專利名稱：加固厚覆蓋層深埋軟土層變徑塑料套管混合樁及成樁方法
技術領域：
本發明涉及一種處理軟土地基的樁型，特別涉及一種加固厚覆蓋層深埋軟土 層的變徑塑料套管混合樁及其成樁施工方法。
背景技術：
在路基工程中，經常會遇到上部具有厚覆蓋層(5 10m以上)、下部為深埋 軟粘土的地基，比如浙江錢塘江兩岸沖海積平原區(杭州灣南岸，蕭山、紹興、 余姚等地區比較常見)，表部一般為粉土、粉砂層，厚度一般大于10m,其下為 軟土層。其中上部覆蓋層有時候為地質條件相對比較好、密實的粉砂、砂、粉土、 粘土等， 一般不需要特別處理；但有時候雖然為粉土，但壓縮性仍然比較大，典 型的如錢塘江兩岸分布的厚層粉土層，為全新統沉積，部分為近代沉積或人類圍 堤堆積，表層部分土體天然孔隙比大，標準貫入擊數低，結構松散，Ip為7~10 之間。另外，若上部砂或粉砂層為容易液化地基，在抗震設計時，需要進行抗液 化處理。下部為深埋軟粘土淤泥或淤泥質土，厚度大，強度低，透水性差。這 種厚覆蓋層深埋軟土地基，在填土較高的地段一般需要進行地基處理，若不處理， 將會有較長時間的沉降變形，會有不同程度的工后沉降變形。這種地基若深埋軟 土厚度大(超過10~15m)時，在橋頭結構物附近填土較高的路段，還應采用剛 性樁進行處理。這是因為下部軟土部分通過排水預壓一般處理效果差、次固結大， 難以滿足工后沉降要求；而采用粒料樁方式雖然對上部覆蓋層有較好的振動致密 和加速排水固結作用效果好，但下部軟土強度低、成樁質量無法保證，排水路徑 長， 一般也不采用；水泥攪拌樁加固方案一方面處理深度達不到要求，而且上部 較密實的土層施工難度很大， 一般也不合適。所以最后往往需要剛性樁如預應力 管樁、塑料套管混凝土樁進行處理。但是，剛性樁往往費用很高，特別是這種具 有厚覆蓋層的情況下，上下土層全部采用統一的剛性樁有些浪費，其實對于上部 覆蓋層往往可以不處理、或者采用粒料樁進行振動致密和排水預壓處理是最合理 和經濟的，甚至采用排水板處理即可。當然，對于下部深埋軟土部分采用剛性樁 處理則是比較合理的。因此根據這種情況，若能開發一種施工方便可靠，上部采用粒料樁、下部采用剛性樁的混合樁型技術對于這種深埋軟土地基則是非常合理
和經濟的地基加固技術，變徑塑料套管混合樁就是針對這種特定地基開發的一種
新型地基處理技術。

發明內容
本發明的目的就在于提供一種加固厚覆蓋層深埋軟土層的變徑塑料套管混 合樁及其成樁加固方法。
本發明的技術方案
一種加固厚覆蓋層深埋軟土變徑塑料套管混合樁，其特征在于該混合樁的樁
身上部位于厚覆蓋層i中采用粒料樁，樁身下部位于深埋軟土層n中采用剛性 樁，其中粒料樁由小直徑塑料套管2中填入粒料i，不進行注漿，形成豎向排水
體，剛性樁由大直徑塑料套管4內填入粒料1并通過注漿管注入漿液，形成漿固 粒料樁體7，大、小直徑塑料套管的變徑處用變徑塑料套管接頭3連接，大、小 直徑塑料套管各自的接管采用對應尺寸的接管連接，大直徑塑料套管4的下端插 入套管插口 10中與樁尖9固定連接，小直徑塑料套管2和大直徑塑料套管4的 管壁上均勻分布有開孔5，塑料套管外圍包扎土工布或濾布6,在樁體外圍為樁 周漿液擴散區8。
上述的樁尖9為擴大預制混凝土圓錐形樁尖，中央設有PVC材料制作的套 管插口 10,其外圍有一凹圓環ll,或者設計為臺階式的平臺12。
上迷的土工布或濾布6，定間距包裹在塑料套管開孔5處，或者將套管外圍 全部包扎。
上述的粒料l為碎石、砂礫、粉煤灰、建筑碎石塊、建筑垃圾或鋼渣。
加固厚覆蓋層深埋軟土層的變徑塑料套管混合樁的成樁方法的施工步驟如
下
(1)用專用模具預制混凝土樁尖9，該樁尖為圓錐形，中央設有套管插口 10，
其外圍有一凹圓環11或平臺12; (2 )打設前通過靜力觸探原位測試手段詳細探明厚覆蓋層I深度，深埋軟土層
II深度；
(3 )根據厚覆蓋層I深度和深埋軟土層II深度來設計樁長搭配大、小直徑塑料 套管4和2，并采用變徑塑料套管接頭3連接，大、小直徑塑料套管各自的接管采用對應尺寸的專用接頭連接； (4 )準備略長于設計樁長的變徑塑料套管，且塑料套管壁根據設計要求按間距
開孔5,在開孔處定間距包扎或者將套管外圍用土工布或濾布6全部包裹； (5 )將外圍外包土工布或濾布6的帶孔的大直徑塑料套管4的下端插入套管插
口 10中與預制樁尖9連接，形成上部開口的半封閉空間；
(6) 提升打設機沉管口，用繩子將連接好樁尖9的大、小直徑塑料套管4和2 插入沉管中；
(7) 開啟打設機，對準樁位，將塑料套管打設至設計樁深，然后上拔沉管，大、 小塑料套管4和2及樁尖9留在地基內；
(8 )下注漿管，并向深埋軟土層II部分的大直徑塑料套管4內投放粒料1;
(9 )通過注漿管向大直徑塑料套管4中進行注漿至深埋軟土層II頂(即厚覆蓋 層低)有漿液冒出后，開始拔注漿管，邊拔管邊注漿，并頂部補填粒料， 深埋軟土層II部分大直徑塑料套管4內粒料1通過漿液滲透形成漿固粒料 樁體7;
(10) 向厚覆蓋層I部分小直徑塑料套管2內投放粒料1，不注漿，形成豎向排 水體；
(11) 按設計的樁間距用上述(1) 一 (10)步驟同樣的方法打設變徑塑料套管 混合樁群，從而對上部厚覆蓋層、下部深埋軟土層結構的地基進行加固處 理。
本發明的樁身可采用內外均是螺紋的單壁PVC塑料套管，或其他塑料 套管，套管材料廉價，并可有一定的彎曲度，因此可方便的插入打設機沉管 內打設，可以滿足先將塑料套管全部打設完畢再進行投石注漿等工序，提高 施工效率、節約工程造價。同時，使用單壁螺紋塑料套管，套管內注漿與粒 料膠結形成的膠結樁體與套管咬合緊密，加大了樁與土體的接觸摩擦力，提 高了樁的承載力，充分發揮了套管螺紋的作用。
注漿時也可不沖開土工布或濾布對樁周土體滲透注漿，而采取一定壓力 注漿使得包裹在孔周的土工布或濾布向樁體外突起膨脹，沿樁長形成形狀類 似于糖葫，的"葫,樁"，這同樣增強了樁土間的接觸作用，提高承載性能。
本發明采用預制混凝土擴大樁尖，樁尖可采用多種形式(圓錐形，十字形等)，可根據不同的實際情況按設計選用。樁尖中預設與塑料套管緊密連 接的套管插口。
本發明將塑料套管打設完畢后，安放注漿管并投放粒料注漿，注漿采用 軟土層頂(即厚覆蓋層低)有漿液冒出后，開始拔注漿管，邊拔管邊均勻注 漿的方法，拔管速度根據注漿量控制，并且可連續不間斷，也可定間距注漿 等多種方式及組合。在注漿的過程中由于注漿管的振動會造成孔口石料下 沉，在注漿過程中應不斷補料和回灌作業，注漿管可重復回收利用。 對上部具有厚覆蓋層(5-10m以上)、下部為深埋軟粘土的地基，上部厚覆 蓋層一般為透水性好、加固要求較低的土層，采用塑料套管粒料樁處理通過施 工過程的振動致密，以及后面作為良好的排水通道作為預壓排水體來處理，提高 土體強度；下部淤泥等強度低、加固要求高的軟土層采用塑料套管粒料注漿樁(或 混凝土樁)剛性樁復合地基技術來處理；覆蓋層土體強度本身相對較高、而且在 排水預壓過程逐步提高，這樣較厚的覆蓋層(一般大于5m以上)可以很好的自 行調節和適應變形下部樁體和樁間土的不同變形，可形成土拱作用，為上部路基 和下部剛性樁復合地基之間形成 一個很好的變形過渡層，使上部不均勻沉降減 小、完成時間快。 技術特點為
U)降低工程造價。與全樁長剛性樁相比，上部采用了小直徑的粒料樁， 同樣可滿足加固要求，但費用可以大大降低。
(2)上部為小直徑的塑料套管粒料樁，不是剛性樁，而下面的剛性樁因為 直徑比上部大，注漿還有擴大樁體作用，上部存在著厚覆蓋層，可以自行調節和 適應變形，不需要設置蓋板或樁帽，因此與采用全樁長的剛性樁相比，也在另外 一方面大量節約了工程造價。
(3 )下部樁體吸收了塑料套管粒料樁(TGG樁)成樁深度可控、不會振動 擠土斷樁、樁側摩阻力高、樁間土強度恢復快、擠土效應小等優點。
U)上部采用外包土工濾布的塑料套管后，比一般的粒料樁成樁質量可靠， 排水效果好。
兩種樁型混合使用，即針對不同土體采用不同的樁型來定向加固，但一次 施工完畢，既滿足了加固要求也降低了工程造價。本發明同時具有上述特點，從而大幅提高承栽性能與成樁質量，可有效 加固處理厚覆蓋層深埋軟土層地基。


圖1一一變徑塑料套管混合樁結構示意圖 附中標記1 —粒料、2 —小直徑塑料套管、3 —變徑塑料套管接頭、4—大
直徑塑料套管、5 —塑料套管上的孔、6— 土工布或濾布、7—漿固粒料樁
體、8—樁周漿液擴散區、9—預制樁尖、I 一厚覆蓋層、II 一深埋軟土
層、 III 一 ^更土層或相對^更土層。
圖2—一樁尖結構示意圖
附中標記10_套管插口、 ll一凹圓環、12—臺階或平臺
具體實施例方式
如圖1,用專門研制開發的樁尖模具制作預制擴大樁尖9;根據厚覆蓋層I 、 深埋軟土層II、硬土層或相對硬土層m的分布情況，準備好螺紋塑料套管2、 4， 套管2、 4是按設計要求沿樁身按一定間距開孔；按設計樁長用變徑塑料套管接 頭3和膠水將套管2、 4連接牢固，若套管2、 4各自需要接管時，采用對應尺寸 的專用接頭進行連接，側壁開孔處用土工布或濾布3包裹，然后將連接好的略長 于設計樁長的塑料套管與預制樁尖9上的套管插口 10用PVC粘接膠水連接緊 密，形成上部開口的半封閉空間；提升打設機沉管至一定高度，用繩子將連接好 樁尖的塑料套管插入沉管中，開啟打設一幾對準樁位打設至設計深度；提升沉管， 塑料套管和樁尖則留在地基內；下注漿管并向塑料套管4內投放粒料；開啟注漿 設備，注漿至軟土層頂(即厚覆蓋層低)有漿液冒出后，開始拔注漿管，邊拔管 邊注漿，并補填回灌，在一定的注漿壓力作用下，塑料套管4內的散體材形成漿 固粒料樁體7，包裹在塑料套管4孔周的土工布或濾布3被沖開，漿液向樁周土 體滲透形成漿液擴散區8,有效改良樁周土性質；或者注漿壓力未沖開土工布或 濾布3，在壓力作用下，定間距包扎在開孔外的土工布或濾布3向外突出膨脹， 形成類似羅盤狀的糖葫聲樁身，同樣能改善樁土接觸特性，向厚覆蓋層中的小直 徑塑料套管內投放粒料，不注漿而形成豎向排水體的粒料樁身；按設計的樁間距 用上述步驟同樣方法打設變徑塑料套混合樁群，對上部厚覆蓋層、下部深埋軟土 層地基進行加固處理。
權利要求
1. 一種加固厚覆蓋層深埋軟土變徑塑料套管混合樁，其特征在于該混合樁的樁身上部位于厚覆蓋層I中采用粒料樁，樁身下部位于深埋軟土層II中采用剛性樁，其中粒料樁由小直徑塑料套管(2)中填入粒料(1)，不進行注漿，形成豎向排水體，剛性樁由大直徑塑料套管(4)內填入粒料(1)并通過注漿管注入漿液，形成漿固粒料樁體(7)，大、小直徑塑料套管的變徑處用變徑塑料套管接頭(3)連接，大、小直徑塑料套管各自的接管采用對應尺寸的接管連接，大直徑塑料套管(4)的下端插入套管插口(10)中與樁尖(9)固定連接，小直徑塑料套管(2)和大直徑塑料套管(4)的管壁上均勻分布有開孔(5)，塑料套管外圍包扎土工布或濾布(6)，在樁體外圍為樁周漿液擴散區(8)。
2. 根據權利要求1所述的變徑塑料套管混合樁，其特征在于所述的樁尖(9)為 預制混凝土圓錐形樁尖，中央設有PVC材料制作的套管插口 (10),其外圍 有一凹圓環(ll)，或者設計為臺階式的平臺(12)。
3. 根據權利要求1所述的變徑塑料套管混合樁，其特征在于所述的土工布或濾 布(6)在塑料套管開孔(5)處定間距包裹，或者將塑料套管外圍全部包扎。
4. 根據權利要求1所述的變徑塑料套管混合樁，其特征在于所述的粒料(1 )為 碎石、砂礫、粉煤灰、建筑碎石塊、建筑垃圾或鋼渣。
5. —種加固厚覆蓋層深埋軟土層的變徑塑料套管混合樁的成樁加固方法的施工 步驟如下(1 )用專用模具預制混凝土樁尖(9 )，該樁尖為圓錐形，中央設有套管插口 ( 10),其外圍有一凹圓環(11 )或平臺(12); (2)打設前通過靜力觸探、取土原位測試手段詳細4采明厚覆蓋層I深度，深埋軟土層II深度； (3 )根據厚覆蓋層I深度和深埋軟土層II深度來設計樁長搭配大、小直徑塑料套管(4)和(2)，并采用變徑塑料套管接頭(3)連接，大、小直徑塑料套管各自的接管采用對應尺寸的專用接頭連接； (4)準備略長于設計樁長的變徑塑料套管，且大、小塑料套管壁根據設計要求按間距開孔(5),在開孔處定間距包扎或將套管外圍用土工布或 濾布(9)全部包裹牢固；(5) 將外圍外包土工布或濾布(6)的帶孔的大直徑塑料套管(4)的下端 插入套管插口 (10)中與預制樁尖(9)連接，形成上部開口的半封 閉空間；(6) 提升打設機沉管口 ，用繩子將連接好樁尖(9 )的大、小直徑塑料套 管(4)和(2)插入沉管中；(7) 開啟打設機，對準樁位，將塑料套管打設至設計樁深，然后上拔沉管， 大、小塑料套管(4)和(2)及樁尖(9)留在地基內；(8) 下注漿管，并向深埋軟土層II部分的大直徑塑料套管(4)內投放粒 料l;(9) 通過注漿管向大直徑塑料套管(4)中進行注漿至深埋軟土層II頂有 漿液冒出后，開始拔注漿管，邊拔管邊注漿，并頂部補填粒料，深埋 軟土層II部分大直徑塑料套管(4)內粒料1通過漿液滲透形成漿固 粒料樁體(7 )的剛性樁身，漿液向樁周土體滲透形成漿液擴散區(8 ), 或者形成類似羅盤狀的糖葫蘆樁身；(10) 向厚覆蓋層I部分小直徑塑料套管(2)內投放粒料(1 )，不注漿， 形成豎向排 K體的粒料樁身；(11) 按設計的樁間距用上述(1) 一 (10)步驟同樣的方法打設變徑塑料 套管混合樁群，從而對上部厚覆蓋層、下部深埋軟土層結構的地基進 行加固處理。
全文摘要
加固厚覆蓋層深埋軟土層的變徑塑料套管混合樁及其成樁加固方法，該混合樁樁身上部位于厚覆蓋中采用小直徑套管內填入散體材料，形成豎向排水體的粒料樁，樁身下部位于軟土層中采用大直徑套管內填入散體材料，并注漿，形成漿固散體材料樁體的剛性樁，大、小套管用變徑接頭連接，大套管下部與樁尖連接，套管壁上有開孔，并外包土工布，在樁體外周為漿液擴散區；成樁加固方法是，首先測量覆蓋層軟土層深度，配備大小套管長度，大套管下部連接樁尖，用打設機打至樁深，套管及樁尖留在地基中，向大套管內填入散體材料，并注漿，形成漿固樁體，樁周為漿液擴散區或形成葫蘆樁身。本發明具有結構合理、經濟實用，有效改善樁周土質性能，提高了樁體承載能力。
文檔編號E02D5/62GK101532291SQ200910024640
公開日2009年9月16日 申請日期2009年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者曹德洪, 王新泉, 陳永輝, 顧長存, 高明軍 申請人:河海大學