后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術的制作方法
【專利摘要】后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術。它是在軟土地基表面鋪設水平向排水體，地基內部施工豎向排水體，豎向、橫向排水體連通形成排水通道；然后在軟土地基中施工剛性樁，樁頂安置注漿囊及鋼筋混凝土樁帽，形成可控支撐體系；當注漿囊被注水、穩壓時，上部荷載作用下注漿囊受擠壓而排水收縮，剛性樁承擔荷載較少，地基土在上部荷載的作用下經過排水固結，承載力得以提高；當注漿囊被注漿、固化后，剛性樁、漿體、樁帽形成剛性支撐從而承擔更多上部荷載，減小地基土的荷載壓力。該技術不僅能充分發揮地基土的承載力，減少剛性樁的用量，減少經濟投入，而且能有效控制工程的后期沉降，減少因沉降過大而導致的上部結構變形和破壞。
【專利說明】后注漿帶帽剛性粧與排水體組合型地基處理技術
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種軟土地基的加固處理技術，能應用于公路、鐵路、土石壩、房屋建筑等工程的地基加固與沉降防治。
【背景技術】
[0002]軟土具有含水量高、孔隙比大、抗剪強度低等特點。要在軟土地基上修建公路、鐵路、土石壩、房屋建筑等工程，必須提高軟土地基的承載力，控制其沉降。目前，軟土地基的加固處理技術很多，常用的有排水固結法、帶帽剛性樁復合地基法等。
[0003]排水固結法通過在軟土層內部及表面設置排水體，消散土體孔隙水壓力，增加土體有效應力，從而提高地基的承載力。但是，軟土排水固結的過程也是收縮變形的過程，排水固結法處理的地基沉降往往很大，較難控制，不適用對沉降或差異沉降較敏感的工程。
[0004]帶帽剛性樁復合地基法通過樁帽將上部荷載大部分轉移到剛性樁，再由剛性樁把荷載傳遞、擴散到深層地基土，其作用類似樁基礎，因而地基的沉降較小。但是，該復合地基的承載性狀基本由剛性樁控制，樁間土的承載力得不到充分發揮，同時，剛性樁的用量大，不經濟。
【發明內容】
[0005]為了克服排水固結法、帶帽剛性樁復合地基法的不足，本發明提供一種組合型地基處理技術——后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術。該技術先期削減剛性樁的承載作用，使地基土排水固結、提高承載力；后期恢復剛性樁的承載作用，達到樁、土共同受力狀態。該技術不僅能充分發揮地基土的承載力，而且在工程后期及運營階段能有效控制地基的沉降。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]—種后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術，其施工方法為:
[0008](I)先平整場地，在軟土地基表面鋪設砂墊層作為水平向排水體。
[0009](2)在軟土地基中施工豎向排水體(袋裝砂井、塑料排水板中的一種)，豎向排水體頂部要進入水平向排水體內，使豎向排水體和水平向排水體相互連通，以利于把軟土內部孔隙水排出地表。
[0010](3)在軟土地基中施工剛性樁(CFG樁、混凝土樁中的一種)，剛性樁頂面低于水平向排水體上表面。
[0011](4)清除樁頂以上排水體埋設注漿囊，注漿囊底面與樁頂接觸，頂面與水平向排水體上表面平齊。
[0012](5)注漿管串聯同一橫斷面內各注漿囊，兩頭延伸至水平向排水體范圍之外，分別接進口閥門和出口穩壓閥門。
[0013](6)鋼筋混凝土樁帽覆蓋于注漿囊及水平向排水體之上，樁帽中心與注漿囊中心對正；樁帽底面積大于注漿囊頂面積，一方面為了保護注漿囊，另一方面為了在后期將上部荷載轉移到剛性樁，發揮剛性樁的承載作用。
[0014](7)在水平向排水體、鋼筋混凝土樁帽之上施工路基、堤壩、建筑基礎中的一種。
[0015]后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術的操作步驟為:
[0016](I)在上部荷載作用前，設定穩壓閥門的出口壓力值，打開進口閥門，通過注漿機把水經注漿管注入注漿囊，直到出口穩壓閥門出水才關閉進口閥門。注漿囊中承壓水可使囊體保持充盈狀態，有利于后期注漿及漿體成型。
[0017](2)在上部荷載作用下，軟土地基通過豎向排水體和水平向排水體進行排水固結，產生固結沉降；剛性樁承載力大、沉降小，在鋼筋混凝土樁帽受力下沉時，剛性樁擠壓注漿囊，水壓超過出口穩壓閥門的壓力限定時排水減壓，注漿囊體積收縮，緩解剛性樁的承載作用。因而，軟土地基因排水固結而有效應力增加，承載力得以提高，剛性樁未阻礙地基土的固結變形。
[0018](3)在上部荷載作用后期，軟土地基的固結度達到設計要求時，往注漿囊內注漿(水泥漿、水泥砂漿中的一種)置換囊內承壓水；在漿體硬化過程中，禁止加載、施工，如需縮短停工時間，可在漿體中摻入速凝劑；漿體固化后，剛性樁、漿體、鋼筋混凝土樁帽連成一個豎向的剛性承載體；隨著軟土地基后期的沉降變形，剛性樁逐漸分擔更多荷載，形成樁、土共同受力狀態，剛性樁承載作用的發揮減輕了樁周土體所受的荷載，限制了軟土地基沉降的發展。
[0019]本發明的進一步方案是:出口穩壓閥門由接頭、內管、外管、螺塞、管蓋、彈簧組成；內管一端通過接頭與注漿管連接，內管另一端連接管蓋和外管；外管管徑大于內管，外管管壁留有出漿(水)口，外管內有彈簧和帶手柄的螺塞；彈簧一端連接管蓋，另一端連接螺塞；螺塞通過螺紋沿外管軸向運動，轉動手柄可以調整彈簧壓縮量，從而設置出口閥門的壓力值，壓力大小應根據樁頂壓力、孔隙水壓力、上部荷載大小、地基土的固結沉降速率等情況來確定。
[0020]本發明的有益效果是，不僅充分發揮地基土的承載力，減少剛性樁的用量，減少經濟投入，而且有效控制工程的后期沉降，減少因沉降過大而導致的上部結構變形和破壞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0022]圖1是本發明實施例的橫斷面布置示意圖。
[0023]圖2是本發明實施例的地基平面布置示意圖。
[0024]圖3是圖1中注漿系統的構造示意圖。
[0025]圖4是圖1中注漿系統的平面布置示意圖。
[0026]圖5是圖1中剛性樁、注漿體、鋼筋混凝土樁帽支撐體系示意圖。
[0027]圖6是圖1中出口穩壓閥門的構造示意圖。
[0028]圖中，1.軟土地基，2.水平向排水體，3.豎向排水體，4.剛性樁，5.注漿囊，6.PVC注漿管，7.注漿軟管，8.進口閥門，9.出口穩壓閥門，10.鋼筋混凝土樁帽，11.路堤，12.手柄，13.螺塞，14.螺紋，15.彈簧，16.出漿(水)口，17.外管，18.管蓋，19.內管，20.接頭，21.注漿機。【具體實施方式】
[0029]實施例為公路工程的地基加固處理，其施工方法為:
[0030](I)在圖1中，先平整場地，在軟土地基I表面鋪設水平向排水體2。
[0031](2)在軟土地基I中施工豎向排水體3，豎向排水體3頂部進入水平向排水體2，保證排水系統相互連通。
[0032](3)在軟土地基I中施工剛性樁4，剛性樁4頂面低于水平向排水體2上表面。
[0033](4)清除剛性樁4頂面以上的水平向排水體2埋設注漿囊5，注漿囊5底面與剛性樁4接觸，注漿囊5頂面與水平向排水體2頂面平齊，如圖1所示。
[0034](5)在圖3中，PVC注漿管6和注漿軟管7串聯同一橫斷面內各注漿囊5，兩頭延伸至水平向排水體2范圍之外，分別接進口閥門8和出口穩壓閥門9，平面布置如圖4所示。
[0035](6)鋼筋混凝土樁帽10覆蓋于注漿囊5及水平向排水體2之上，鋼筋混凝土樁帽10中心與注漿囊5中心對正，鋼筋混凝土樁帽10底面積大于注漿囊5頂面積，平面布置見圖2。
[0036](7)在水平向排水體2、鋼筋混凝土樁帽10之上施工路基11。
[0037]本地基處理技術的操作步驟為:
[0038](I)在路堤11填筑前，設定出口穩壓閥門9的壓力值，打開進口閥門8，通過注漿機21把水經PVC注漿管6和注漿軟管7，注入注漿囊5，直到出口穩壓閥門9穩定出水才關閉進口閥門8和注漿機21，見圖3所示。
[0039](2)在水平向排水體2和鋼筋混凝土樁帽10頂面填筑路堤11，軟土地基I在路堤11重力作用下，通過豎向排水體3和水平向排水體2進行排水固結，產生固結沉降；剛性樁4承載力大、沉降小，在鋼筋混凝土樁帽10受力下沉時，剛性樁4擠壓注漿囊5，水壓超過出口穩壓閥門9的壓力限定時排水減壓，注漿囊5體積收縮，緩解剛性樁4的承載作用。
[0040](3)當軟土地基I的固結度達到設計要求時，打開進口閥門8，通過注漿機21注入水泥漿，置換注漿囊5、PVC注漿管6和注漿軟管7內的承壓水；在水泥漿硬化過程中，禁止加載、施工，如需縮短停工時間，可在水泥漿中摻入速凝劑；水泥漿固化后，剛性樁4、注漿囊5、鋼筋混凝土樁帽10連成一個豎向的剛性承載體，見圖5，剛性樁4的承載能力得到發揮，逐漸分擔更多荷載，從而，減輕了樁周土體所受的荷載，限制了軟土地基I沉降的發展。
[0041]在圖6中，出口穩壓閥門內管19 一端通過接頭20與PVC注漿管6連接，內管19另一端連接管蓋18和外管17;外管17管徑大于內管19，外管19管壁留有出漿(水)口 16，外管17內有彈簧15和帶手柄12的螺塞13 ;彈簧15 —端連接管蓋18，另一端連接螺塞13 ；轉動手柄12，螺塞13通過螺紋14沿外管17軸向運動，調整彈簧15壓縮量，從而設置閥門出口的壓力值，壓力大小應根據樁頂壓力、孔隙水壓力、上部荷載大小、地基土的固結沉降速率等情況來確定。
【權利要求】
1.一種后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術，在軟土地基表面鋪設水平向排水體，在軟土地基中施工設置豎向排水體和剛性樁，其特征是:剛性樁樁頂與鋼筋混凝土樁帽之間設置注漿囊；注漿管串聯同一橫斷面內各注漿囊，兩頭延伸至水平向排水體范圍之外，分別接進口閥門和出口穩壓閥門；上部荷載作用前，把水通過進口閥門注入注漿囊，至出口穩壓閥門出水為止；上部荷載作用后，軟土地基固結度達到設計要求時，把漿體注入注漿囊以置換囊內承壓水。
2.根據權利要求1所述的后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術，其特征是:后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術的施工方法為: (1)先平整場地，在軟土地基表面鋪設砂墊層作為水平向排水體； (2)在軟土地基中施工豎向排水體(袋裝砂井、塑料排水板中的一種)，豎向排水體頂部要進入水平向排水體內，使豎向排水體和水平向排水體相互連通； (3)在軟土地基中施工剛性樁(CFG樁、混凝土樁中的一種)，剛性樁頂面低于水平向排水體上表面； (4)清除樁頂以上排水體埋設注漿囊，注漿囊底面與樁頂接觸，頂面與水平向排水體上表面平齊； (5)注漿管串聯同一橫斷面內各注漿囊，兩頭延伸至水平向排水體范圍之外，分別接進口閥門和出口穩壓閥門； (6)鋼筋混凝土樁帽覆蓋于注漿囊及水平向排水體之上，樁帽中心與注漿囊中心對正，樁帽底面積大于注漿囊頂面積； (7)在水平向排水體、鋼筋混凝土樁帽之上施工路基、堤壩、建筑基礎中的一種。
3.根據權利要求1所述的后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術，其特征是:后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術的操作步驟為: (1)在上部荷載作用前，設定穩壓閥門的出口壓力值，打開進口閥門，通過注漿機把水經注漿管注入注漿囊，直到出口穩壓閥門出水才關閉進口閥門； (2)在上部荷載作用下，軟土地基通過豎向排水體和水平向排水體進行排水固結，產生固結沉降；剛性樁承載力大、沉降小，在鋼筋混凝土樁帽受力下沉時，剛性樁擠壓注漿囊，水壓超過出口穩壓閥門的壓力限定時排水減壓，注漿囊體積收縮，緩解剛性樁的承載作用； (3)在上部荷載作用后期，軟土地基的固結度達到設計要求時，往注漿囊內注漿(水泥漿、水泥砂漿中的一種)置換囊內承壓水；在漿體硬化過程中，禁止加載、施工，如需縮短停工時間，可在漿體中摻入速凝劑；漿體固化后，剛性樁、漿體、鋼筋混凝土樁帽連成一個豎向的剛性承載體；形成樁、土共同受力狀態。
4.根據權利要求1所述的后注漿帶帽剛性樁與排水體組合型地基處理技術，其特征是:出口穩壓閥門由接頭、內管、外管、螺塞、管蓋、彈簧組成；內管一端通過接頭與注漿管連接，內管另一端連接管蓋和外管；外管管徑大于內管，外管管壁留有出漿(水)口，外管內有彈簧和帶手柄的螺塞；彈簧一端連接管蓋，另一端連接螺塞；螺塞通過螺紋沿外管軸向運動，轉動手柄可以調整彈簧壓縮量，從而設置出口閥門的壓力值，壓力大小應根據樁頂壓力、孔隙水壓力、上部荷載大小、地基土的固結沉降速率等情況來確定。
【文檔編號】E02D3/10GK104032726SQ201310067750
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月4日 優先權日:2013年3月4日
【發明者】周志軍 申請人:五邑大學