CN111058443B - 一种消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法，该方法包括以下步骤：1)施工准备；2)振点定位；3)高压喷气；4)振动下沉；5)提升成孔；6)预制桩***；7)沉桩；8)施工结束。本发明是在传统预制桩复合地基施工方法的基础上，在对湿陷性黄土地基进行处理时，针对预制桩无法解决桩周土湿陷性的问题，利用振动能量的传递使桩间土逐渐振密并消除湿陷性。同时，振动杆下沉过程辅以高压喷气可快速成孔，解决了预制桩在黄土地区由于侧摩阻力过大难以沉桩的问题，是一种经济有效的湿陷性黄土地基处理施工方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种湿陷性黄土地基处理技术，具体涉及一种消除黄土湿陷性的预制桩复合地基的施工方法，属于地基处理方法的技术领域。
背景技术
我国黄土的分布约占国土面积的6.6％，覆盖着西北、华北、以及东北松辽平原等地约63.5万平方公里的国土。黄土具有大孔隙、结构疏松、直立节理、成分均匀无层理和遇水具有湿陷性等显著特点。黄土的湿陷性及其产生裂缝、沉陷、滑坡等问题一直是黄土地区工程界关注的难点和热点。在湿陷性黄土地区进行地基处理是土木工程中经常遇到的比较棘手问题。当前，常用的湿陷性黄土地基处理方法有灰土挤密法、强夯法、化学加固法、预浸水法等。虽然上述方法加固效果显著，技术成熟，已经在黄土地区得到了广泛应用，但也存在各自的局限。如灰土挤密法容易造成土地碱性化，对环境影响大；强夯法处理深度有限，振动噪声大；化学加固法处理成本过高，且加固过程不易控制。预浸水法不能对上部土层进行有效处理，仅是提前消除了自重湿陷性黄土的湿陷性，但黄土的强度得不到增强，且成本高、施工周期长。
专利号为，ZL201710692387.5，名称为“双向螺旋钻挤密法处理湿陷性黄土地基的方法”专利技术，主要采用双向螺旋钻机钻出孔后，在孔内填入素土或灰土，并进行夯击，直至地基表面，这种处理技术存在地基处理时间长，噪音大，工后沉降量不可控。
专利号为，ZL201410017293.4，名称为“一种湿陷性黄土地基的联合处理施工方法”专利技术主要采用锥形夯锤冲击对湿陷性的黄土进行预处理后，再采用钻孔夯扩灰土挤密桩进行补桩加固，最后进行灌注桩后压浆施工，这种处理技术存在步骤复杂，综合造价高，施工工期长，对环境影响大。
预制桩复合地基是将预制桩通过一定的沉桩方法打入地基土中，桩与桩间土形成复合地基共同承担上部荷载，由于其承载能力高、耐久性能好，荷载传递可靠在东南沿海软土地基中的得到了广泛使用。但是，天然状态下的黄土含水率较低，结构性较强，如果直接进行沉桩其桩周负摩阻力太大容易造成沉桩困难，大大影响施工效率和处理效果。这也成为了预制桩复合地基在湿陷性黄土地区应用的主要阻碍。
发明内容
技术问题：本发明所要解决的技术问题在于针对预制桩复合地基在黄土地区应用的障碍和局限，提供一种消除黄土湿陷性的预制桩复合施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工简便，可用于深厚湿陷性黄土的地基处理，使用效果好，能简便、快速完成湿陷性黄土的地基处理过程，处理后的湿陷性黄土地基具有承载力高、强度可靠的优点，不仅能消除黄土的湿陷性，并且能有效增强黄土强度，提高地基承载力。
技术方案：本发明的消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法包括以下步骤：
1)施工准备：施工前平整场地，根据设计图纸测量放样，标记振点位置，振点位置与设计图标记位置误差不超过5cm，振点间距根据设计方案确定；
2)振点定位：起重机悬吊振动杆至指定点位并对中，调整振动杆与地面垂直，振动杆的垂直度偏差不应超过3％；
3)高压喷气：打开空气压缩机，使高压空气沿振动杆内部的通气管道至振动杆下方钻头上的喷气孔，喷气孔孔径设置为1～10mm；
4)振动下沉：设置振动频率，启动振动锤，使得振动杆在高压空气、自身重力及振动作用下缓慢下沉至设计处理深度，沉杆速率应控制在1.0～1.2m/min；
5)提升成孔：卷扬机缓慢收线将振动杆提至地表，关闭振动锤，移开振动杆，地表将形成一个直径略大于振杆直径的振孔；
6)预制桩***：打桩机起吊预制桩至振孔处并对中，预制桩的垂直度偏差不应超过3％，将预制桩缓慢***振孔，预制桩桩端应配有桩尖，起引导和封堵作用；
7)静压沉桩：采用打桩机将预制桩静压沉桩至设计深度，如预制桩长度不够需进行焊接接桩；
8)施工结束：沉桩结束后，按照设计振点间距，重复2)～7)施工步骤，依次进行其他点位施工，直至施工结束。
所述振点间距为1.0～4.0m。
所述振动杆与高压喷气部分采用一体化设计，振动锤的下部设有振动杆，在振动杆的中间沿轴向贯通设有通气管道，在振动杆的下部的锥尖上设有喷气孔；喷气孔孔径为1～10mm。
所述高压喷气的喷气压力为0.5～1.8MPa。
所述振动下沉的振动频率为12～18Hz。
所述***预制桩直径大于振孔直径8～20cm。
所述预制桩沉桩深度大于振动处理深度0.8～2.0m。
有益效果：采用上述方案后，本发明消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法具有以下有益效果：
1、本发明消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法在共振状态下，振杆的能量能够有效传递桩周土层，消除桩周土体湿陷性；
2、本发明振动成孔的振动频率为12Hz～18Hz，地基土的共振频率以低频为主，振动锤的振动频率接近土体固有频率时，有利于产生共振效应，使得孔间土在振动能量作用下逐渐振密并消除湿陷性；振动杆下沉过程中辅助高压空气可快速成孔，破坏杆端土体结构，减小杆端下沉阻力和侧摩阻力，加快下沉速率和施工进度，解决了预制桩在黄土地区由于侧摩阻力过大难以沉桩的问题。
3、本发明的复合地基施工方法无需填料或置换，仅需插拔一次振杆后就可进行预制桩的施工，可以大大节省施工成本，施工简单方便、加固效果显著，具有地基承载力高，造价低、施工简单、便捷、经济环保的特点。
4、采用本发明对湿陷性黄土的处理后，场地土层密实后出现明显下沉，对于需要开挖地下室的建筑能起到减小开挖量的作用；
5、本发明采用预制桩作为竖向增强体可大幅度提高复合地基的承载力。
附图说明
图1为振杆密实法处理湿陷性黄土地基的操作方法流程图。
图2为振动杆与高压喷气一体化设计示意图。
图3为预制桩***示意图。
图中标号说明：1-振动锤；2-振动杆；3-通气管道；4-喷气孔；5-预制桩；6-振孔；7-桩尖；8-振点间距；9-预制桩深度与振孔深度差。
具体实施方式
下面根据附图所示实施方式阐述本发明。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本发明的范围不受以下实施方式的说明所限。
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例：
参照附图1，图2和图3。
消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法，包括以下步骤：
1)施工前平整场地，根据设计图纸测量放样，标记振点位置，振点间距8根据设计方案确定为2.5m。
2)振点定位：起重机悬吊特制的振动杆2至指定点位并对中，调整振动杆2与地面垂直，振动杆2的垂直度偏差不应超过3％。
3)高压喷气：打开空气压缩机，使高压空气沿振动杆2内部的通气管道3至振动杆2下方钻头上的喷气孔4。为防堵塞，喷气孔4孔径设置为1.6mm，喷气压力设置为1.2MPa。
4)振动下沉：设置振动频率为15Hz，启动振动锤1，使得振动杆2在高压空气、自身重力及振动作用下缓慢下沉至设计处理深度，沉杆速率控制为1.5m/min。
5)提升成孔：卷扬机缓慢收线将振动杆2提至地表，关闭振动锤1，移开振动杆1，地表将形成一个直径略大于振杆直径的振孔6。
6)预制桩***：施工设备起吊预制桩5至振孔6处并对中，预制桩5的垂直度偏差不应超过3％，将预制桩5缓慢***振孔，预制桩5桩端应配有桩尖7，起引导和封堵作用。预制桩5为管桩，预制桩5的直径比振孔6直径大10cm。
7)沉桩：采用施工设备将预制桩5沉桩至设计深度，预制桩深度与振孔深度差9为1.5m，如预制桩5长度不够需进行焊接接桩。
8)施工结束：沉桩结束后，按照设计振点间距8，重复2)～7)施工步骤，依次进行其他点位施工，直至施工结束。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的实施例方法、结构，及在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）施工准备：施工前平整场地，根据设计图纸测量放样，标记振点位置，振点位置与设计图标记位置误差不超过5cm，振点间距根据设计方案确定；
2）振点定位：起重机悬吊振动杆至指定点位并对中，调整振动杆与地面垂直，振动杆的垂直度偏差不应超过3%；
3）高压喷气：打开空气压缩机，使高压空气沿振动杆内部的通气管道至振动杆下方钻头上的喷气孔，喷气孔孔径设置为1~10mm；
4）振动下沉：设置振动频率，启动振动锤，使得振动杆在高压空气、自身重力及振动作用下缓慢下沉至设计处理深度，沉杆速率应控制在1.0~1.2m/min；
5）提升成孔：卷扬机缓慢收线将振动杆提至地表，关闭振动锤，移开振动杆，地表将形成一个直径略大于振动 杆直径的振孔；
6）预制桩***：打桩机起吊预制桩至振孔处并对中，预制桩的垂直度偏差不应超过3%，将预制桩缓慢***振孔，预制桩桩端应配有桩尖，起引导和封堵作用；
7）静压沉桩：采用打桩机将预制桩静压沉桩至设计深度，如预制桩长度不够需进行焊接接桩；
8）施工结束：沉桩结束后，按照设计振点间距，重复2）~7）施工步骤，依次进行其他点位施工，直至施工结束；
所述振动杆与高压喷气部分采用一体化设计，振动锤（1）的下部设有振动杆（2），在振动杆（2）的中间沿轴向贯通设有通气管道（3），在振动杆（2）的下部的锥尖上设有喷气孔（4）；喷气孔孔径为1~10mm。
2.根据权利要求1所述的一种消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法，其特征在于：所述振点间距为1.0~4.0m。
3.根据权利要求1所述的一种消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法，其特征在于：所述高压喷气的喷气压力为0.5~1.8MPa。
4.根据权利要求1所述的一种消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法，其特征在于：所述振动下沉的振动频率为12~18Hz。
5.根据权利要求1所述的一种消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法，其特征在于：所述***预制桩直径大于振孔直径8~20cm。
6.根据权利要求1所述的一种消除黄土湿陷性的预制桩复合地基施工方法，其特征在于：所述预制桩沉桩深度大于振动处理深度0.8~2.0m。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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