[发明专利]水下大粒径多孔混凝土桩及其复合地基处理方法

权利要求书

1.一种水下大粒径多孔混凝土桩，其特征是，所述混凝土桩的原材料包括胶凝材料（水泥，微硅灰粉）、集料、水和增稠剂，按质量比为：胶凝材料/集料=0.18～0.23，集料采用0%～25%的粒径为5-10mm的碎石搭配75%～100%的粒径为10-20mm的碎石，水和胶凝材料的质量比为0.25～0.35；增稠剂和胶凝材料的质量比为0.02～0.04，胶凝材料包括水泥和微硅灰粉，按质量比，微硅灰粉占水泥用量的0～0.1；桩体所用混凝土孔隙率＞15%，透水系数为5～35mm/s；水下养护条件下抗压强度为8～20MPa，水陆强度比﹥75%；桩体所用混凝土坍落度≥15cm。

2.一种利用权利要求1所述的水下大粒径多孔混凝土桩的复合地基处理方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1确定相关参数，包括地基的加固范围、桩体布置方式、水下大粒径多孔混凝土桩的间距、水下大粒径多孔混凝土桩复合地基加固深度、桩径、桩孔内水下大粒径多孔混凝土的配合比、桩孔内的填料量、水下大粒径多孔混凝土桩顶部碎石垫层的厚度；

步骤2根据步骤1得到的参数，进行施工：

在设置桩体的位置，将套管用导向架固定；套管长度为设计桩长的1.15倍；将套管打入土中到预定的设计深度；然后在套管内投入水下大粒径多孔混凝土直至与套管上口处齐平，边振动边拔管起到地面而成桩；拔管速度为3～10m/min，桩管拔出地面后，确认其复合设计要求后用粒状材料或湿粘土封顶，移机进行下一根桩施工；

步骤3检测桩体的施工质量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是，步骤1所述的地基的加固范围的确定方法如下：加固范围大于基础底面面积并且在基础外缘增加不少于1～3排桩；

步骤1所述的水下大粒径多孔混凝土桩的间距确定方法如下：桩间距不大于水下大粒径多孔混凝土桩直径的4.5倍。

4.如权利要求2所述的方法，其特征是，步骤1所述的桩体布置方法如下：需进行面积﹥1000m²满堂处理时，桩体采用等边三角形布置；对于独立基础或者条形基础，桩位采用正方形，矩形，或等腰三角形布置；对于圆形基础或者环形基础，采用放射性布置。

5.如权利要求2所述的方法，其特征是，步骤1所述的地基加固深度的确定方法如下：

①、当地基持力层的埋藏深度﹤10m时，加固深度为持力层的埋深，桩体下部打入持力层；

②、当地基持力层埋藏深度≥10m时，对于变形控制的工程，加固深度应满足水下大粒径多孔混凝土桩复合地基变形不超过建筑物地基容许变形的要求；对于按稳定性控制的工程，加固深度应大于最危险滑动面的深度；

③、在可液化地基中，加固深度应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2010的有关规定采用；

④、桩长不能小于4m，且不超过30m。

6.如权利要求2所述的方法，其特征是，步骤1所述的桩径确定方法如下：采用沉管法成桩时，直径为0.3～0.8m，饱和粘性土地基应的直径为0.5～0.8m。

7.如权利要求2所述的方法，其特征是，步骤1所述的桩孔内水下大粒径多孔混凝土的配合比确定如下：

所述混凝土桩的原材料包括胶凝材料（水泥和微硅灰粉）、集料、水和增稠剂；按质量比为：胶凝材料/集料=0.18～0.23，集料采用0%～25%的粒径为5～10mm的石灰岩碎石搭配75%～100%的粒径为10～20mm的石灰岩碎石，水和胶凝材料的质量比为0.25～0.35；增稠剂和胶凝材料的质量比为0.02～0.04；根据强度要求和孔隙率要求，实验不同比例的胶凝材料与集料的质量比以及不同的水灰比拌制多孔混凝土；制作边长为15cm的多孔混凝土立方体试件，测试其渗透系数和抗压强度，取满足条件要求的试件的配合比为复合地基桩孔内填料的配合比。

8.如权利要求2所述的方法，其特征是，步骤1所述的桩孔内的填料量的确定方法：桩孔内的填料量等于桩孔体积乘以充盈系数，充盈系数取1.2～1.4；

步骤1所述的水下大粒径多孔混凝土桩顶部碎石垫层的厚度为300～500mm。