本發(fā)明涉及一種泥沼地區(qū)高聳構筑物復合基樁施工方法。

背景技術：

在現有技術中由于構筑物高聳，不僅豎向荷載大而集中，而且風荷載和地震荷載引起的傾覆力矩成倍增長，因此要求基礎和地基提供更高的豎向與水平承載力，同時使沉降和傾斜控制在允許的范圍以內，并保證建筑物或構筑物在風荷載和地震荷載下具有足夠的穩(wěn)定性。而且往往在泥沼地區(qū)，土體含水量大、松散對于構筑物基礎不能形成良好的約束，因此，更加增大了高聳構筑物的施工難度。

復合基樁是單樁及其對應承臺面積下的地基土組成的復合承載基樁。復合基樁是由基樁和承臺下地基土共同承擔荷載的樁基礎, 它將樁、土和基礎共同作用的研究成果推廣應用于樁基礎設計。傳統(tǒng)的樁基設計是由樁來承擔全部的上部結構荷載, 這樣設計出來的基礎是安全的, 也是偏于保守。事實上, 很多情況下樁間土會起到一定的承載作用。如果設計中能做到既保證設計安全, 又合理地考慮樁間土的分擔作用, 就可以減少樁的數量，縮小樁基面積。

復合基樁中樁的設計分為摩擦型樁和端承型樁兩種。對摩擦型樁， 由于樁端持力層不太硬，能夠提供較大的變形條件使樁土共同分擔上部結構荷載，因此較適合用于復合樁基。《建筑樁基技術規(guī)范》中提出了摩擦型樁考慮承臺土抗力的四種情況：一是，上部結構剛度較大、體形簡單的建構筑物，由于其可適應較大的變形，承臺分擔的荷載份額往往也較大。二是，對于差異變形適應性較強的排架結構和柔性構筑物基樁，采用考慮承臺效應的復合基樁不致降低安全度。三是，按變剛度調平原則設計的核心筒外圍框架柱基樁, 適當增加沉降、降低基樁支撐剛度, 可達到減小差異沉降、降低承臺外圍基樁反力、減小承臺整體彎矩的目的。四是，軟土地區(qū)減沉復合疏樁基礎，考慮承臺效應按復合基樁設計, 這也是該方法應用的核心。以上四種情況, 在近年工程實踐中的應用已取得成功經驗。對于端承樁，樁端有很好的支承條件, 樁端不能夠提供較大的變形條件使樁土共同分擔上部荷載，因此通常不用于復合基樁。但是, 最新的研究進展表明在基礎和端承樁的樁頂之間安裝變形調節(jié)裝置，該裝置的作用就是在整個筏板體系承擔荷載時, 使筏板相對樁頂發(fā)生向下的位移，從而保證樁土的變形協調，使樁間土的作用得到充分發(fā)揮。

對于泥沼地區(qū)的施工，慣常的思路是首先對土體進行排水或固化處理，然后有利于施工機械的進入。對于其上的地基施工，則需考慮對土體進行有效的固化處理，以保證工程的耐久性和可靠性。土壤固化劑種類眾多，良莠不齊，發(fā)明一種適于在泥沼地區(qū)土體施工的固化劑具有重要意義。在泥沼地區(qū)進行土體固化施工選取固化劑的原則應當是，首先，考慮固化劑加固土壤后，能夠保證其力學性能的實現；其次，固化劑固化土壤后，其處于高濕度和高含水率的環(huán)境中，要考慮固化土壤的耐久性，這樣才能保證工程的耐久性；還有，就是泥沼地區(qū)對于保持生態(tài)環(huán)境具有重要意義，固化劑的選擇和使用還要考慮環(huán)保的要求；最后，還應考慮固化劑獲取的經濟成本，使其更為經濟有效。

本發(fā)明綜合考慮了以上因素，設計一種用于泥沼地區(qū)高聳構筑物的復合基樁施工方法，按照該施工方法形成的基樁可以有效承擔高聳構筑物所面臨的各種荷載，還可以保證使用的耐久性和工程質量的可靠性以及環(huán)保的要求。

技術實現要素：

一種用于泥沼地區(qū)高聳構筑物的復合基樁的施工方法，根據地質情況及構筑物的下部尺寸設計樁的數量，采用四角各設計一根，中間設計1－2根；利用螺旋鉆機在樁位處成孔，成孔直徑大于樁徑的2倍，在土體中拌入固化劑并充分攪拌均勻后回灌入樁孔中；經過3－7天后，在樁位處利用螺旋鉆機成樁孔，樁長為高聳構筑物高度的1/10－1/15，樁孔徑為400－600mm；樁孔形成后下入鋼筋籠，鋼筋籠下部不設箍筋，鋼筋籠就位后，澆入干硬性混凝土；在鋼筋籠內外側下入雙套管，外側套管封閉鋼筋籠與樁孔壁之間的空隙，鋼筋籠內側套管緊貼鋼筋籠；利用重錘通過內套管對干硬性混凝土進行夯擊，并按照規(guī)范達到三擊貫入度要求，在樁端形成擴大頭；灌注混凝土同時提升內外雙套管成樁；在樁頂綁扎鋼筋形成連梁，同時綁扎承臺鋼筋，并在樁頂位置預埋連接件；澆筑承臺、連梁混凝土，承臺的高度大于樁徑，連梁的高度大于承臺的高度，承臺的邊緣超出樁的外側邊緣兩倍樁徑以上。

上述固化劑包括：水泥、海泡石、羥基磷灰石、草木灰、聚丙稀酰胺。組成按照重量比，水泥10-15%，海泡石20-30%，羥基磷灰石15-25%，草木灰20-25%，聚丙稀酰胺15-20%；固化劑的摻入量為加固土體重量的8-20%。

海泡石是一種鏈式層狀結構，其結構單元是由二層硅氧四面體和夾在中間一層的鏡氧陽離子八面體及吸附于晶體層間對水化陽離子構成的。海泡石有巨大比表面積和豐富空隙的特殊結構，決定其具有良好的物化性能、較強的表面吸附和離子交換能力。

羥基磷灰石是一種存在結構孔道的多孔材料，其結構孔道與磷灰石的化學特性對土壤中多數離子具有吸附作用。

該固化劑通過海泡石和羥基磷灰石構建框架，吸附并框住土壤顆粒，通過水泥和聚丙稀酰胺能夠提供膠黏作用，而草木灰能夠很好的融合水泥和聚丙稀酰胺的粘接作用，并且在其發(fā)生電離后能夠有效提高聚丙稀酰胺的粘接效果，從而有效提高了土體固化后的水穩(wěn)定性。而且該固化劑以海泡石和羥基磷灰石為主要成分改善了土體的摩擦性能，增加了對樁身的握裹能力。

利用本發(fā)明施工方法形成的復合基樁具有端承樁和摩擦樁兩種樁型的優(yōu)點，在上部建筑物或構筑物所產生的荷載的影響下，能夠有效的調動樁間土體的作用來共同受力，同時反向連梁與大承臺相結合，且反向梁嵌入承臺之中能夠使得基樁的抗扭轉效果更好，樁端的夯擊產生的大頭不僅使樁的豎向承載力提高，而且通過其抗拔作用能夠抵抗高聳構筑物傾覆。

在施工過程中，本發(fā)明的技術方案采用了雙套管設計，使得樁鋼筋能夠有效伸入到擴大頭中，同時也保證了鋼筋保護層的厚度以及樁體混凝土與周圍土體的有效結合，是樁施工方法領域的創(chuàng)新之舉。

附圖說明

圖1是本發(fā)明施工方法產生基樁的側視圖。

圖2是本發(fā)明施工方法產生基樁的俯視圖。

1－樁，2－承臺，3－連梁，4－鋼筋籠，5－擴大頭，6－預埋件。

具體實施方式

以安裝一組呼稱高57米，重量為43.4噸左右，根開為13.8米的直線輸電塔架為例。該地區(qū)土體含水率為37％，樁周土體為粉質粘土，基樁采用塔架四角各設計一根，中間設計1根；基樁直徑為400mm。

利用螺旋鉆機在樁位處成孔，成孔直徑為1米，在土體中拌入固化劑并充分攪拌均勻后回灌入孔中；然后再利用螺旋鉆機形成樁孔，樁長5米；樁孔形成后下入鋼筋籠，鋼筋籠外徑360mm，鋼筋籠主筋為直徑20mm的螺紋鋼筋，箍筋為直徑10mm的光園鋼筋，主筋底部設有錨固135度錨固彎鉤，彎鉤長度70mm。鋼筋籠下部1000mm范圍內不設箍筋，鋼筋籠就位后，澆入1.5米高C40干硬性混凝土；在鋼筋籠內外側下入雙套管，外側采用壁厚為400mm的橡塑套管，內管為外徑330mm的，壁厚10mm的鋼套管；外側套管封閉鋼筋籠與樁孔壁之間的空隙，鋼筋籠內側套管緊貼鋼筋籠；利用重錘通過內套管對干硬性混凝土進行夯擊，并按照規(guī)范達到三擊貫入度要求；灌注C40混凝土成樁，灌注混凝土同時提升內外雙套管成樁；在5根樁的樁頂綁扎成“”形連梁，連梁斷面尺寸為400mm×600mm；同時綁扎承臺鋼筋，承臺尺寸為16.2m×16.2m并在樁頂位置預埋連接件；澆筑承臺、連梁混凝土，承臺的高度大于樁徑，連梁的高度大于承臺的高度，承臺的邊緣超出樁的外側邊緣兩倍樁徑以上。

上述固化劑的組成是，水泥、海泡石、羥基磷灰石、草木灰、聚丙稀酰胺。組成按照重量比，水泥10%，海泡石30%，羥基磷灰石20%，草木灰20%，聚丙稀酰胺20%；固化劑的摻入量為加固土體重量的15%。

通過取樣測量，固化后的土體隨時間的無側限抗壓強度值如表1：單位MPa