[发明专利]大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基及处理方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基及处理方法。

背景技术

砂桩复合地基是软土地基常用的一种处理方法，多用来加固砂土，粉土地基。可以使地基的承载力增加，沉降量减小，防止地震液化的发生，同时亦可以增大软弱粘性土的整体稳定性。但砂桩单桩承载力和复合地基承载力较低。砂桩等复合地基的破坏多数是桩体先破坏，之后才是复合地基的全面破坏，桩体的破坏大多是桩体的膨胀破坏。这是因为在荷载的作用下，位于地表浅层的桩周土体提供的围压过小，不足以约束桩体抵抗竖向荷载并且保持几何形状不变，此时桩体就有可能突破侧向压力的不足的薄弱点而引起桩体膨胀破坏，无论上部基础刚度大小，当围压不足时，散体材料桩都可能发生桩体膨胀破坏。如果在散体材料周围提供足够的围压，对散体材料进行约束，散体材料桩的力学性能将会得到很大改善。

在散体材料桩复合地基中，因为桩体本身抵抗侧向变形的能力很小，所以这类复合地基在竖向受到荷载作用后会产生径向变形，散体材料桩要依靠桩间土体提供水平径向力来限制这种变形发生。桩周土体能够提供一定的径向约束，可保证砂桩能够在一定限度能发挥其强度，但桩周土体本身抵抗水平位移能力有限，施工时对桩周土体的扰动会减弱土体的径向约束作用。如果在散体材料周围施加径向约束，散体材料桩的变形性能和复合地基的变形也会得到很大改善。

目前有研究用多孔混凝土结构物进行地基加固。但普通多孔混凝土结构物施工比较困难，因为普通新拌多孔混凝土内水泥浆将会与骨料分离，同时多孔混凝土振动时骨料与水泥浆也容易发生离析，导致水泥浆堵塞混凝土内部分孔隙，使桩体失去排水效果。若改变多孔混凝土的性能，使多孔混凝土能够在水下的环境下浇筑成型而不发生离析，则为施工带来很大方便。

发明内容：

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基及地基处理方法，该复合地基既有较高的承载能力，又具有较强的透水性能，在散体桩桩体外围应用的水下抗分散自流平大粒径多孔混凝土具有水下不离析，自流平性能，施工可操作性强。

本发明涉及的技术目的有：适于大粒径多孔混凝土-砂芯桩体设计；大粒径多孔混凝土桩-砂芯桩复合地基桩体布置，大粒径多孔混凝土桩-砂芯石复合桩复合地基施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基，包括桩体，所述桩体外部结构为大粒径多孔混凝土，大粒径多孔混凝土包裹内部的砂芯，所述桩体的直径为0.4～0.6m，桩体内部砂芯直径为0.2～0.4m，桩体桩距为3-5倍桩径，桩长为4～30m；所述大粒径多孔混凝土抗压强度不低于5MPa，渗透系数不低于5mm/s，大粒径多孔混凝土孔隙率大于20%。大粒径多孔混凝土，包含以下原材料：集料、水泥、矿物掺合料、水和增稠剂；按质量比，水泥与矿物掺合料之和/集料=0.19～0.23；所述矿物掺合料为微硅灰粉和纳米碳酸钙；微硅灰粉占水泥的0%～10%；纳米碳酸钙占水泥的0～1%，增稠剂占胶凝材料的2%～4.5%；集料为粒径为5-20mm的级配碎石；水与胶凝材料的质量比为0.25～0.35。

一种大粒径多孔混凝土的制备方法，主要工序为称量配料和搅拌,步骤如下：

1）计量方法：水泥，水，集料，微硅灰粉，纳米碳酸钙、增稠剂均按质量计量；

2）搅拌：水下大粒径多孔混凝土采用三步法进行搅拌首先将集料、微硅灰粉、纳米碳酸钙、增稠剂和总用水量质量比为25%的水混合搅拌1min；然后将水泥和总用量30%的水加入到拌合物中搅拌1min；最后将总用量质量比为45%的水加入拌合物中搅拌1min；

3）搅拌完毕后即可出料，运输，使用；多孔混凝土浇筑时间应在混凝土拌合时第一次加水时间开始计时的1小时之内。

所述桩距对粉土或沙土地基，桩距不大于桩径的4.5倍；对粘性土地基不大于桩径的3倍。

所述桩体采用正方形、矩形、三角形或放射性布置。

上述的大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）确定地基的加固范围、桩体布置方式、大粒径多孔混凝土-砂芯桩的间距、大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基加固深度、桩径、桩孔内的填料量、大粒径多孔混凝土-砂芯桩顶部碎石垫层的厚度；