本发明涉及支承建筑物的地基与基础。 基础施工中往往会遇到夹杂软弱土层的地基,如图1中所示的软弱土层B、D。对于这种地基,为了满足承载力及沉降的要求,在已有技术中要将作为基础的桩1穿过地基中所夹杂的软弱土层B、D,直至嵌入持力层或基岩E。上述已有技术的缺点是桩的长度较大并且要嵌入基岩,其施工复杂,作为混凝土刚性基础桩其本身的材料的抗压强度远没有得到发挥,同时作为插入地基中的摩阻桩,无论是地基中的硬土层A、C,还是地基中的软弱土层B、D中的土体对该基础桩的约束力即摩擦力均很小,这样桩的承载力不得不主要依靠穿过软弱土层的并支承于持力层或基岩E上的桩底端来承受。
本发明地目的在于提供一种地基与基础桩的复合处理方法,该方法可充分调动基础桩及桩周围的地基土体的潜力使桩底端桩侧的土层对桩施加更高的支承力和摩擦力,从而成倍提高整体的承载力,并减少基础的沉降。
本发明的上述目的是通过下述的地基与基础桩的复合处理方法来实现的,该方法包括以下步骤:
(a)对地基中所含的软弱土层进行硬化处理;
(b)在地基中形成竖直桩孔,在该孔孔壁形成分支孔和/或承力盘槽孔,对上述带有分支孔和/或承力盘槽孔的桩孔灌注基础桩体材料。
对于上述方法,可针对不同的地质情况变换其步骤(a)、(b)的次序并对其进行多种组合来进行,其方式具体如下:
上述步骤(a)和(b)同时进行;
上述步骤(a)可首先进行,之后再进行步骤(b)。
上述步骤(b)可首先进行,之后再进行步骤(a)。
对地基中所含的一部分软弱土层可采用步骤(a)和(b)同时进行的方式处理,而对地基中所含的另一部分软弱土层采用先进行步骤(a),再进行步骤(b)的方式进行处理。
对地基所含的一部分软弱土层可采用步骤(a)和(b)同时进行的方式处理,而对地基中所含的另一部分软弱土层采用先进行步骤(b),再进行步骤(a)的方式进行处理。
对地基所含的一部分软弱土层可采用先进行步骤(a),再进行步骤(b)的方式进行处理,而对地基中所含的另一部分软弱土层可采用先进行步骤(b),再进行步骤(a)的方式进行处理。
在上述方法中可包括压力灌入固结浆液的步骤。
上述压力灌浆可这样实现,即向桩孔壁上的分支孔和/或承力盘槽孔周土通过压力灌浆管压入浆液使分支孔和/或承力盘槽孔周围的软弱土体固结硬化。
上述压力灌浆还可这样实现,在所形成的桩孔中灌入水泥浆液,之后将压力灌浆管插入桩孔底部并投入粒料,接着通过压力灌浆管从桩底部以高压形式压入水泥浆从而使桩体混凝土密度并使水泥浆渗入桩周土体中。
在上述方法中,上述步骤(a)中的硬化处理可采用高压旋喷粉料固结剂的方式。
在上述方法中,上述步骤(a)中的硬化处理可采用水泥拌合的方式。
上述的步骤(a)和(b)同时进行的方式可这样进行,首先向形成的桩孔壁的分支孔和/或承力盘槽孔中加入软弱土层的加固材料,如灰土、碴土、粉煤灰、碎石、并压实从而形成对分支孔和/或承力槽孔周围软弱土层的硬化处理,之后加入可成形的材料,如粘土,固结剂、水泥等并压实从而形成稳定、可靠的分支孔和/或承力盘槽孔。
在上述方法的步骤(b)中所述分支孔和/或承力盘槽孔是按下述挤压土体的方式形成的,首先对上述孔壁所要形成的上述沿侧向的分支孔和/或承力盘槽孔的上方的土体挤压使该上方土体的下端至上方土体上端的位移逐渐减小,然后对上述孔壁所要形成的上述沿侧向的分支孔和/或承力盘槽孔的下方的土体挤压使该下方土体的下端至下方土体上端的位移逐渐增大。
在上述的挤压上方土体的同时还可对该受挤压的上方土体的侧面形成护壁。
以上分支孔和/或承力盘槽孔的成形方式的优点在于分支孔和/或承力盘槽孔的上方和下方土体不是同时受到挤压,这样不会产生成型设备上浮的现象,利用上述方式可制成下述特点的专用分支孔和/或承力盘槽孔的成型设备,其特点是设备中的上分支板先向外侧挤出,同时将侧向土护壁板带出以防止成形承力盘槽孔时侧向土的塌落,之后再以上分支板为支点将下分支板向外侧旋转压出;这样成型设备不会有向上的位移。
在上述方法中,上述分支孔和/或承力盘槽孔可通过切削土体形成。
在上述方法中,在步骤(b)中形成由多个桩节段孔构成的竖直桩孔,该多个桩节段孔的横截面积从桩的一端至一端逐渐增加。
在上述步骤中,形成桩顶部的桩节段孔的横截面积大,而桩底部的桩节段孔的横截面积小的竖直桩孔,并使们于上面的桩节段孔上的侧向分支孔和/或承力盘槽孔的横截面积或长度大于下面的与其相邻的桩节段孔上的侧向分支孔和/或承力盘槽孔横截面积或长度。
以上的桩孔形成方式可形成不等径的桩从而可更充分地发挥桩身材料强度节约材料,提高承载力。
在上述方法中,所形成的分支孔和/或承力盘槽孔设在处理后硬化的土层中。
上述软弱土层可通过挤入加固材料处理硬化,该加固材料为灰土、粉煤灰、碴土、碎石或它们的混合体。
上述基础桩体材料可以为混凝土,或其它刚性固结材料如粉煤灰与水泥砂浆的混合体等。
上述混凝土桩中可设有钢筋笼。
总之,本发明的优点在于桩依赖土体受力,桩的长度直径及数量可大大缩减,减少了桩要嵌入持力层或基岩时所带来的施工上的麻烦,并可节约材料。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图1为已有技术示意图;
图2为本发明的第一实施例的示意图;
图3为本发明的第二实施例的示意图;
图4为本发明的分支孔和/或承力盘槽孔的形成过程示意图;
图4a为第一步骤示意图;
图4b为第二步骤示意图;
图4c为第三步骤示意图。
如图2所示,按照本发明,对原地基中的软弱土层B、D要进行硬化处理,使其变成处理过的较硬土层B'、D',在这里软弱土层B的处理是在形成桩的承力盘槽孔的同时进行的,它可通过压入碎石碴土加固料之后再压入水泥浆来完成或通过向插入承力盘槽孔4的灌浆管压入固结剂来完成。软弱土层D是通过高压旋喷法来加固形成较硬土层D'的。形成较硬土层D'后再形成竖直桩孔,接着形成承力盘槽孔3和分支孔4以及桩底承力盘槽孔5,该分支孔4可以为斜向的长条形,也可为沿侧向的呈三角形的凸起部,上述桩端承力盘槽孔5形成于处理土层D'中。最后灌注混凝土形成带分支和承力盘的不需嵌入基岩E的混凝土承载桩,在这里桩底盘槽孔5也可设于土层D'上面。
如图3所示,在地基A中带有一个软弱土层,首先采用水泥与土体拌合的技术对其进行处理形成带有多个水泥和土混合的桩柱的处理层B,之后在该处理层B上形成多个带分支和承力盘的混凝土桩1,其中桩底端位于上述处理层B上面,这样桩1无需穿越原软土层嵌入基岩E就可满足承载力及沉降的要求。
如图4所示,在形成带分支和承力盘的桩孔时,首先先成形竖直桩孔(如图4a),接着用专用成型设备挤压分支孔上方土体形成上分支孔(如图4b),之后再用该专用成型设备挤压分支孔下方土体形成下分支孔(如图4c)。制作承力盘槽孔时,只需边按上述步骤挤压土体边旋转专用成型设备,当旋转角度为360℃时便可获得承力盘槽孔。当然承力盘槽孔还可这样形成,即启动专用成型设备上设置的围成一圈的多个上分支板挤压土体(如同打开伞),之后以上分支板为支点启动专用成型设备上设置的围成一圈的多个下分支板挤压土体这样便可快速地以不必旋专用成型设备或减少旋转其角度的方式形成承力盘槽孔。
在这里应说明的是本发明中所提及的软弱土层是一个相对概念,也就是说在某一地基中该软弱土层是相对该地基中的较硬土层的软土层,而在另一地基中该软弱土层是相对该地基中坚硬土层的较硬土层。