[发明专利]一种局部包裹式填振-装配型碎石桩构造及施工方法

说明书

一种局部包裹式填振‑装配型碎石桩构造及施工方法，以有效避免桩身上部在较高压应力与较软弱地层约束作用下发生较大侧向鼓胀变形与破坏，利于成桩质量控制，施工速度快、效率高，更好地发挥碎石桩地基处理技术的优势。碎石桩桩体包括下部非包裹段和包裹段，包裹段由叠置的包裹单元桩段竖向装配挤压排列而成，各包裹单元桩段由围束笼结构、高强土工布袋和填充于其内的碎石料构成。围束笼结构由高强土工格栅和扁平土工棒构成，高强土工格栅弯曲呈环状，其环向两端与扁平土工棒固定连接。高强土工布袋设置于围束笼结构内，或者在围束笼结构外包裹围束笼结构外侧壁和底部。

技术领域

本发明涉及土木工程，特别涉及一种局部包裹式填振-装配型碎石桩的构造及相应的施工方法。

背景技术

碎石桩作为一种地基处理方式，在工程中得到广泛应用，其不仅能提高地基承载力、减小地基沉降，还能作为排水通道加快土体固结。但碎石桩自身是散体材料，需要桩周土体提供一定的围压来维持桩体成型，因此在软土地基中有时应用困难，特别是桩长较大且填方较高时，更是难以在实际工程中应用。

在碎石桩外围包裹一层土工合成材料，既保留了碎石桩可以作为排水通道、取材便利和造价较低等优点，又因为土工合成材料的包裹围束，为碎石桩提供了部分径向约束作用，减小了碎石桩对周围土体性质的依赖性，同时有利于提高复合地基承载力与减小沉降量。这种改善后的碎石桩称为包裹式碎石桩或土工织物散体桩。但由于发生鼓胀破坏时，在上部荷载作用下，桩顶附近一定深度范围内碎石桩发生显著径向变形，变形过大导致单桩承载力大大降低从而造成桩体失效，故对于传统的土工合成材料整体包裹碎石桩，当桩身长度较大时，桩体下部周围的土工格栅并不能发挥应有作用，造成土工格栅材料浪费；另一方面，由于桩体上部鼓胀侧向挤压作用明显，常有可能超过土工格栅的抗拉承载力，使土工格栅产生破坏而导致约束作用失效。同时，土工格栅的孔隙存在可能造成桩体碎石材料在振动成桩施工过程中从其孔隙中挤出，不利于整体结构的施工控制。

鉴于传统的包裹式碎石桩的以上缺点，对此结构有待进一步改进，以获得更好的竖向荷载传递与增强复合地基工程性质的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种局部包裹式填振-装配型碎石桩构造，以有效避免桩身上部在较高压应力与较软弱地层约束作用下发生较大侧向鼓胀变形与破坏，利于成桩质量控制，施工速度快、效率高，更好地发挥碎石桩地基处理技术的优势。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种局部包裹式填振-装配型碎石桩构造，碎石桩桩体包括下部非包裹段和包裹段，其特征是：所述包裹段由叠置的包裹单元桩段竖向装配挤压排列而成，各包裹单元桩段由围束笼结构、高强土工布袋和填充于其内的碎石料构成；所述围束笼结构由高强土工格栅和扁平土工棒构成，高强土工格栅弯曲呈环状，其环向两端与扁平土工棒固定连接；所述高强土工布袋设置于围束笼结构内，或者在围束笼结构外包裹围束笼结构外侧壁和底部。

本发明所要解决的另一技术问题是提供上述一种局部包裹式填振-装配型碎石桩构造的施工方法，该方法包括如下步骤：

①平整场地地面，测量放线定桩位，桩机就位；

②振动沉管入土至设计桩底标高，其间沉管的管底端口始终保持闭合状态；

③通过竖向升降式进料斗从沉管的管顶端口添加碎石料入沉管内，并陆续打开管底端口、适度拔管与振动成桩作业，采用强振模式连续施工至围束笼结构包裹段底面标高；

④将碎石填料填入预先制作完成的单元围束笼结构内，形成包裹单元桩段，通过竖向升降式进料斗从管顶端口将其吊入沉管内至当前桩顶，适度拔管并采用弱振模式加强该包裹单元桩段成桩质量，完成后以同样方法进行下一个包裹单元桩段施工，如此反复，进行包裹单元桩段竖向装配式施工，直至成桩到设计包裹段顶部标高；

⑤桩体填筑完成，振动拔出沉管；