[发明专利]渐变式透水性混凝土—碎石桩、地基、建筑物及方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程相关技术领域，具体的说，是涉及一种渐变式透水性混凝土—碎石桩、地基、建筑物及方法。

背景技术

近二十年来，地基处理技术得到很大发展，其中就包括透水性混凝土桩—碎石桩新型复合地基技术。

复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换。在复合地基技术中，透水性混凝土桩—碎石桩是较为常见的桩基。

在透水性混凝土桩—碎石桩新型复合地基中，碎石桩是透水的，可以加快地基的固结速度，也可减小砂土或粉土地基的液化势；透水性混凝土桩刚度和强度高，具有刚性桩的优点，而且透水性强。因此，透水性混凝土桩-碎石桩新型复合地基技术使复合地基既具有高的承载能力，又具有强的透水能力，防止透水性混凝土桩流浆堵塞失效现象的发生。

现有技术中，存在部分关于透水性混凝土桩—碎石桩技术的相关研究。例如申请号为201310391291.7的中国专利文献提供了一种透水性混凝土桩-碎石桩串联型复合地基及处理方法。该方案中，上部为透水性混凝桩，下部为碎石桩，在施工透水性混凝土桩时，透水性混凝土桩内部的土浆可向下流入到碎石桩内，保证了透水性混凝土桩的高透水性。碎石桩置于桩的底部，底部围压较大，可防止碎石桩的膨胀破坏，提高了碎石桩的强度以及复合地基的承载能力。

但由于透水性混凝土桩和碎石桩材料不同，材料本身的弹性模量不同，导致两种材料的接触面上在承受相同的压力的同时，产生的形变量不同，并且碎石桩的孔隙率大，颗粒间的粘结点和粘结面积减小，容易发生应力集中现象，从而导致桩体损伤破坏。

综上所述，现有技术中对于复合桩基中存在的应力突变造成桩基损坏问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种渐变式透水性混凝土—碎石桩。本发明所提供的桩体通过逐渐改变透水性混凝土桩的集料与水泥的用量比例，以此来避免材料突变面的出现，使桩体复合地基在保证高的承载力和强的透水能力的前提下，能预防应力集中和桩体损伤破坏的发生。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种渐变式透水性混凝土—碎石桩，包括：

桩体；

所述桩体上部为透水性混凝土桩，下部为碎石桩，透水性混凝土桩内部的土浆能够向下流入到碎石桩内；

所述透水性混凝土桩自下至上集灰比逐渐降低。

优选的，所述透水性混凝土桩自下至上依次为第一桩身、第二桩身和第三桩身；

三个桩身的集灰比均不相同。依靠三个不同集灰比的桩身，可以保证桩体整体强度的同时还能够逐步的降低相邻桩身之间应力值变化，以避免从单一混凝土桩身直接过渡到碎石桩身所产生的巨大应力突变。

优选的，所述第一桩身的集灰比为6.2-8.6。

优选的，所述第二桩身的集灰比为大于等于4.9且小于6.2。

优选的，所述第三桩身的集灰比为0.4-0.6。

优选的，所述第三桩身的集灰比为0.49。

在提供上述桩体结构方案的同时，本发明还提供了一种新型复合地基，该地基内具有上述的渐变式透水性混凝土—碎石桩。

作为较佳的方案，本发明还提供了一种建筑物，该建筑物具有地基，该地基中具有上述的渐变式透水性混凝土—碎石桩。

上述的渐变式透水性混凝土—碎石桩，其施工方法为：

A、成型碎石桩；

B、浇筑第一桩身；

C、待第一桩身成型后再浇筑第二桩身；

D、待第二桩身成型后再浇筑第三桩身。

作为另一种情形，本发明还提供了基于上述的透水性混凝土桩-碎石桩新型复合地基处理方法，主要包括如下步骤：

(1)预置排水井排水管，排水管顶端连接自吸泵或真空泵，连接至排水管网，利用抽水使开挖区始终保持干燥状态；

(2)根据地基沉降和承载力要求确定桩径和桩距；

(3)根据桩径、地下水位以及施工条件确定井点的平面布置，由计算或试验确定排水井间距；

(4)在地基表面铺设碎石垫层；

(5)先施工碎石桩，然后再在其上施工透水性混凝土桩；

透水性混凝土桩用长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩或振动沉管灌注成桩方法施工；碎石桩采用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔成桩的方法施工。

图1所示为透水性混凝土抗压强度与孔隙率的关系。由图1可以看出，孔隙率越大，