[发明专利]一种新型软土地区复合桩桥梁抗震基础及其施工方法

说明书

本发明公开一种新型软土地区复合桩抗震桥梁基础，它包括基础支撑桩，所述基础支撑桩为群桩，通过静压法压入软土地基，并对软土地基进行挤密加固，形成刚性桩复合地基；上部结构，所述上部结构用于支撑或者承载桥垮结构；所述基础支撑桩用于支撑上部结构，所述基础支撑桩和上部结构之间通过铺设碎石复合层切断基础支撑桩和上部结构之间的固定连接；所述碎石复合层固定设置在桩顶，上方支撑上部结构。本发明的复合桩抗震基础切断桩基础与上部结构之间固定连接，从而在地震载荷作用下减小桩身弯矩，降低上部结构响应加速度，增大复合基础自振周期。

技术领域

本发明涉及一种复合桩基础，具体涉及一种新型软土地区复合桩桥梁抗震基础及其施工方法。

背景技术

在软土地基上进行工程施工过程中，由于软土地基承载力不足，导致施工难度较大。为确保地基有足够承载力，一般采用桩基础(包括灌注桩、PHC管桩等)。然而，在桩基中由于桩基通常与结构刚性连接(如图1所示)，在地震载荷作用等水平力作用下，桩端抗弯强度较高，往往大幅提高配筋率。

为了抑制桩端弯矩，有学者提出在桩顶与结构之间采用球形滑动铰链(如图2所示)，但桩基隔震效果不理想，作用于桩身的惯性力仍然较大。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种上部结构与桩基础完全分离的抗震基础，能有效减小地震载荷作用下加速度响应，降低桩基础地震载荷弯矩的新型软土地区复合桩抗震基础及其施工方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种新型软土地区复合桩桥梁抗震基础，它包括基础支撑桩，所述基础支撑桩具有多根打入桩并，其钻入软土地区内对软土地区进行加固，并与该既有软土共同形成刚性桩复合地基；上部结构，所述上部结构用于支撑或者承载桥垮结构；所述基础支撑桩用于支撑上部结构，所述基础支撑桩和上部结构之间通过铺设碎石复合层切断基础支撑桩和上部结构之间的固定连接；所述碎石复合层固定设置在基础支撑桩顶，上方支撑上部结构。

进一步的，所述碎石复合层外侧通过土工布包裹，避免上部结构发生沉降。

本发明还公开一种新型软土地区复合桩抗震基础施工方法，包括以下步骤：

S100，先将基础支撑桩顶底面以上处理范围内的软弱土层挖除，土工布碎石袋垫层底面与桩顶铺设在同一标高；

S200，开展了土工布袋碎石垫层桩基础数值计算，选取周期模型长宽高为81m×13.5m×12m，设计桩径为1m桩长10m，桩间距为3m，土工布袋碎石垫层为9m×4.5m×1.5m；

S300，采用高强经编土工布袋，参考土工布规范GB/T17639-2018，选用18T/m高强经编土工布，土工布袋长宽为1000mm×500mm，土工布袋充填厚度为300mm；

S400，分层铺设，错缝搭接，搭接长度不得小于土工布袋长度的1/3，土工布袋充填砂石材料选用碎石、卵石、基础砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑(粒径小于2mm的部分不应超过总重的45％)，且应级配良好，土工布袋充填砂石材料密实度不低于95％，以确保其具有良好的振实加密性能；

S500，顶层土工布碎石袋铺设完毕后找平，继续下一步工序。

综上所述本发明具有以下有益效果：本发明的复合桩抗震基础切断桩基础与上部结构之间固定连接，从而在地震载荷作用下减小桩身弯矩，降低上部结构响应加速度，增大复合基础自振周期，特别是由于土工布碎石袋垫层影响，复合地基中桩顶处的弯矩大幅降低，抑制了上部结构加速度响应，从而减小上部结构截面面积或钢筋配筋率；同时由于土工布碎石袋垫层刚度相对较低，在地震水平载荷作用下降低了整个结构的转动刚度，又由于土工布碎石袋垫层阻尼作用，降低建筑结构的响应加速度，从而大幅降低桩身弯矩，特别是桩头部位弯矩。

附图说明

图1为刚性桩连接结构示意图；