一種適用于沿海深厚吹填土地基處理的復合樁型結構的制作方法

本實用新型涉及一種適用于沿海深厚吹填土地基處理的復合樁型結構。

背景技術：

我國擁有18000km的海岸線，沿海有遼寧、河北、天津、山東、江蘇、上海、浙江、福建、臺灣、廣東、廣西和海南等12個省、市、自治區，海涂非常發育，開發潛力大。同時，隨著我國沿海城市經濟建設的迅猛發展，沿海地區人口越來越多，對土地的需求量也越來越大，而利用沿海潮間帶淤泥灘地填海造陸則是緩解土地資源緊張局面的有效途徑。據初步統計，新中國成立以來我國已圍海造地約1.2萬公頃，相當于現有灘涂面積的55％，用吹填淤泥填海造陸已成為沿海城市土地開發的重要手段。特別是在港口建設中，一方面，港口后方陸域的形成需要大量的工程填料，另一方面，航道與港池的擴建又需要挖除大量的海底淤泥，若將挖除的淤泥用于填海造陸，不僅能大大降低近海拋泥棄淤對海洋環境的污染，還能夠節約造陸工程成本。

圍海造陸通常采用吹填方式形成，首先建造圍捻工程，將淺海進行合圍，形成固定的吹填區域，然后，將疏浚航道底泥或淺海淤泥與海水以一定的比例混合成泥漿，并用吹管將其輸送至吹填區域，經落淤、泌水、固結后形成陸域，因此，吹填淤泥具有特殊的工程性質——高含水率、高壓縮性、高孔隙比、高靈敏度、結構性差、固結程度低等。吹填土地基一般不能滿足工程需要，必須經過加固處理才能使用。

對于吹填土地基，為滿足地基承載力和變形控制的要求，一般可采用堆載預壓法、真空聯合堆載預壓法、強夯法、水泥攪拌樁、擠密碎石樁、預制管樁、低強度樁復合地基法等，這些工法在吹填土地基中都起到一定的作用，但都有其適用范圍，存在著一定的局限性。堆載預壓受到工期限制，深層水泥土攪拌樁則受到攪拌處理深度和工后沉降等限制，預應力鋼筋混凝土管樁則易受后期地基沉降誘發的樁側負摩阻力作用而出現承載力降低，且受其工程造價的限制，所以常用的地基處理方法并不能同時滿足承載力、變形控制和節約造價的要求。

技術實現要素：

實用新型目的：針對上述現有技術，提供一種適用于沿海深厚吹填土地基處理的復合樁型結構，可滿足承載力和變形控制的要求。

技術方案：一種適用于沿海深厚吹填土地基處理的復合樁型結構，包括預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁及上部褥墊層；所述預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁沿橫向和縱向依次交替間隔布置，所述預應力混凝土薄壁空心方樁的底部打入地基持力層；所述預應力混凝土薄壁空心方樁的上部設置鋼筋混凝土承臺，所述鋼筋混凝土承臺頂面與釘型雙向攪拌粉噴樁頂面處于同一高程，所述褥墊層所述鋪設在預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁的頂部，所述褥墊層中間鋪設鋼塑格柵。預應力混凝土薄壁空心方樁可有效控制上部荷載至下部持力層，進而控制吹填土地基變形量。釘型雙向攪拌粉噴樁較常規水泥土粉噴樁，能夠充分利用土中應力傳遞規律，增強土體上部復合地基強度，大大提高單樁承載力，同時還能提高上部樁體置換率，增大樁間距，節省工程造價。褥墊層設置能夠改善復合地基中預應力混凝土薄壁空心方樁、釘型雙向攪拌粉噴樁以及樁間土的共同作用特性，減少預應力混凝土薄壁空心方樁的應力集中，使得釘型雙向攪拌粉噴樁和樁間土在受荷初期便參與承擔荷載，保證樁土能夠共同承擔荷載。

進一步的，所述預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁的樁位縱橫等間距布置；橫向或縱向成排的釘型雙向攪拌粉噴樁中，相鄰的兩個釘型雙向攪拌粉噴樁的中間位置還設加設有一個釘型雙向攪拌粉噴樁，所述釘型雙向攪拌粉噴樁的長度為吹填土地基厚度的1/3～1/2。

進一步的，所述預應力混凝土薄壁空心方樁的邊長為0.45～0.6m，內徑為0.25～0.35m，樁間距為3.0～3.6m；所述釘型雙向攪拌粉噴樁的上部擴大頭樁徑為0.8～1.0m，所述擴大頭高度4～6m，釘型雙向攪拌粉噴樁的下部樁徑為0.5～0.6m，樁間距為1.5～1.8m。

進一步的，所述預應力混凝土薄壁空心方樁上部的鋼筋混凝土承臺邊長為1.6～1.8m，厚度0.4～0.5m，為現澆或預制的鋼筋混凝土承臺。

進一步的，所述褥墊層采用碎石分兩層進行鋪設，所述褥墊層的厚度不少于50cm，在褥墊層的底部和中間層各鋪設一層所述鋼塑格柵。

有益效果：

1.預應力混凝土薄壁空心方樁處理深度大，能夠加固深層的軟土，從而大幅度地減小地基變形；和預應力管樁相比，相同體積混凝土形成的方樁外表面積大，且由于外形呈方形或多邊角型，在土層中樁體與土的休止角比圓形的表面大的多，使得在同等地質條件下，方樁能獲得更大的承載力。預應力混凝土薄壁空心方樁內部形成的土塞可以進一步提高樁體承載力。在預應力混凝土薄壁空心方樁頂部設置的鋼筋混凝土承臺可以調整樁土荷載分擔比，充分發揮預應力混凝土薄壁空心方樁的高承載力性能。

2.釘型雙向攪拌粉噴樁基于復合地基應力傳遞與承載優化原理，提高上部樁體置換率，重點加固上部附加應力大的軟土層。和普通等截面水泥土粉噴樁相比，釘型雙向攪拌粉噴樁可以增加樁土錨固效果，在保證承載力的前提下，增大樁間距，節約工程造價。

附圖說明

圖1復合樁型橫斷面示意圖；

圖2復合樁型俯視示意圖。

具體實施方式

用于沿海深厚型吹填土地基處理的新型復合樁型，包括預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁及上部褥墊層。預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁樁位依次縱橫等間距間隔設置，隔排設預應力混凝土薄壁空心方樁，且同排的預應力混凝土薄壁空心方樁與釘型雙向攪拌粉噴樁相互間隔設置。橫向或縱向成排的釘型雙向攪拌粉噴樁中，相鄰的兩個釘型雙向攪拌粉噴樁的中間位置還設加設有一個釘型雙向攪拌粉噴樁，并使得復合樁型結構的外層均為釘型雙向攪拌粉噴樁，如圖2所示。

如圖1所示，釘型雙向攪拌粉噴樁的長度為吹填土地基厚度的1/3～1/2。預應力混凝土薄壁空心方樁的邊長為0.45～0.6m，內徑為0.25～0.35m，樁間距為3.0～3.6m；釘型雙向攪拌粉噴樁的上部擴大頭樁徑為0.8～1.0m，擴大頭高度4～6m，釘型雙向攪拌粉噴樁的下部樁徑為0.5～0.6m，樁間距為1.5～1.8m。預應力混凝土薄壁空心方樁上部的鋼筋混凝土承臺邊長為1.6～1.8m，厚度0.4～0.5m；褥墊層的厚度不少于50cm。

本實施例中，預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁在平面上呈正方形布置，樁間距為1.7m，預應力混凝土薄壁空心方樁樁間距為3.4m。預應力薄壁方樁尺寸為0.45×0.45m，內徑為0.25m，混凝土強度等級C80，樁長為38m，打入持力層1m。預應力混凝土薄壁空心方樁頂部采用尺寸為160×160×40cm的現澆鋼筋混凝土承臺，混凝土等級為C30。釘型雙向攪拌粉噴樁樁長為15m，上部擴大頭樁徑為0.9m，高5m，下部樁徑為0.5m，樁長11m。鋼筋混凝土承臺頂面與釘型雙向攪拌粉噴樁頂面處于同一高程。預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁頂部設置褥墊層。預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁上部鋪設50cm的碎石墊層，分兩層進行鋪設，底層和中間層各鋪設一層鋼塑格柵。

適用于沿海深厚吹填土地基處理的復合樁型結構的施工方法，包括如下步驟：

步驟1，在沿海深厚吹填土地基區域確定預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁的樁位，預應力混凝土薄壁空心方樁的樁位和釘型雙向攪拌粉噴樁的樁位沿橫向和縱向依次交替間隔布置，并使得復合樁型結構的外層均為釘型雙向攪拌粉噴樁。

步驟2，預應力混凝土薄壁空心方樁的施工：

預應力混凝土薄壁空心方樁施工從加固區中心向兩側布樁，接樁均采用鋼端板焊接法焊接，焊好的樁接頭在自然冷卻采用靜壓法或者錘擊法開始施打，施工過程中樁身垂直度偏差不大于0.5％，預應力混凝土薄壁空心方樁的底部打入地基持力層，所有預應力混凝土薄壁空心方樁施工完畢后，樁頂高差應控制在15cm以內。

步驟3，釘型雙向攪拌粉噴樁的施工：

釘型雙向攪拌粉噴樁施工從加固區中心向兩側布樁，釘型雙向攪拌粉噴樁上部擴大頭采用四攪兩噴施工工藝，下部樁體采用二攪一噴施工工藝。其中，施工工藝參數為：水泥采用42.5礦渣水泥，水泥摻入量為被加固濕土質量的12％～20％，鉆進速度1.0～1.2m/min，提升速度0.5～0.8m/min，旋轉速度30～50轉/min，鉆進時噴灰壓力0.4～0.7MPa，內鉆桿電流為20～30A，外鉆桿電流為60～100A。

具體施工過程：

(1)粉噴樁機定位；

(2)切土下沉，同時開啟送灰泵向土體噴水泥粉，兩組葉片同時正、反向旋轉下沉，直到擴大頭設計深度；

(3)收縮葉片，兩組葉片同時正、反向旋轉，攪拌機持續下沉，直到設計深度；

(4)提升攪拌，關閉送灰泵，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，至擴大頭底面標高；

(5)伸展葉片，改變內外鉆桿的旋轉方向，將攪拌葉片伸展到直徑900mm；攪拌機提升，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，直到地表或設計樁頂標高以上50cm；

(6)切土下沉，同時開啟送灰泵，向土體噴水泥灰，兩組葉片同時正、反向旋轉切割、攪拌土體，直到擴大頭設計深度；

(7)提升攪拌，關閉送灰泵，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，直到地表或設計樁頂標高以上50cm，完成單樁施工。

步驟4，在每個預應力混凝土薄壁空心方樁頂部采用現澆方法設置鋼筋混凝土承臺。具體施工過程為：先在樁頂綁扎鋼筋籠，設置現澆模板，再進行混凝土澆筑，待混凝土凝固后拆除模板。

步驟5，褥墊層的施工：

在鋼筋混凝土承臺養護7天后，在樁頂鋪設碎石墊層，碎石墊層共分兩層進行鋪設，先在底部鋪設一層鋼塑格柵，再鋪設一層25cm的碎石墊層，經壓路機碾壓后鋪設第二層鋼塑格柵，再鋪設一層25cm的碎石墊層，經碾壓后即完成碎石墊層的鋪設。

本實用新型在滿足地基承載力和變形控制的前提下，為節約工程造價，將預應力混凝土薄壁空心方樁和釘型雙向攪拌粉噴樁聯合應用來處理深厚吹填土地基，形成多元復合地基技術。一方面，預應力混凝土薄壁空心方樁處理深度大，能夠加固深部的軟土層，從而大幅度地減小工后沉降；同時預應力混凝土薄壁空心方樁內部形成的土塞可以提高樁體承載力。另一方面，釘型雙向攪拌粉噴樁基于復合地基應力傳遞與承載優化原理，重點加固上部附加應力大的軟土層，提高上部樁體置換率，解決地基承載力與穩定的問題。同時預應力混凝土薄壁空心方樁頂部設置的鋼筋混凝土承臺可以用來調整樁土荷載分擔比，充分發揮預應力混凝土薄壁空心方樁的高承載力性能。此外，碎石墊層能夠改善復合地基中預應力混凝土薄壁空心方樁、釘型雙向攪拌粉噴樁以及樁間土的共同作用特性，減少預應力混凝土薄壁空心方樁的應力集中，使得釘型雙向攪拌粉噴樁和樁間土在受荷初期便參與承擔荷載，保證樁土能夠共同承擔荷載。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。