[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

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种水下大粒径多孔混凝土桩及其复合地基处理方法。

背景技术

多孔混凝土是混凝土实体部分骨架和一系列相连通的孔隙构成的具有透水透气功能的混凝土。现有多孔混凝土集料多用颗粒直径为5～10mm的碎石构成，有研究表明当多孔混凝土集料粒径范围在5～10mm且级配不良时，多孔混凝土的孔隙率较低，当一定体积的富含泥浆的流体通过多孔混凝土后，多孔混凝土的连通孔隙会产生堵塞，透水效果会大大折减，严重时，多孔混凝土会失去透水效果。

此外，新拌制的普通多孔混凝土不具备水下抗分散，抗冲刷性能，在利用普通多孔混凝土材料对地基进行处理时，新拌制的多孔混凝土中水泥浆在有地下水的环境下会与骨料发生离析进而堵塞多孔混凝土中的连通孔隙，堵孔发生后，多孔混凝土将会失去透水效果。

普通多孔混凝土一般坍落度很小或者没有坍落度，桩体采用多孔混凝土时，为了保证多孔混凝土密实成型，不出现断桩，缩径等现象，拔管速度不能太快。沉管灌注桩成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.2m/min～1.5m/min左右，当遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。振动沉管过程中振动过多会带来两种不良后果：1）新拌制的多孔混凝土中骨料与水泥浆在外力的干扰也会发生分离，导致多孔混凝土局部孔隙被水泥浆堵塞从而导致整个桩体结构失去排水功能，也会削弱多孔混凝土桩单桩承载力和复合地基承载力；2）过分扰动桩周土体，不利于单桩承载力和复合地基承载力，也不利于多孔混凝土桩的排水，因为受扰动后的土体的渗透系数要变小。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种水下大粒径多孔混凝土桩及其复合地基处理方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种水下大粒径多孔混凝土桩，所述混凝土桩的原材料包括胶凝材料、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。

一种利用水下大粒径多孔混凝土桩的复合地基处理方法，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。

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所述的桩体布置方法如下：需进行大面积（﹥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。

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。

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不大（﹤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较大（≥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。