復(fù)合樁?水泥土樁分區(qū)組合式復(fù)合地基的制作方法

本發(fā)明涉及一種混合采用復(fù)合樁和水泥土樁的分區(qū)組合式復(fù)合地基，屬于土建地基領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國高速鐵路等建設(shè)的快速發(fā)展，對于路堤的建設(shè)速度以及沉降控制等提出了更高的要求。在我國沿海地區(qū)，上層土大都為飽和軟粘土，土體的抗剪程度較低，排水能力較差，因而路堤容易發(fā)生失穩(wěn)破壞。為適應(yīng)快速建設(shè)及沉降控制的要求，剛性樁、半剛性樁復(fù)合地基得到了越來越廣泛的應(yīng)用，水泥土樁具有抗壓承載力高，造價低廉，施工速度較快的特點，工程應(yīng)用十分廣泛，但是其豎向剛度較小，沉降控制效果較差，且抗彎承載力較低，容易在彎曲荷載作用下因為拉應(yīng)力超過其極限拉應(yīng)力進而產(chǎn)生脆性斷裂，導(dǎo)致其迅速喪失承載力，進而導(dǎo)致路堤的失穩(wěn)破壞。通過在水泥土樁施工結(jié)束后，在其樁身強度尚未形成時，在樁中心插入小直徑鋼筋混凝土樁，形成復(fù)合樁(組合樁)，可以有效提高其抗彎、抗剪承載力，但是成樁方式相對復(fù)雜，且價格相對昂貴。

在路堤填筑及使用過程中，隨著路堤的不斷增高以及路堤上的荷載不斷增大，各樁的受力也不斷增大，其中內(nèi)側(cè)樁以承受豎向軸力為主，可以有效控制路堤沉降，外側(cè)樁承受軸力相對較小，但其承受較大彎矩，可以有效提高路堤穩(wěn)定性，在較大彎矩及較小軸力的共同作用下，外側(cè)樁首先接近其極限抗拉強度，而此時內(nèi)側(cè)樁的承載力并沒有得到充分利用，如果外側(cè)樁因抗拉強度達到極限抗拉強度發(fā)生脆性的彎曲破壞，當(dāng)其破壞后，由于應(yīng)力釋放，樁體內(nèi)力迅速減小，對土體的約束作用迅速減弱，土體運動并與相鄰內(nèi)側(cè)樁相互作用，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)樁受力增大進而發(fā)生脆性的彎曲破壞，如此往復(fù)，各樁自外向內(nèi)發(fā)生依次連續(xù)的彎曲破壞，最終導(dǎo)致路堤失穩(wěn)，造成巨大人員、財產(chǎn)損失。與此同時，當(dāng)各樁等間距布置時，內(nèi)側(cè)樁體承受豎向荷載大，易發(fā)生較大沉降，外側(cè)樁體承受豎向荷載小，沉降相對較小，因此等間距布樁方式易引發(fā)路堤總沉降及不均勻沉降較大，影響工程的正常使用。

綜上所述，如何在建設(shè)復(fù)合地基時，使外側(cè)及內(nèi)側(cè)樁體發(fā)揮各自作用，在控制成本的基礎(chǔ)上提高路堤抵抗連續(xù)破壞的能力、控制路堤沉降及不均勻沉降成為了一個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種復(fù)合樁-水泥土樁分區(qū)組合式復(fù)合地基，解決了傳統(tǒng)水泥土樁復(fù)合地基外側(cè)樁體容易在較大彎矩下發(fā)生脆性斷裂，從而導(dǎo)致內(nèi)側(cè)樁體依次發(fā)生脆性斷裂，進而導(dǎo)致路堤失穩(wěn)、承載力大大降低的工程問題，同時解決了路堤處理均采用鋼筋混凝土樁或復(fù)合樁時造價較高、不經(jīng)濟的問題以及采用等間距布樁方式時路面不均勻沉降較大且總沉降控制效果較差、外側(cè)樁體抗壓、抗彎承載力得不到充分利用的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種復(fù)合樁-水泥土樁分區(qū)組合式復(fù)合地基，包括外側(cè)樁和內(nèi)側(cè)樁，所述外側(cè)樁和內(nèi)側(cè)樁布置的區(qū)域為路堤所覆蓋的區(qū)域，其中，所述路堤包括路堤頂面和路堤頂面兩側(cè)的路堤邊坡，在路堤橫截面上、自路堤邊坡的邊緣至路堤橫截面寬度中心線的距離為A，所述外側(cè)樁布置的區(qū)域是自兩側(cè)的路堤邊坡向路堤橫截面寬度中心線延伸至1/5A至3/4A處所占的區(qū)域；剩余的區(qū)域是內(nèi)側(cè)樁的布置區(qū)域；所述外側(cè)樁采用復(fù)合樁，所述復(fù)合樁是由在水泥土樁內(nèi)插入鋼筋混凝土樁構(gòu)成，所述內(nèi)側(cè)樁采用水泥土樁；所述復(fù)合樁的樁徑為500～1500mm，所述復(fù)合樁內(nèi)的鋼筋混凝土樁的直徑為200～300mm；所述水泥土樁的樁徑為300～1500mm，所述復(fù)合樁之間樁間距為1.5～3m，所述水泥土樁之間及所述復(fù)合樁與所述水泥土樁之間的樁間距均為1～2m，且該間距小于所述復(fù)合樁之間間距。

進一步講，本發(fā)明中，所述復(fù)合樁和水泥土樁的樁頂與地基土的上表面平齊，所述地基土上面鋪設(shè)有15～30cm厚的褥墊層。

所述地基土的下面是相對較硬土層，所述復(fù)合樁和水泥土樁的樁底位于相對較硬土層的頂面或者嵌入相對較硬土層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明復(fù)合地基解決了傳統(tǒng)水泥土樁復(fù)合地基外側(cè)樁體容易在較大彎矩下發(fā)生脆性斷裂，從而導(dǎo)致內(nèi)側(cè)樁體依次發(fā)生脆性斷裂，進而導(dǎo)致路堤失穩(wěn)、承載力大大降低的工程問題，同時解決了路堤處理均采用鋼筋混凝土樁或復(fù)合樁時造價較高、不經(jīng)濟的問題以及采用等間距布樁方式時路堤不均勻沉降較大且總沉降控制效果較差、外側(cè)樁體豎向承載力得不到充分利用的問題。由于本發(fā)明復(fù)合地基中的外側(cè)樁采用的是具有較高抗彎承載力的復(fù)合樁，可以抵抗脆性彎曲破壞的發(fā)生，因而，內(nèi)側(cè)樁不必擁有太高的抗彎承載力，所以采用造價相對低廉的水泥土樁，在不降低安全性的情況下滿足經(jīng)濟性的要求。除此之外，外側(cè)復(fù)合樁樁間距較大，各樁的豎向承載力得以較充分發(fā)揮，內(nèi)側(cè)水泥土樁樁間距較小，提高了內(nèi)側(cè)豎向承載力及豎向剛度，保證路堤承載力的同時有效控制了路堤總沉降及不均勻沉降。本發(fā)明復(fù)合地基在路堤邊坡以下范圍內(nèi)的樁基本上是采用復(fù)合樁，而路堤頂面以下范圍內(nèi)的樁基本上是采用水泥土樁，復(fù)合樁之間的樁間距為1.5～3m，水泥土樁之間及水泥土樁與復(fù)合樁之間的樁間距為1～2m，且小于復(fù)合樁之間樁間距，各樁樁頂位于路堤底面處，若地基區(qū)域具有硬土層，各樁樁底支承在相對較硬土層或嵌入相對較硬土層中可以得到較好的嵌固作用。

本發(fā)明復(fù)合地基具有施工簡單、安全性高、適用性強、經(jīng)濟性好的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明復(fù)合地基的豎向剖面圖；

圖2為本發(fā)明復(fù)合地基的平面圖；

圖3為本發(fā)明復(fù)合樁的剖面圖；

圖4為本發(fā)明復(fù)合樁的平面圖；

圖中：1-路堤，2-地基土，3-硬土層，4-復(fù)合樁，5-水泥土樁，6-復(fù)合樁中的水泥土樁，7-復(fù)合樁中的鋼筋混凝土樁。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提出的一種復(fù)合樁-水泥土樁分區(qū)組合式復(fù)合地基，包括外側(cè)樁和內(nèi)側(cè)樁，所述外側(cè)樁和內(nèi)側(cè)樁布置的區(qū)域為路堤1所覆蓋的區(qū)域，其中，所述路堤1包括路堤頂面和路堤頂面兩側(cè)的路堤邊坡，在路堤橫截面上、自路堤邊坡的邊緣至路堤橫截面寬度中心線的距離為A，所述外側(cè)樁布置的區(qū)域是自兩側(cè)的路堤邊坡向路堤橫截面寬度中心線延伸至1/5A至3/4A處所占的區(qū)域；剩余的區(qū)域是內(nèi)側(cè)樁的布置區(qū)域。

所述外側(cè)樁采用復(fù)合樁4，所述內(nèi)側(cè)樁采用水泥土樁5，如圖3和圖4所示，復(fù)合樁4是在水泥土樁6中插入小直徑鋼筋混凝土樁7芯樁后構(gòu)成的一種新型組合樁，其將水泥土樁6直徑大、比表面積大的優(yōu)勢和鋼筋混凝土樁7抗彎、抗剪強度高的優(yōu)勢相結(jié)合，兩者取其長、避其短，達到提高路堤穩(wěn)定性的目的。水泥土樁5具有較高的拉壓剛度及豎向承載力且造價相對低廉。在路堤坡面以下的位置設(shè)置復(fù)合樁4，路堤以下的其余位置設(shè)置水泥土樁5，可以較好地抵抗連續(xù)破壞的發(fā)生，提高了路堤的承載力，并且節(jié)省了一定的工程費用，具有較好的經(jīng)濟性

所述復(fù)合樁4的樁徑為300～1500mm，所述復(fù)合樁4內(nèi)芯樁(即小直徑鋼筋混凝土樁7)的直徑為200～300mm；所述水泥土樁5的樁徑為300～1500mm，所述復(fù)合樁4之間的樁間距為1.5～3m，所述水泥土樁5之間及所述水泥土樁4與所述復(fù)合樁5之間的樁間距為1～2m，且小于所述4復(fù)合樁之間樁間距。本發(fā)明中外側(cè)樁采用具有較高抗彎承載力的復(fù)合樁，樁間距相對較大，可以有效提高單樁抗彎承載力，防止脆性彎曲破壞及其引發(fā)的連續(xù)破壞發(fā)生，其內(nèi)側(cè)樁采用造價相對低廉、成樁簡便的水泥土樁，樁間距相對較小，可以充分發(fā)揮內(nèi)側(cè)樁體承壓及控制豎向變形的特點，在不降低安全性的情況下滿足了經(jīng)濟性及適用性的要求。

所述復(fù)合樁4和水泥土樁5的樁頂與地基土2的上表面平齊，所述地基土2上面鋪設(shè)有15～30cm厚的褥墊層。若所述地基土2的下面是相對較硬土層3，則所述復(fù)合樁4和水泥土樁5的樁底位于相對較硬土層3的頂面或者嵌入相對較硬土層3。

本發(fā)明復(fù)合地基外側(cè)的復(fù)合樁具有很高的抗彎承載力，并且在其達到極限拉應(yīng)變后具有很高的延性，在進入塑性后，不會發(fā)生脆性斷裂也不會突然喪失抗彎及豎向承載力，大大提高了外部樁體的抗彎承載力及安全性，避免了因局部樁體彎曲破壞導(dǎo)致的各樁連續(xù)破壞，有效地提高復(fù)合地基抵抗連續(xù)破壞的能力，大大提高路堤的安全性，同時，在路堤內(nèi)側(cè)的樁體承受彎矩較小、以承受豎向軸力為主，在該部位使用造價相對便宜的水泥土樁，其具有較高的抗壓承載力及彈性模量，可以有效地承擔(dān)豎向荷載、控制豎向變形，因而可在控制路堤沉降的基礎(chǔ)上有效地節(jié)約造價。

與此同時，外側(cè)復(fù)合樁具有較大間距，在節(jié)約造價的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮了各樁的豎向承載力；內(nèi)側(cè)水泥土樁間距較小，提高了內(nèi)側(cè)樁體整體的豎向承載力及豎向剛度，在增強路堤承載力的同時有效控制了路堤沉降，不等間距的設(shè)計方法也可以有效減小路堤內(nèi)側(cè)沉降，適當(dāng)增大路堤外側(cè)沉降，進而減小路堤的不均勻沉降。

盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。