[发明专利]软土地基LCSG桩与真空预压联合处理方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明属于软土地基处理领域，涉及一种软土地基长芯混凝土复合碎石桩（Long-Concrete Short-Gravel桩，以下简称“LCSG桩”）与真空预压联合处理方法及其装置。

背景技术：

目前，沿海地区越来越多的高层建筑、高速公路、机场、码头、厂房、仓库、油管等构筑物修建在深厚的软土地基上。这类构筑物承受的上部荷载很大，并且对沉降非常敏感。沿海软土地基通常具有含水率大、孔隙比大、强度底、固结速度慢等特点；有的则在动力荷载作用下容易产生液化，丧失承载能力。上部构筑物施工完毕后，软土地基通常会有一个历时3至5年甚至更长时间的竖向沉降和侧向变形过程，这将严重影响上部构筑物的使用，有必要对天然软土地基进行加固处理。

大面积加固软土地基通常采用堆载预压法和真空预压法，这两种方法均能使地基强度提高、并提前完成一定的沉降量。堆载预压法是在构筑物建造使用之前，通过临时堆填堆载材料增加土体总应力，进而对地基施加预压；但其需要大量的土体、块石等堆载材料，且容易在靠近地表处产生较大的侧向变形导致地基失稳，在实际工程的推广应用中受到了一定的限制。真空预压法是通过抽真空，在土体总应力不变的情况下降低孔隙水压力、增加土体有效应力，靠内外压力差产生预压效果，将土中的孔隙水排出；但其预压力一般在80kPa左右，预压效果偏小，工期较长，也不能满足上部构筑物的使用要求。无论是堆载预压还是真空预压，它们对软土地基承载力的提高均是有限的，很多情况下无法满足上部较大荷载或特殊使用功能的要求。

发明内容：

为弥补传统真空预压地基处理方法的不足，本发明的第一方面目的是提供一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置，其特征在于：包括由若干LCSG桩组成的桩基层，所述的LCSG桩包括混凝土桩芯，以及设置于混凝土桩芯外围的碎石桩套，水平垫层设置于桩基层的上方，真空预压系统设置于水平垫层的上方。

进一步地：

所述的LCSG桩，混凝土桩芯的长度大于碎石桩套的长度。

混凝土桩芯的直径为0.4m、长度为20.0m，碎石桩套的直径为0.5m、长度为12m，LCSG桩之间的间距为2.5m。

混凝土桩芯的直径为0.6m、长度为30.0m，碎石桩套的直径为0.8m、长度为20m，LCSG桩的间距为3.0m。

所述的水平垫层采用中砂或者粗砂，水平垫层厚度为0.3～0.5m，在整个地基范围内铺设。

真空预压系统包括真空预压管路及密闭装置、真空泵，真空预压管路及密闭装置铺设于水平垫层的上方，真空泵与真空预压管路相连。

所述的真空预压管路采用外包90g/m²无纺土工布的滤管，所述的密闭装置采用工厂热合一次成型密封橡胶膜或者PVC密封膜。

所述的真空泵采用射流真空泵，每台射流真空泵控制面积为800m²，在密封膜下真空度持续10天达到80 kPa以上。

本发明另一方面提供一种软土地基LCSG桩与真空预压联合处理方法，包括以下步骤：

1、在软土地基表面铺设水平褥垫层；

2、在铺设好水平褥垫层的软土地基上，采用沉管法在同一位置先后施打不同深度的碎石和混凝土，形成碎石桩套和混凝土桩芯，碎石桩套围绕在混凝土桩芯的上部外侧，形成LCSG桩；LCSG桩依次打设完成后，逐桩补足地表的水平垫层；

3、在水平垫层上铺设真空预压管路及密闭装置，并通过真空泵进行真空预压加载，预压加载完成后，完成地基处理工作。

进一步地：

步骤2中：所述的打设LCSG桩，先通过沉管法打设碎石桩至其设计标高；再通过沉管法在原位打设混凝土桩芯至其设计标高，同时把先打设的碎石桩体挤成环绕在混凝土桩芯上部周围成圆环形桩套，组成LCSG桩。

本发明的有益效果为：本发明的LCSG桩体具有承载、限制侧向变形、竖向加筋、防止液化的作用，同时对地基土有挤密作用，其碎石桩套兼作真空预压的竖向加压通道，减少了传统真空预压的竖向排水体施工程序；水平垫层主要具有传递表层真空压力和调整桩与桩间土应力分布的作用；真空预压主要具有预压固结、加速排水、减少工后沉降的作用。本发明具有控制总沉降、减小侧向变形、防止液化、消除快速加载引起的地基剪切破坏等作用；设备简单、降低成本并能合理的缩短建设工期。

附图说明：

图1是本发明软土地基LCSG桩与真空预压联合处理装置的示意图。