[发明专利]一种CFG芯砂石组合桩、其构成的复合地基及施工方法

说明书

本发明公开了一种CFG芯砂石组合桩、其构成的复合地基及施工方法。CFG芯砂石组合桩包括CFG芯以及包裹CFG芯的砂石外壳，其中砂石外壳由砂和碎石按体积比1～2：1组成。CFG芯砂石组合桩复合地基，其特征在于，包括软土地基、打入软土地基的CFG芯砂石组合桩、以及填筑在CFG芯砂石组合桩和软土地基上方的褥垫层，所述的褥垫层中设有土工格栅。本发明还公开了其施工方法。本发明具有施工简便、成桩速度快、施工期间桩间土中超静孔隙水应力消散迅速，土体强度恢复快，缩短工期，工后沉降小，利用工业废料降低工程造价等特点，经济效益和社会效益显著。

技术领域

本发明涉及一种地基处理方法，具体涉及一种加固软土地基的CFG(水泥粉煤灰碎石)芯砂石组合桩、及其构成的复合地基和施工方法。

背景技术

软土具有压缩性高，抗剪强度低、渗透性小、承载能力差等特点。软土地基处理方法按原理分主要有提高土的密度，用其它材料代替软弱土或掺到土中，改善土中的应力状态三种。砂石桩存在天然软土强度低时桩连续性差、承载力小、施工期间易失稳等问题；CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-ash Gravel Pile)的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，在荷载作用下，土体和CFG桩增强体共同承担上部荷载，CFG桩可使复合地基承载力提高，变形减小，但其施工期间超静孔隙水压力消散较慢，工后沉降量大，且施工期间打桩时产生过大的超静孔隙水压力往往导致邻近新成桩桩体发生断裂。实际工程，有些软土场地的地层情况复杂，需要同时解决软弱及沉降、固结、液化等问题，还要考虑到施工工期的要求，采用单一的地基处理方法往往达不到预期的效果和施工工期的要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种利用砂石外壳提供孔隙水的渗流通道，加速施工期软土中孔隙水的排出、加快软土固结、减少工后沉降和CFG芯强度高增加施工期土体稳定、芯体可利用工业废料粉煤灰作为掺和料降低造价两者优势处理软土地基的CFG芯砂石组合桩复合地基及其施工方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

本发明所述的CFG芯砂石组合桩，包括CFG芯以及包裹CFG芯的砂石外壳，其中砂石外壳由砂和碎石按体积比1～2：1组成，该配比可得到较好的砂夹碎石混合颗粒级配。

所述的砂为中砂或粗砂，碎石的粒径为5～20mm。该规格的砂和碎石为常规工程用料，容易获得原材料，降低工程费用。由该两种原材料按上述配比构成的混合料可增加涂抹区的渗透性，又可起到反滤层的作用，有利于孔隙水的排出。

所述的CFG芯为直圆柱状，砂石外壳的横截面为环形，且与CFG芯同心布置。

所述CFG芯的底面直径为40～50cm，砂石外壳的厚度为5～10cm。该桩型尺寸所用机械设备无须专门研制，对现有桩基设备稍加改造即可，降低机械费用投入。如果CFG芯直径过小，易产生混合料离淅，不利于成桩和强度的均匀性；CFG芯直径过大会增加桩机功率，增加机械成本，且桩间距会被动加大，增大排水路径，不利于软土排水。砂石厚度如果过小形成不了排水通道，不利于软土排水。

本发明还提供了一种CFG芯砂石组合桩复合地基，包括软土地基、打入软土地基的CFG芯砂石组合桩、以及覆盖在CFG芯砂石组合桩和软土地基上方的褥垫层，所述的褥垫层中设有土工格栅。

砂石壳材料填料量，通过现场试验确定，估算时，可按设计体积乘以充盈系数确定，充盈系数可取1.2～1.4。

所述褥垫层的填充物为砂、碎石或砂石混合料；其中砂为中砂或粗砂，碎石的粒径为5～20mm，砂石混合料中砂和碎石的体积比1～2：1。该规格的砂和碎石为常规工程用料，容易获得原材料，降低工程费用，该配比可得到较好的砂夹碎石混合颗粒级配，易于填充密实。

所述褥垫层的厚度为50～70cm，夯填度≤0.9。该厚度可有效协调桩与桩间土共同承担上部荷载，充分发挥二者的承载能力。