述的软弱地层使用的施工机械(散体桩、柔性桩等)很难穿透表层粗颗粒层，从而难以对软弱下卧层进行地基处理，同时若仅对表层粗颗粒硬壳层进行处理，则软弱下卧层将会产生明显的工后沉降和工后不均匀沉降变形，导致场道道面发生病害，影响机场正常的运维。

综上，在机场飞行区场道地基处理工程中对于软硬相间地层，设计出一种能够穿透表层粗颗粒硬壳层，防止上部荷载情况下下卧软弱层产生产生较大的工后沉降和工后不均匀沉降的处理结构，对于解决复杂地层情况下的机场地基处理和防止发生超过规范要求的沉降变形具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种防沉降变形结构，形成持力地层-桩体-桩帽-复合层系统，当所述地基承受荷载，褥垫层和土工格室层对荷载进行合理分配，刚性桩具备可穿透硬壳地层和软弱地层的硬度，同时利用天然的持力地层的承载力，降低了地基处理费用，具有较好的经济效益和社会效益。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种防沉降变形结构，包括地基、刚性桩和复合层；所述刚性桩为复合混凝土桩，其数目至少为2，每一所述刚性桩包括桩帽和桩体；所述桩帽与所述桩体端部固定连接，且所述桩帽的横截面积大于所述桩体的横截面积；所述桩体的混凝土强度等级为C5-C25；所有所述刚性桩呈阵列排布，其中每一所述刚性桩的所述桩帽位于所述硬壳地层内，并与所述硬壳地层的上表面平齐；所述桩体依序竖直地贯穿所述硬壳地层和软弱地层，并穿设固定于所述持力地层；所述复合层铺设于所述桩帽上；所述复合层包括至少两层褥垫层和至少一层土工格室层，每一所述土工格室层包埋于两层褥垫层之间。

本实用新型所述的防沉降变形结构，形成持力地层-桩体-桩帽-复合层系统，当所述地基承受荷载，褥垫层和土工格室层对荷载进行合理分配，大部分荷载通过桩帽传递到桩体，同时防止了桩帽由于应力集中而顶出褥垫层的不利影响，由于所述刚性桩固定于所述持力地层，可把荷载传递至持力地层，避开了软弱地层的次固结沉降，同时对于刚性桩和刚性桩之间的地基的沉降变形，也可通过复合层进行协调变形分布，起到了减小整体的工后沉降以及防止工后差异沉降的作用；刚性桩具备可穿透硬壳地层和软弱地层的硬度，同时利用天然的持力地层的承载力，降低了地基处理费用，具有较好的经济效益和社会效益。本实用新型所述防沉降变形结构可应用于机场的防沉降变形。

进一步，所述桩体穿设于所述持力地层中的深度不少于1m。限制所述桩体在所述持力地层中的深度，以更好传递荷载，由持力层承受荷载，降低工后沉降和工后差异沉降。

进一步，所述刚性桩为素混凝土桩，所述桩帽的混凝土强度等级不低于所述桩体的混凝土强度等级。所述桩帽具有较高的强度等级，以合理承受荷载并将荷载传递至桩体。

进一步，所述桩体嵌入固定于所述桩帽内部，其嵌入深度不少于10cm。桩体与桩帽嵌入固定连接，增强了连接强度，有利于承受荷载。

进一步，所述桩体呈圆柱状，所述桩体的直径d1为300mm-800mm；所述桩体之间的间距d2为d1的3-7倍。限定所述桩体的直径，在保证承受荷载效果的同时降低施工成本；限制所述桩体之间的间距，间距过大则无法形成有效承担荷载的矩阵，间距过小则施工成本过高。

进一步，所述桩帽的厚度h不小于d1，所述桩帽的长度L和宽度d3不小于2d1。限定所述桩帽的尺寸，在防止桩帽由于应力集中而顶出褥垫层的不利影响同时降低施工成本。

进一步，所述褥垫层由级配砂砾石组成，级配砂砾石最大粒径≤3cm，夯填度≤0.9，每一褥垫层的厚度≥25cm。当受到荷载时，刚性桩以及刚性桩之间的土均需承受荷载，所述褥垫层用于调节不同硬度的刚性桩以及刚性桩之间的土所承受的应力，合理设置褥垫层，以保证刚性桩以及刚性桩之间的土均可发挥承载负荷的作用。

进一步，所述土工格室层包括若干呈蜂窝型的立体网格状结构，其高度不小于20cm。此为一种具体实施方式，有效增强承载能力并分散荷载。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1是实施例1中防沉降变形结构的横向断面结构示意图。

图2是实施例1中防沉降变形结构的俯视图。

图3是图1中A处的放大图。

图4是实施例1中防沉降变形结构的纵向端面结构示意图。

图5是实施例1的施工示意图。

图6是实施例1的施工流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型实施例，而非对本实用新型实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型实施例相关的部分而非全部结构。

此外，在说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等仅用于区别相同技术特征的描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也不一定描述次序或时间顺序。在合适的情况下术语是可以互换的。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

类似地，在说明书和权利要求书中同样使用术语“固定”、“连接”，不应理解为限于直接的连接。因此，表达“装置A与装置B连接”不应该限于装置或系统中装置A直接连接到装置B，其意思是装置A与装置B之间具有路径，这可以是包括其他装置或工具的路径。

实施例1

本实施例1提供一种防沉降变形结构，包括地基1、刚性桩2和复合层3；

图1是实施例1中防沉降变形结构的横向断面结构示意图，如图1所示，地基1从上到下依序包括硬壳地层11、软弱地层12和持力地层13；

刚性桩2为复合混凝土桩，其数目至少为2，每一刚性桩2包括桩帽21和桩体22；桩帽21与桩体22端部固定连接，且桩帽21的横截面积大于桩体22的横截面积；桩体22的混凝土强度等级为C5-C25；图2是实施例1中防沉降变形结构的俯视图，如图1和图2所示，所有刚性桩2呈阵列排布，其中每一刚性桩2的桩帽21位于硬壳地层11内，并与硬壳地层11的上表面平齐；桩体22依序竖直地贯穿硬壳地层11和软弱地层12，并穿设固定于持力地层13；

复合层3铺设于桩帽21上；图3是图1中A处的放大图，如图3所示，复合层3包括至少两层褥垫层31和至少一层土工格室层32，每一土工格室层32包埋于两层褥垫层31之间。

本实施例1的所述防沉降变形结构，形成持力地层13-桩体22-桩帽21-复合层3系统，当地基1承受荷载，褥垫层31和土工格室层32对荷载进行合理分配，大部分荷载通过桩帽21传递到桩体22，同时防止了桩帽21由于应力集中而顶出褥垫层31的不利影响，由于刚性桩2固定于持力地层13，可把荷载传递至持力地层13，避开了软弱地层12的次固结沉降，同时对于刚性桩2和刚性桩2之间的地基1的沉降变形，也可通过复合层3进行协调变形分布，起到了减小整体的工后沉降以及防止工后差异沉降的作用；刚性桩2具备可穿透硬壳地层11和软弱地层12的硬度，同时利用天然的持力地层13的承载力，降低了地基1处理费用，具有较好的经济效益和社会效益。本实施例1所述防沉降变形结构可应用于机场的防沉降变形。

优选地，桩体22穿设于持力地层13中的深度不少于1m。限制桩体22在持力地层13中的深度，以更好传递荷载，由持力层承受荷载，降低工后沉降和工后差异沉降。

优选地，所述刚性桩为素混凝土桩，桩帽21的混凝土强度等级不低于桩体22的混凝土强度等级。桩帽21具有较高的强度等级，以合理承受荷载并将荷载传递至桩体22。

优选地，桩体22嵌入固定于桩帽21内部，其嵌入深度不少于10cm。桩体22与桩帽21嵌入固定连接，增强了连接强度，有利于承受荷载。

优选地，图4是实施例1中防沉降变形结构的纵向端面结构示意图，如图1-4所示，桩体22呈圆柱状，桩体22的直径d1为300mm-800mm；桩体22之间的间距d2为d1的3-7倍。限定桩体22的直径，在保证承受荷载效果的同时降低施工成本；限制桩体22之间的间距，间距过大则无法形成有效承担荷载的矩阵，间距过小则施工成本过高。

更优地，如图2和图4所示，桩帽21的厚度h不小于d1，桩帽21的长度L和宽度d3不小于2d1。限定桩帽21的尺寸，在防止桩帽21由于应力集中而顶出褥垫层31的不利影响同时降低施工成本。

优选地，褥垫层31由级配砂砾石组成，级配砂砾石最大粒径≤3cm，夯填度≤0.9，每一褥垫层31的厚度≥25cm。当受到荷载时，刚性桩2以及刚性桩2之间的土均需承受荷载，褥垫层31用于调节不同硬度的刚性桩2以及刚性桩2之间的土所承受的应力，合理设置褥垫层31，以保证刚性桩2以及刚性桩2之间的土均可发挥承载负荷的作用。

优选地，土工格室层31包括若干呈蜂窝型的立体网格状结构，其高度不小于20cm。此为一种具体实施方式，有效增强承载能力并分散荷载。

在一个具体的实施例中，如图1所示，所述防沉降变形结构还包括填筑体层4和道面结构层5，填筑体层4铺设于复合层3上，道面结构层5铺设于填筑体层4上。此为一种具体实施方式，道面结构层5直接承受飞机起降或车辆行驶过路面时的荷载。填筑体层4分担荷载。

图5是实施例1的施工示意图，图6是实施例1的施工流程图，如图5和图6所示，本实用新型的防沉降变形结构的施工方法包括以下步骤：

将地基1碾压平整；

制备桩体22，将桩体22贯穿硬壳地层11和软弱地层12，并穿设固定于持力地层13；在位于桩体22上方的硬壳地层11开设用于容置桩帽21的桩帽槽111，制备容置在桩帽槽111中的桩帽21，并将桩体22嵌入桩帽21中；

将复合层3铺设于桩帽21上。

具体地：

将地基1碾压平整，并测量放线测出各桩体22之间的横向间距和纵向间距，并进行桩体原料的配合比试验；

在制备桩体22时，可通过常用的水泥、石子及其它掺合料例如沙、粉煤灰、石灰等加水拌和，使用成桩设备在地基1中制成强度等级为C5-C25的刚性桩2，可采用例如振动沉管灌注成桩、长螺旋钻孔灌注成桩、泥浆护壁钻孔灌注成桩及长螺旋钻孔泵压混合料成桩等方法制备得到刚性桩2。桩体22的一端穿设并固定于持力地层13，深度不少于1m。

由于桩体22在制备完成时，其顶端通常较为脆弱，其强度无法与桩体22的中部的强度相同，因此在制备桩体22时桩体22的高度通常高于标准的设计高度，再将多出标准设计高度的部分去除，即可保证桩体22的强度的一致性。具体地，桩体22包括切割部，切割部位于桩体22远离持力地层13的另一端，高度不小于0.5m。通常在桩体22制备完成后3-7天，桩体22达到一定强度，采用机械或人工进行桩头的开挖，即按照设计标准，采用切割机将切割部切割。

切割完毕后，在位于桩体22上方的硬壳地层11开设用于容置桩帽21的桩帽槽111，可采用夯实回填的方法，开挖得到桩帽槽111后素混凝土现浇于桩帽槽111中；也可采用支模现浇后再碾压回填，桩帽的宽度L和长度d3均不少于2倍桩体22的直径d1，同时桩体22进入桩帽21的深度不少于10cm。桩帽22施工完成后，进行龄期养护，同时在桩帽22两侧进行素混凝土回填，填充满桩帽槽111。

桩帽21养护28天成型后，进行复合层3的施工。用复合层3覆盖桩帽21。其中土工格室层包括若干呈蜂窝型的立体网格状结构，具体包括若干增强土工格室，原材料为PP(聚乙烯)，高度不小于20cm，是由长条形的PP通过超声波焊接等方法连接而成，展开后为蜂窝状的立体网格，即土工格室层由若干格室连接组成，每一格室焊接距离40cm，格室的单孔面积0.07㎡，格室片单位卷度的断裂大理≥275N/cm，断裂伸长率≤10％，焊接处抗拉强度≥100N/cm；褥垫层31由级配砂砾石(Cu≥5,Cc＝1～3)组成，级配砂砾石最大粒径≤3cm，夯填度≤0.9，每一褥垫层31的厚度≥25cm。复合层3分两次碾压施工，首先在桩帽22上铺设一层褥垫层31，铺设厚度为25cm，铺设完毕后在褥垫层31上摊铺土工格室层32，采用锚钉锚定于地面，然后碾压回填另一层褥垫层31，要求施工后土工格室层32全部埋设于褥垫层31中。

在褥垫层31的顶部，铺设填筑体层4和道面结构层5，填筑体层4铺设于复合层3上，道面结构层5铺设于填筑体层4上。填筑体层4采用满足民航机场岩土设计规范要求的填料进行分层碾压回填，回填料压实度或固体体积率要求参照民航机场土方石设计规范，再铺设道面结构层5。

在一个具体的实施例中，机场飞行区场道一般分为土面区和道面区51，道面区51由于承载负荷发生沉降变形，需要进行地基1处理。在道面结构层5划分出直接承载负荷的道面区51，并根据道面区51划分出道槽影响区52，道槽影响区52的划分方式为：道面区51的每一边界线外扩3m得到各第二边界线，再以1:0.6的比例从地基1的上表面放坡至各第二边界线所围合的区域，即得到道槽影响区52；桩体22按一定距离阵列排布，其围合形成的区域大于道槽影响区52。

实施例2

本实施例2提供一种所述防沉降变形结构，与实施例1的所述防沉降变形结构相似，其区别技术特征主要在于：桩体22的强度等级为C5；桩体22嵌入桩帽21内部的深度为10cm；桩体22的直径d1为300mm；桩体22之间的间距d2为3倍d1；桩帽21的厚度h为300mm，桩帽21的长度L和宽度d3为2d1；褥垫层31由级配砂砾石组成，级配砂砾石粒径为3cm，夯填度为0.9，每一褥垫层31的厚度为25cm。

实施例3

本实施例3提供一种所述防沉降变形结构，与实施例1的所述防沉降变形结构相似，其区别技术特征主要在于：桩体22的强度等级为C25；桩体22的直径d1为800mm；桩体22之间的间距d2为7倍d1。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (8)

1.一种防沉降变形结构，其特征在于：

包括地基、刚性桩和复合层；

所述地基从上到下依序包括硬壳地层、软弱地层和持力地层；

所述刚性桩为复合混凝土桩，其数目至少为2，每一所述刚性桩包括桩帽和桩体；所述桩帽与所述桩体端部固定连接，且所述桩帽的横截面积大于所述桩体的横截面积；所述桩体的混凝土强度等级为C5-C25；所有所述刚性桩呈阵列排布，其中每一所述刚性桩的所述桩帽位于所述硬壳地层内，并与所述硬壳地层的上表面平齐；所述桩体依序竖直地贯穿所述硬壳地层和软弱地层，并穿设固定于所述持力地层；

所述复合层铺设于所述桩帽上；所述复合层包括至少两层褥垫层和至少一层土工格室层，每一所述土工格室层包埋于两层褥垫层之间。

2.根据权利要求1所述的防沉降变形结构，其特征在于：

所述桩体穿设于所述持力地层中的深度不少于1m。

3.根据权利要求1所述的防沉降变形结构，其特征在于：

所述刚性桩为素混凝土桩，所述桩帽的混凝土等级强度不低于所述桩体的混凝土等级强度。

4.根据权利要求1所述的防沉降变形结构，其特征在于：

所述桩体嵌入固定于所述桩帽内部，其嵌入深度不少于10cm。

5.根据权利要求1所述的防沉降变形结构，其特征在于：

所述桩体呈圆柱状，所述桩体的直径d1为300mm-800mm；所述桩体之间的间距d2为d1的3-7倍。

6.根据权利要求5所述的防沉降变形结构，其特征在于：

所述桩帽的厚度h不小于d1，所述桩帽的长度L和宽度d3不小于2d1。

7.根据权利要求1所述的防沉降变形结构，其特征在于：

所述褥垫层由级配砂砾石组成，级配砂砾石粒径≤3cm，夯填度≤0.9，每一褥垫层的厚度≥25cm。

8.根据权利要求1所述的防沉降变形结构，其特征在于：

所述土工格室层包括若干呈蜂窝型的立体网格状结构，其高度不小于20cm。

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