[发明专利]一种先排水预压后注浆劲芯水泥搅拌桩及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种先排水预压后注浆劲芯水泥搅拌桩及施工方法，特别涉及一种由水泥搅拌桩与注浆后散体材料浆固劲芯同心组合而成的劲芯水泥搅拌桩桩，采取排水固结法与复合地基加固法并用的原则处理软基，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

我国软土地基类别多、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。软土具有含水量大、压缩性高、强度低、透水性差等特点，在软土地基上直接建造建筑物或进行填土时，地基将由于固结和剪切变形会产生很大的沉降和沉降差异，而且沉降的延续时间长，因此有可能影响建筑物的正常使用。另外，由于其强度低，地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求而产生地基土破坏，所以软土地基通常需要采取适宜措施加固处理， 

排水固结法是对天然地基，或先在地基中设置砂井、袋装砂井或塑料排水带等竖向排水体，然后利用建（构）筑物、堤坝等本身重量分级逐渐加载，或在建（构）筑物造前在场地上先行加载预压，使软土中的孔隙水排出，软土逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。排水固结法主要用于解决地基的沉降和稳定问题，为了加速软土固结，最有效的办法是在天然土层中增加排水通道，缩短排水距离，以加速软基的固结，缩短工程的预压期，使其在短时期内达到较好的固结效果，使沉降提前完成；并加速地基土抗剪强度的增长，使地基承载力提高的速率大于施工荷载增长的速率，以保证地基的稳定性。排水固结法是由排水系统和加压系统两个主要部分组成。根据加压和排水两个系统的不同，派生出多种固结加固地基的方法，如堆载预压法、真空预压法、真空联合堆载预压法、电渗法等。由于排水固结法具有造价低、施工工艺成熟等特点，在我国得到广泛应用，但排水固结法具有工期长，地基总沉降大，若预压期不足工后沉降大等缺点。

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。 

目前已有在水泥搅拌桩、预应力管桩等桩间土中打设砂井、塑料排水板等组合应用排水固结法与复合地基法的方法，如排水粉喷桩（2D工法）等，在适宜的工程背景和地质条件下也取得了相对较好的工程效果，但该类方法及单独采取排水固结法均具有在预压期结束后竖向排水体仍具有排水、诱使软土固结、软基沉降的效果，易导致建构筑施工完成后，产生过大的工后沉降。 

同时在实际工程建设中由于设计变化造成施工方案的修改、气候、土地不能按期交付等社会因素、环境因素、资金因素、管理因素的影响，在总工期控制不便的情况下，往往导致需要压缩预压期，进而需要采取地基补强加固或采用轻质材料减轻上部荷载等措施，类似工况下往往导致建设资金的大幅增加。 

总上所述，目前对软土地基的处理措施主要有两种：一类为排水固结预压法，另一类为复合地基方法。在公路工程中，往往考虑造价因素的影响，在一般路段会采用排水预压方法进行软基处理，该工法工期长，需要充分的预压和排水时间，且施工期与工后沉降大，沉降补方量较大。往往在桥头路段采用复合地基方法进行处理，如水泥搅拌桩、预应力管桩、刚柔组合桩等，该方式造价较高，特别当桥头软基深厚时造价尤其昂贵。为了使软土地基处理的方式更加多元化，适合不同地区不同工况下的选择，因此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，将排水固结法与复合地基加固法组合应用，集预压固结、复合地基法两者之长，造价低廉的排水体先后起到排水固结和容纳浆液后形成刚性劲芯的作用，构筑物及路堤施工后仍可动态对软基进行加固的地基处理方法。 

发明内容

本发明的目的在于将排水固结法与复合地基法组合应用，集排水固结与复合地基法两者之长，使造价低廉的排水体先后起到排水固结和容纳浆液后形成刚性劲芯的作用，并实现在较低造价的前提下根据工期和沉降要求对地基进行动态加固。研制一种先排水预压后注浆劲芯水泥搅拌桩及施工方法。 

为了实现上述的目的，本发明采用了以下技术方案： 

一种先排水预压后注浆劲芯水泥搅拌桩，包括水泥搅拌桩、设置在水泥搅拌桩内的竖向排水注浆管和间隔设置在竖向排水注浆管上数量为一个以上的水平排水注浆管，在水泥搅拌桩内设置散体材料劲芯桩，竖向排水注浆管的底部设置预制桩尖。