碎石桩复合地基承载力工后调节方法.pdf

本发明涉及一种碎石桩复合地基承载力工后调节方法，其能够较大幅度地提高碎石桩复合地基的承载力，减少沉降量，节约工程投资和减少施工难度。同时，又使碎石桩复合地基承载能力的后期调节成为可能。本发明采用的技术方案为：在碎石桩之间设置碎石短墙，短墙的材料与碎石桩一致，短墙碎石的密度与碎石桩的一致，短墙的宽度在20～30cm之间，短墙的深度最大值不超过桩径的4～5倍，并给出了短墙的深度与复合地基承载力提高程度的关系曲线。

1、  一种碎石桩复合地基承载力工后调节方法，其特征在于：在碎石桩之间设置碎石短墙，短墙的材料与碎石桩一致，短墙碎石的密度与碎石桩的一致，短墙的宽度在20～30cm之间，短墙的深度最大值不超过桩径的4～5倍。

2、  根据权利要求1所述的碎石桩复合地基承载力工后调节方法，其特征在于：对于纵横布置的桩，短墙布置为“十”字型。

3、  根据权利要求1所述的碎石桩复合地基承载力工后调节方法，其特征在于：对于满堂布置的桩，短墙布置为“丫”字型。

4、  根据权利要求1、2或3所述的碎石桩复合地基承载力工后调节方法，其特征在于：先进行碎石桩复合地基的施工，形成碎石桩复合地基，在碎石桩之间挖宽30cm深一倍桩径的槽，在槽内填筑碎石，用振冲器沿槽振冲，使得碎石进入桩间土内，并不断添加碎石，使得振冲器达到设计的深度，振冲器的振动电流与地基碎石桩振动的值一致，沿槽逐段振动形成一道连续的短墙。

5、  根据权利要求4所述的碎石桩复合地基承载力工后调节方法，其特征在于：建立了短墙的深度与碎石桩复合地基承载力提高程度的关系，通过变化短墙的深度来对已成的碎石桩复合地基的承载力进行调节，使得该复合地基地承载力可以根据实际的需要进行较为精确的调整。

碎石桩复合地基承载力工后调节方法
一、技术领域：
本发明涉及一种地基处理方法，尤其是涉及一种碎石桩复合地基承载力工后调节方法。
二、背景技术：
随着我国土木建筑、交通工程以及水利工程建设的发展，建筑对地基的要求越来越高，遭遇的地基也越来越复杂，地基处理的费用占建筑总费用的比例在逐年增加。工程实践的发展迫切需要研究开发新型的地基处理技术。
传统的复合地基建设的程序是先按照规范要求进行设计，然后根据设计进行施工，在施工结束后进行承载力检测，以验证设计。对于较为重要的建筑物一般先进行试桩，并对试桩进行载荷试验，通过载荷试验的结果调整设计，同时检验施工工艺的可行性。这些方法中先期试桩无疑是一种较好的方法，但是必将施工工期，并且由于试桩的数量有限，一般只有3到5根桩，其代表性也不尽符合人意。按照规范的要求进行设计同样由于复合地基理论发展的不成熟而使得复合地基设计承载力与实际承载力有较大的差别，这样不可避免地存在盲目性和不准确性，地基承载力必须通过工后的载荷试验进一步验证，当验证得到的实际承载力小于设计承载力时，就需要对原复合地基进行补强。
三、发明内容：
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种碎石桩复合地基承载力工后调节方法，其能够较大幅度地提高碎石桩复合地基的承载力，减少沉降量，节约工程投资和减少施工难度。同时，又使碎石桩复合地基承载能力的后期调节成为可能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种碎石桩复合地基承载力工后调节方法，其特殊之处在于：在碎石桩之间设置碎石短墙，短墙的材料与碎石桩一致，短墙碎石的密度与碎石桩的一致，短墙的宽度在20～30cm之间，短墙的深度最大值不超过桩径的4～5倍。
对于纵横布置的桩，短墙布置为“十”字型。
对于满堂布置的桩，短墙布置为“丫”字型。
先进行碎石桩复合地基的施工，形成碎石桩复合地基，在碎石桩之间挖宽30cm深一倍桩径的槽，在槽内填筑碎石，用振冲器沿槽振冲，使得碎石进入桩间土内，并不断添加碎石，使得振冲器达到设计的深度，振冲器的振动电流与地基碎石桩振动的值一致，沿槽逐段振动形成一道连续的短墙。
建立了短墙的深度与碎石桩复合地基承载力提高程度的关系，通过变化短墙的深度来对已成的碎石桩复合地基的承载力进行调节，使得该复合地基地承载力可以根据实际的需要进行较为精确的调整。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
本发明提出一种新的碎石桩复合地基技术--工后调节技术，其主要的思路是：根据碎石桩复合地基承载力主要决定于其桩顶下4～5倍桩径深度的桩间土的强度的特点，面向已经建成的碎石桩复合地基，提出了对碎石桩复合地基原有承载力进行调节的技术，并通过大量实践和理论分析给出了加固程度与承载力提高比例的关系。采用本专利可以提高承载力、减少沉降、节约工程投资和减少施工难度。本专利提出的承载力调节技术符合碎石桩复合地基承载的机理，能够较大幅度地提高碎石桩复合地基的承载力，减少沉降量。同时，又使碎石桩复合地基承载能力的后期调节成为可能，使得设计人员有条件按照地基打桩和开挖的实际来调整设计，真正做到反馈设计，从而使得碎石桩复合地基的设计理念发生根本的变化。另外该技术还可以应用在地基加固、托换与补救工程中，其在水利、交通和建筑领域有广阔的应用前景，其大量的推广也将产生巨大的经济效益。
四、附图说明：
图1为碎石短墙纵横布置示意图。
图2为碎石短墙满堂布置示意图。
图3为图1的A-A剖视图。
图4为图2的B-B剖视图。
图5为短墙深度与单桩承载力的提高程度变化曲线图。
五、具体实施方式：
碎石桩复合地基属于散体桩复合地基，其破坏形式为鼓胀破坏，决定其承载力的主要因素有：桩体的强度、桩间土上作用的荷载大小和4～5倍桩径深度以内的桩间土的强度。在桩体强度一定的情况下，浅层桩间土的强度值是决定复合地基承载力的主要因素。也就是说可以通过提高桩间土的强度来极大地提高整个复合地基地承载力。本发明根据这个原理提出来通过提高桩间土强度的方法来对以成碎石桩复合地基的承载力进行调节的方法。方法的主要技术原理是：
1、技术设计与承载力计算
在碎石桩之间设置碎石短墙，短墙的布置见图1至图4所示，短墙的材料与碎石桩一致，短墙碎石的密度与碎石桩的一致，短墙的宽度在20～30cm之间，短墙的深度决定着对原有碎石桩复合地基承载力的提高的大小，但是处理深度的最大值不超过桩径的4～5倍。短墙处理深度与碎石桩桩体承载力提高比例的关系曲线见图5所示。
碎石桩复合地基的承载力仍然按照以下公式计算：
                  p_cf＝mp_pf+(1-m)p_sf
式中：p_cf--为碎石桩复合地基的承载力
      p_pf--为桩体极限承载力
      p_sf--为桩间土极限承载力
      m--为面积置换率，也就是桩体面积与总面积之比
其中桩间土的承载力由于短墙的作用也将得到提高，根据经验可以取原始桩间土承载力的1.1～1.2倍。桩体承载力可以由图5曲线查取的比例系数乘以加固前碎石桩桩体承载力得到。计算表明，通过加固之后，碎石桩复合地基的承载力最大可以提高到原来的1.6～1.8倍。
2、施工方法
先进行碎石桩复合地基的施工，形成碎石桩复合地基，在设计这种复合地基时可以将桩距适当扩大，以有利于复合地基施工为目的。施工结束后，在碎石桩之间按照图1短墙位置挖宽30cm深一倍桩径的槽，在槽内填筑碎石，用振冲器沿槽振冲，使得碎石进入桩间土内，并不断添加碎石，使得振冲器达到设计的深度，振冲器的振动电流与地基碎石桩振动的值一致，以确保短墙的密实度与碎石桩的密实度相同。沿槽逐段振动就可以形成一道连续的短墙，短墙连接了碎石桩之间，使得复合地基的承载力得到较大的提高。
3、经济分析
增加的碎石工程量：对于纵横布置的桩而言对于单个桩体影响范围内，增加的碎石量可由以下公式计算：
                       G＝0.4～0.60hL
式中：G--为增加的碎石量(m³)
      L--为桩距(m)
      h--为短墙的深度，一般为桩径的2～4倍
对于满堂布置的复合地基而言，其计算公式为：
                       G＝0.3～0.45hL
对于一般的碎石桩工程而言，桩距在1.5～2.5倍桩距之间，那么，增加的碎石量相当于增加了2～5m长的同桩径的桩。以增加2～5m长的同桩径的桩的代价使复合地基的承载力提高了60％～80％，其经济效益是显著的。
4、优点评价
这种复合地基的利用与碎石桩具有同样密实度的短墙连接了复合地基中两个碎石桩，极大地提高了碎石桩抗鼓胀的能力，将较大地提高碎石桩本身的承载力，同时，由于在桩间土中增加了碎石短墙，也极大地提高了桩间土的承载力，这两种作用的共同效果就是提高复合地基地承载力。并且专利通过数值计算和现场试验得到了短墙深度与承载力提高的比例值，使得可以利用此技术来对碎石桩复合地基地承载力进行工后调节，对优化复合地基的设计，对以成复合地基承载力的补救和加固均有较重要的意义，其大量的推广必然产生较大的经济和社会效益。本专利处理的方法不仅提高了复合地基的承载力，而且还不影响碎石桩复合地基的加速固结排水的作用，而且加强了这种作用。
碎石桩复合地基承载力调节技术的实质在于从复合地基承载机理的实质出发，针对碎石桩复合地基承载力主要决定于浅层地基土对于桩体的握持力的特点，对症下药，用一种新型的形式进行地基浅层土体的加固，而极大提高整体复合地基承载力的技术。其一个显著的特点是建立了加固程度与承载力的定量关系，使得承载力的提高程度变得可以控制，使得这种技术的理论水平较高，使得这种技术不同于一般的加固技术，而成为一种承载力调节技术。这意味这可以通过这种技术的实施而使的碎石桩复合地基的承载力变得可以随着设计着的需要而进行“调节”，大大增加了设计的精确性，也就可以大大避免工程费用的浪费，减少工程投资。