一种结构化胶结碎石桩及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种结构化胶结碎石桩及其施工方法，所述结构化胶结碎石桩包括胶结碎石料桩身和碎石料桩身，所述结构化胶结碎石桩的施工方法包括如下步骤：S1：根据设计要求进行现场原位试验，确定碎石料密实堆积的孔隙比及用于形成胶结碎石料的自密实水泥基材料的扩展度和粘度；S2：在地面上施工形成桩孔；S3：向桩孔回填碎石料形成碎石料桩身并采用振冲器振捣，直至碎石料的孔隙比达到预设值；S4：向桩孔内灌注自密实水泥基材料以将部分碎石料桩身的碎石料粘接形成胶结碎石料桩身。根据本发明专利技术的结构化胶结碎石桩，保持了碎石桩的透水性，增加了结构化胶结碎石桩的强度和刚度，提高结构化胶结碎石桩抵抗水平荷载的能力。

A structured cemented crushed stone pile and its construction method

The invention discloses a structured cemented crushed stone pile and its construction method. The structured cemented crushed stone pile comprises a cemented crushed stone pile body and a crushed stone pile body. The construction method of the structured cemented crushed stone pile comprises the following steps: S1: field in-situ test is carried out according to the design requirements to determine the pore of the compact accumulation of crushed stone materials. S 2: pile holes formed during construction on the ground; S 3: gravel pile body formed by filling gravel into pile holes and vibrating with vibrator until the void ratio of gravel material reaches the preset value; S 4: self-compacting cement-based material poured into pile holes to form pile holes. The crushed stones of some crushed stone piles are cemented to form cemented crushed stone piles. According to the invention, the structured cement gravel pile keeps the permeability of the gravel pile, increases the strength and rigidity of the structured cement gravel pile, and improves the ability of the structured cement gravel pile to resist horizontal load.

【技术实现步骤摘要】
一种结构化胶结碎石桩及其施工方法
本专利技术涉及地基工程加固领域，尤其涉及一种结构化胶结碎石桩及其施工方法。
技术介绍
碎石桩是一种传统的地基处理方法，首先采用振动沉管、锤击沉管或冲击成空的方法施工桩孔，然后向桩孔内回填碎石料并振动密实，最终形成碎石桩桩体。碎石桩通常采用桩群的形式布置，碎石桩和桩间土体相互作用形成复合承载体系，进而提高地基承载力和降低地基压缩变形的目的。振冲密实的碎石料仍连通的孔隙结构，具有良好的渗水性，桩周土体固结时，碎石桩起到排水通道的作用，能加速地基土体的固结。但碎石桩的承载力和沉降量很大程度上取决于桩间土体对碎石桩的约束力，较软弱的土体对碎石桩的约束能力差，制约桩竖向承载能力的发挥；同时碎石桩桩体由散粒材料组成，材料颗粒间几乎不存在内聚力，水平荷载会导致碎石桩体被剪短而失效。填海造地是沿海地区增加土地供应的重要手段，稳定的地基结构制约着填海工程建设。海泥是一种极软和软弱粉质粘土，自身承载能力难以满足工程要求，通常采用碎石桩等技术加固。工程实践表明固结荷载会造成碎石桩基础的大幅侧向移位，给工程的稳定性带来隐患。基于上述情况，迫切需要一种结构化胶结碎石桩，通过胶结碎石料层即能提高碎石桩的强度和刚度，又能保持高透水性和适应大变形能力。现有提高碎石桩的强度的技术主要包括采用透水性混凝土制桩或埋设注浆管向碎石桩孔隙中注入水泥浆，形成的完整的半刚性桩体。半刚性桩体无法满足地基变形的要求，同时注浆碎石桩是在土体固结完成后注浆加固碎石，不仅施工进度慢，且注入的水泥浆会污染海水。在本专利技术之前，“专利技术专利：一种水下不分散水泥基自密实材料施工方法(专利权人：清华大学等；专利号：ZL201310465710.7)”公开了水下不分散水泥基自密实材料施工方法。“专利技术专利：胶结堆石坝(专利权人：清华大学等；申请号：201710671580.0)”公开了一种自密实水泥基材料浇筑堆石料而成的胶结堆石料。根据清华大学的多年研究表明通过控制自密实水泥基材料的流动性、粘度和灌注量可实现不同的颗粒胶结形式，当孔隙饱和度(密实堆积颗粒材料孔隙中浇筑后浆体体积与原始颗粒材料孔隙体积之比)小于25-35％时，可形成接触胶结形式的胶结颗粒材料，形成的胶结颗粒材料通过水泥浆的水化作用，可明显提高材料的抗压强度、抗剪强度和、弹性模量和变形模量，同时保持原有孔隙结构的连通性，确定透水性。对下水下工程，清华大学通过试验研究表明采用水下不分散水泥基自密实材料浇筑颗粒材料，浆体在重力作用下沿着颗粒孔隙向下流动，在颗粒接触点(面)能形成接触胶结形式。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种结构化胶结碎石桩的施工方法，所述施工方法可以提高地基土体的结构强度，降低胶凝材料对环境的污染。本专利技术还旨在一种采用所述结构化胶结碎石桩的施工方法施工的结构化胶结碎石桩。根据本专利技术实施例的结构化胶结碎石桩的施工方法，所述结构化胶结碎石桩成型于桩孔内，在所述桩孔的深度方向上，所述结构化胶结碎石桩包括胶结碎石料桩身和碎石料桩身，所述结构化胶结碎石桩的施工方法包括如下步骤：S1：根据设计要求进行现场原位试验，确定碎石料密实堆积的孔隙比及用于形成所述胶结碎石料的自密实水泥基材料的扩展度和粘度；S2：在地面上施工形成所述桩孔；S3：向桩孔回填碎石料形成所述碎石料桩身并采用振冲器振捣，直至所述碎石料的孔隙比达到预设值；S4：向所述桩孔内灌注所述自密实水泥基材料，所述自密实水泥基材料在重力作用下沿着所述碎石料的孔隙流动，以将部分所述碎石料桩身的所述碎石料粘接形成所述胶结碎石料桩身。根据本发实施例的结构化胶结碎石桩的施工方法，由于胶结碎石料桩身通过采用自密实水泥基材料浇筑碎石料桩身中得到，这样胶结碎石料桩身和碎石料桩身的复合结构增加了结构化胶结碎石桩的强度和刚度，提高结构化胶结碎石桩抵抗水平荷载的能力，还能保持碎石料的高透水性。此外，由于自密实水泥基材料在重力作用下沿着碎石料孔隙流动粘结相邻碎石形成胶结碎石料桩身，对环境的污染较小。在一些实施例中，在所述桩孔的深度方向上，所述结构化胶结碎石桩包括至少一节所述胶结碎石料桩身，所述胶结碎石料桩身可通过一次或多次灌注所述自密实水泥基材料形成。在一些实施例中，所述自密实水泥基材料可以为自密实水泥砂浆、自密实水泥净浆、水下自护型自密实水泥砂浆、水下自护型自密实水泥净浆中的其中一种。具体地，当所述桩孔内渗有地下水时，所述自密实水泥基材料采用所述水下自护型自密实砂浆或所述水下自护型自密实净浆。具体地，所述自密实水泥砂浆及水下自护型自密实水泥净浆的扩展度为220mm-300mm，V型漏斗时间为1.5s-2.5s，所述自密实水泥砂浆和所述水下自护型水泥砂浆的扩展度为250mm-330mm，V型漏斗时间为6s-12s。根据本专利技术实施例的结构化胶结碎石桩，所述结构化胶结碎石桩成型于桩孔内，其特征在于，所述结构化胶结碎石桩包括：碎石料桩身；胶结碎石料桩身，所述胶结碎石料桩身由所述自密实水泥基材料粘接部分所述碎料桩身形成。根据本专利技术实施例的一种结构化胶结碎石桩，由于胶结碎石料桩身通过采用自密实水泥基材料浇筑碎石料桩身得到，这样胶结碎石料桩身和碎石料桩身的复合结构增加了结构化胶结碎石桩的强度和刚度，提高结构化胶结碎石桩抵抗水平荷载的能力，还能保持碎石料的高透水性。此外，由于自密实水泥基材料在重力作用下沿着碎石料孔隙流动粘结相邻碎石，保持碎石料原有孔隙结构，对环境的污染较小。在一些实施例中，所述结构化胶结碎石桩沿深度方向包括一段或多段所述胶结碎石料桩身。在一些实施例中，所述结构化胶结碎石桩可以构筑施工地基。在一些实施例中，所述施工地基设置在陆地地面上或者设置在海泥上。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施例的一种结构化胶结碎石桩的施工示意图。图2是本专利技术实施例的一种结构化胶结碎石桩结构示意图。图3是本专利技术另一实施例的一种结构化胶结碎石桩结构示意图。图4是本专利技术另一实施例的一种结构化胶结碎石桩群结构的俯视结构示意图附图标记：结构化胶结碎石桩100、胶结碎石料桩身1、碎石料桩身2、自密实水泥基材料3、碎石料4、桩孔5、振冲器200。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构化胶结碎石桩的施工方法，所述结构化胶结碎石桩成型于桩孔内，在所述桩孔的深度方向上，所述结构化胶结碎石桩包括胶结碎石料桩身和碎石料桩身，其特征在于，所述结构化胶结碎石桩的施工方法包括如下步骤：S1：根据设计要求进行现场原位试验，确定碎石料密实堆积的孔隙比及用于形成所述胶结碎石料的自密实水泥基材料的扩展度和粘度；S2：在地面上施工形成所述桩孔；S3：向桩孔回填碎石料形成所述碎石料桩身并采用振冲器振捣，直至所述碎石料的孔隙比达到预设值；S4：向所述桩孔内灌注所述自密实水泥基材料，所述自密实水泥基材料在重力作用下沿着所述碎石料的孔隙流动，以将部分所述碎石料桩身的所述碎石料粘接形成所述胶结碎石料桩身。

【技术特征摘要】
1.一种结构化胶结碎石桩的施工方法，所述结构化胶结碎石桩成型于桩孔内，在所述桩孔的深度方向上，所述结构化胶结碎石桩包括胶结碎石料桩身和碎石料桩身，其特征在于，所述结构化胶结碎石桩的施工方法包括如下步骤：S1：根据设计要求进行现场原位试验，确定碎石料密实堆积的孔隙比及用于形成所述胶结碎石料的自密实水泥基材料的扩展度和粘度；S2：在地面上施工形成所述桩孔；S3：向桩孔回填碎石料形成所述碎石料桩身并采用振冲器振捣，直至所述碎石料的孔隙比达到预设值；S4：向所述桩孔内灌注所述自密实水泥基材料，所述自密实水泥基材料在重力作用下沿着所述碎石料的孔隙流动，以将部分所述碎石料桩身的所述碎石料粘接形成所述胶结碎石料桩身。2.根据权利要求1所述的结构化胶结碎石桩的施工方法，其特征在于，在所述桩孔的深度方向上，所述结构化胶结碎石桩包括至少一节所述胶结碎石料桩身，所述胶结碎石料桩身可通过一次或多次灌注所述自密实水泥基材料形成。3.根据权利要求1所述的结构化胶结碎石桩的施工方法，其特征在于，所述自密实水泥基材料可以为自密实水泥砂浆、自密实水泥净浆、水下自护型自密实水泥砂浆、水下自护型自...

【专利技术属性】
技术研发人员：金峰，周虎，王刚，黄杜若，王卫，
申请(专利权)人：清华大学，香港科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11