[发明专利]一种提升既有桩基水平承载与抗震性能的施工方法

说明书

本发明公开一种提升既有桩基水平承载与抗震性能的施工方法。该方法采用分层加固的形式，将水泥土加固范围拓展到整个桩基础，大大降低常规既有桩基加固方法的造价与工作量，提升既有桩基的水平承载与抗震性能及安全性，延长其使用寿命，减少拆除和重建过程对原材料与能源的消耗，为既有桩基础的改造升级再利用提供了新方法，并可根据需要随时改变加固形式，具有工程应用和推广价值。

技术领域

本发明涉及软土地基中既有桩基础加固领域，具体涉及一种提升既有桩基水平承载与抗震性能的施工方法。

背景技术

静力或地震荷载引起的桩基侧向位移过大和桩身结构强度破坏而导致的上部桥梁或房屋等破坏的工程事故屡见不鲜，为控制水平受荷桩基的侧向变形和保证桩身结构安全，工程实践中通常采用增加桩的数量或采用更大直径桩基的方法，这大大增加了工程造价和工期。

目前国内外经常采用变截面桩、纤维增强桩、加翼桩等方法来改善桩基的水平承载与抗震性能，每种方法都有一定的适用范围，还未形成统一的标准，但这些方法均不能应用于既有桩基础的改造升级。随着基础设施建设升级，大量既有建构物下桩基需要改造提升其性能后再利用。既有桩基础的升级改造不仅增加桩基数量，还需要扩建既有承台或增加联系梁以保证新建桩基和既有桩基的整体刚度，施工致灾风险骤升。只从提高桩体截面抗弯刚度的角度来改善桩基础的水平承载和抗震性能具有一定的局限性，因为静、动力水平荷载下桩的承载与变形特性是桩土共同作用的结果，不仅与桩本身特性有关，还受桩周土体性质等影响。水平荷载下桩的侧向变形和弯矩主要发生在地表下数倍桩径深度内，因此桩的性状主要由该深度内土体抗力决定，桩身弯矩随荷载增加呈非线性增大，最大弯矩点位置也逐渐向深层发展，桩侧最大土抗力位置与桩身最大弯矩位置基本吻合。地震作用下，桩周土体对柔性桩水平支撑作用明显，土体非线性对桩身弯矩影响显著，极易引起地震放大效应的软土场地中桩土运动相互作用是引起桩基破坏。

通过地基处理方法改良桩侧土的性质，提高桩侧土抗力，大幅度降低桩头位移和桩身最大弯值，抑制场地加速度放大效应，有效降低可液化场地和群桩基础的动力响应，将水泥土加固形式从桩周局部拓展到整个桩基础，进而改善桩基础的水平承载和抗震性能。目前未见水泥土加固提升既有桩基础水平承载和抗震性能的施工方法的相关报道。

发明内容

发明目的：针对现有桩基加固方法不能应用于既有桩基础的改造升级，本发明提供一种提升既有桩基水平承载与抗震性能的施工方法，该方法采用分层加固的形式，将水泥土加固范围拓展到整个桩基础，大大降低常规既有桩基加固方法的造价与工作量，提升既有桩基的水平承载与抗震性能及安全性，延长其使用寿命，减少拆除和重建过程对原材料与能源的消耗，为既有桩基础的改造升级再利用提供了新方法，且具有广阔的工程应用与推广价值。

为了实现上述技术目的，本发采用如下技术方案：

一种提升既有桩基水平承载与抗震性能的施工方法，包括以下步骤：

步骤(1)，探明既有群桩基础下主要拟加固土层的天然含水率，根据拟加固土层的天然含水率与土体液限的比值，确定水泥掺入量；

步骤(2)，加固方式采用分层加固的形式，所述分层加固方式包括水平向加固与深度方向加固，水平向加固范围包括桩基内部和群桩外侧一定范围；

水平向加固时：

根据建筑物的抗震设防烈度，确定群桩外侧水平向加固范围；

深度方向加固时：

根据基桩长径比值，确定分层的层数和层间距；

根据建筑物的抗震设防烈度，确定水泥土厚度；

步骤(3)，安装搅拌法或旋喷法施工机械，自下而上进行水泥土分层加固。

步骤(1)中根据拟加固土层的天然含水率与土体液限的比值确定水泥掺入量步骤具体是：