[发明专利]粘结力增强式刚柔组合桩及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘结力增强式刚柔组合桩，特别涉及一种由水泥搅拌桩与带扩挤支盘混凝土灌注桩同心组合而成的粘结力增强式刚柔组合桩，可用于公路、市政、机场及堤坝等工程中等深厚软基处理。

背景技术

我国幅员辽阔，地质条件复杂且各地差别较大，软弱地基类别多、分布广；特别是在沿海地区及内地湖河沉积相地区存在着众多复杂的中等深厚软土地基。

我国桩基技术的大量开发始于20世纪80年代，桩基础以其承载力高、稳定性好、随地质条件变化适应性强等特点得到日益广泛的应用。沉管灌注桩又称套管成孔灌注桩，按其成孔方法不同可以分为振动沉管灌注桩、锤击沉管灌注桩和振动冲击沉管灌注桩。沉管灌注桩以其施工设备简单、施工方便、造价低、施工速度快、工期短等优点，在我国得到广泛的应用；我国岩土工程界的前辈们对沉管灌注桩的设计、施工、检测等进行了不懈的努力和探索，自引入我国以来也获得了长足的发展。由于沉管灌注桩为挤土桩，在实际工程应用中受挤土效应及上部施工机械碾压荷载影响易出现断桩，严重影响沉管灌注桩的承载性能，且从目前工程经验来看，断桩位置多为位于桩身上部。目前实际工程应用中，刚性桩桩顶多设置方形或圆形盖板，盖板的设置可有效减少垫层加筋材料的拉力，改善加筋垫层的受力性能，同时可调整桩土荷载分担比、协调桩土共同作用、减小桩顶面的应力集中。盖板常采用现浇和预制两种，目前桩与盖板连接强度低及同心度偏差大等为常见问题，在路堤、堤坝工程中带盖板桩在首层土摊铺及碾压过程中，施工机械的偏心受压易导致盖板与桩脱离，导致带盖板桩承载力明显降低，盖板作用也明显降低。

水泥搅拌桩是通过特制的深层搅拌机械在地层深部就地将软土和水泥强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。水泥搅拌桩按材料喷射状态可分为湿法和干法两种，湿法以水泥浆为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬化时间较长；在适宜的条件下目前湿法应用更为普及。由于水泥搅拌桩具有施工场地要求较低、施工工艺成熟、造价相对较低等特点，在我国得到了广泛应用。但水泥搅拌桩的处理深度浅，采用普通的施工设备国内一般认为仅适用于处理深度小于10～12m的软基。近些年发展起来的双向水泥搅拌桩，通过正反不同速度旋转叶片同时双向搅拌，以及上层叶片的同时更快速的反向搅拌，阻断浆液上冒途径，使水泥浆液就地与土体进行充分的搅拌，保证了成桩质量，特别是深层桩体质量。双向水泥搅拌桩虽较普通水泥搅拌桩，在成桩质量方面有所提高，处理深度有所加大，但难于应用于中等深厚软基处理。双向水泥搅拌桩通过固定叶片和可伸展叶片的设置，在地基内通过正向和反向旋转，根据设计要求形成钉型桩或局部直径扩大桩体的方式，已在工程实践中得到验证。

目前对稳定变形要求较高的工程，常采用刚性桩、刚柔组合桩、长短桩等处理深厚软基；刚柔组合桩是柔性桩（水泥搅拌桩、高压旋喷桩等）内插刚性桩（素混凝土桩、预应力管桩、CFG桩等）的一种软土地基处理技术。刚柔组合桩的加固机理是打设完柔性桩同心插入长度较大的刚性桩，形成刚柔组合桩。利用打设深度较浅、直径较大的柔性桩加大桩身上部的侧表面积和横截面积来增加桩侧摩阻力和获得较大的置换率来提高单桩及复合地基的承载力。刚性桩将部分荷载传递至下部强度较好的持力层，控制复合地基的沉降和差异沉降，克服了柔性桩处理深度有限、桩体下部质量难于保障的难题，同时有效节约了刚性桩的打设数量，降低了工程造价。目前，刚柔组合桩技术以其优越的承载性能、性价比高及较大的应用范围等优点在高速公路、高速铁路、市政、机场、堤坝等软基处理工程中得到了越来越广泛的应用。

目前工程中采用的刚柔组合桩，由于刚性桩与柔性桩接触面抗剪强度不足，导致在某些地质条件下柔性桩与刚性桩在承受较大荷载时

接触面易发生剪切破坏，而此时桩侧摩阻力及端阻力尚未完全发挥。目前已有将刚性桩设置成锥形的方式，提高刚性桩与柔性桩的协同承载性能，提高其承载力的技术，但在设置有锥形刚性桩的刚柔组合桩中，某些截面柔性桩将承担较大的压力，易导致柔性桩因强度不足而过早破坏，近而引起整个刚柔组合桩体的破坏。

总上所述，根据目前的实际情况和技术条件，亟需发明一种在工期、工程投资、工程质量之间能够合理平衡，有效克服沉管灌注桩桩身混凝土灌注质量差及上部易断桩、盖板与刚性桩连接强度差及易脱离、刚性桩与柔性桩接触面抗剪强度低等问题，充分发挥柔性桩与刚性状的特点，将其组合使用加固中等深厚软基的粘结力增强式刚柔组合桩及施工方法。

发明内容