一种地基挤密处理精细化布桩方法技术

本发明专利技术公开了一种地基挤密处理精细化布桩方法，根据体积单元的体积V和其中的3根桩的体积V′，地基桩间土的初始密度ρ

【技术实现步骤摘要】
一种地基挤密处理精细化布桩方法
本专利技术属于土木工程地基处理
，涉及一种地基挤密处理精细化布桩方法。
技术介绍
地基处理是指用于改善地基的承载能力、变形性质或渗透性质而采取的工程技术措施，其技术方法现已发展出了强夯(强夯置换)、振冲(碎石)桩、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)、挤密桩、石灰桩、搅拌桩、夯实水泥土桩、刚性桩等。其中，挤密、夯实的地基处理方法在黄土及软弱土地区已得到了广泛的应用，但增强体(桩体复合地基)的桩径、间距的取值关系着工程的沉降及桩间土挤密的要求，仍是一个棘手的问题。若桩间土未经过充分挤密，作为复合地基的一部分，后续使用过程中可能会由于桩间土受力偏小而造成桩本身应力较大，或由于孔隙大，水易浸入而造成地基沉降或失稳，因此受到工程设计人员广泛关注。现行的国家、行业标准中规定桩径选取宜根据本地的成桩机械设备、工程量及整体受力适宜性而定，而桩间距仅规定一个范围值，或由经验公式计算获得，但公式并非由场地几何代表性单元的物理力学概念推导而得，不同经验的工程师选择可能差异较大，会导致工程投资的浪费或造成工程安全性降低。因此，亟需一种定量化、工程运用简便快捷、概念清晰的确定桩间距的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种地基挤密处理精细化布桩方法，解决了现有技术中存在问题，主要包括根据工程师经验选择布桩导致的工程投资浪费或造成工程安全性降低的问题。本专利技术所采用的技术方案是一种地基挤密处理精细化布桩方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、根据实际工程设计参数及拟设计的桩孔间的中心距离，按照等边三角形的布桩方法，以场地地基代表性体积单元为研究对象，分别计算体积单元的体积V和其中的3根桩的体积V′；步骤2、建立场地土密度与含水率、孔隙比的关系，为后续压实挤密系数的引入做准备；步骤3、由于增加桩将地基土单元中的孔隙体积压密，分别计算出代表性体积单元的初始孔隙比e0和增加桩挤密后的孔隙比e1，建立孔隙比与代表性体积单元体积间的关系；步骤4、根据步骤1和步骤3得到的体积与孔隙比的关系，结合挤密体积换算，建立初始孔隙比与挤密后孔隙比、桩径及桩间距比之间的关系；步骤5、定义压实挤密系数，建立压实挤密系数与含水量、桩径及桩间距的关系；步骤6、根据步骤5得到的压实挤密系数与含水量、桩径及桩间距的关系，以及基于试验、工程及设备选型确定的参数，获得定量化、精细化确定桩间距的计算方法。本专利技术的特点还在于：步骤1具体为：其中，V′为3根桩的体积，R为桩孔直径，L为桩长；其中，V为代表性体积单元的体积，d为拟设计的桩孔之间的中心距离，L为桩长。步骤2具体为：其中，ρ0为地基桩间土初始密度，m为代表性体积单元的土体总质量，Gs为土颗粒比重，ρw为水的密度，w0为地基土的现状含水量，e0为挤密前代表性体积单元的初始孔隙比；其中，ρd为挤密后地基桩间土干密度，ms为代表性体积单元的土粒总质量，e1为挤密后代表性体积单元的孔隙比。其中，ρdmax为地基桩间土最大干密度，wop为地基土的最优含水量。步骤3具体为：其中，Vvo为挤密前代表性体积单元的孔隙体积，Vso为代表性体积单元的土颗粒体积；其中，V′vo为挤密后代表性体积单元的孔隙体积，V′为代表性体积单元被挤密的体积；则孔隙比与代表性体积单元之间的关系为：步骤4具体为：步骤5具体为，地基桩间土的压实挤密系数K为压实挤密后土颗粒的密度与能够达到的最大土颗粒密度的比值，可以表示为其干密度与最大干密度的比值，因此：结合步骤4得到的初始孔隙比与挤密后孔隙比、桩径及桩间距比之间的关系得：步骤6具体为：土体中最优含水量与地基桩间土塑限的关系为：wop＝wp±2％由此得到该层土体的桩间距d，此桩间距为土体为均质地层的桩间距。步骤6具体为：若土体为为非均质地层，存在i层，分层进行计算桩间距d，取平均值为最终实施的布桩间距，此时认为处理深度范围内地层均满足挤密要求的桩间距为：其中，di为对应于第i层土的桩间距，hi为对应于第i层土的厚度。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术一种地基挤密处理精细化布桩方法及其推导具有清晰的物理力学概念，规避了桩间距随意选取的方式，确保了整个处理场地桩间土的压实效果和质量；(2)本专利技术一种地基挤密处理精细化布桩方法中公式所需的参数均为工程勘察报告所提供的已知量，整体便于工程人员操作计算，无需采用特殊性室内试验方法获取额外参数指标，计算方法运用简便、快捷；(3)本专利技术一种地基挤密处理精细化布桩方法对于梅花形布置方式可以推广应用于正方形布桩方法，同样也适用于任意形式的布桩方法，推广应用性强；(4)本专利技术一种地基挤密处理精细化布桩方法除了可应用于粘性土地基外，还适用于非粘性土地基，同时由于考虑了孔隙整体概念，涵盖了孔隙水和空气，方法适用于饱和土地基，也适用于非饱和土地基，适用性广泛。附图说明图1是本专利技术一种地基挤密处理精细化布桩方法适用的挤密桩复合地基示意图；图2是本专利技术一种地基挤密处理精细化布桩方法中代表性单元孔隙与土粒关系示意图；图中，1.挤密桩；2.桩的等边三角形分布；3.代表性体积单元；4.地基桩间土；5.代表性地基土体单元；6.孔隙；7.土颗粒。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。为了解决桩间距的选取，在假定桩间土压实挤密系数已知，结合地基土体含水量对应不同桩径条件下，专利技术精准反算对应桩间距的方法，即一种地基挤密处理精细化布桩方法。本专利技术适用于地基处理中挤密处理的桩、置换墩等不进行取土的布桩方法，以工程勘察报告所提供的参数为依据，进行桩间距的选取，使得布桩方案更为合理，达到精细化设计的目的。本专利技术一种地基挤密处理精细化布桩方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、根据工程资料，确定按等边三角形布桩2桩孔直径R，桩长L，拟设计的桩孔之间的中心距离d，计算该3根桩1的体积V′，并计算增加3根桩后的场地地基代表性体积单元3的体积V：其中：V′为3根桩的体积；R为桩孔直径；L为桩长；其中：V为代表性体积单元的体积；d为拟设计的桩孔之间的中心距离；L为桩长；步骤2：建立场地土密度与含水率、孔隙比的关系，为后续压实挤密系数的引入做准备，地基桩间土4初始密度ρ0、干密度及最大干密度分别为：其中：ρ0为地基桩间土初始密度；m为代表性体积单元的土体总质量；Gs为土颗粒比重；ρw为水的密度；w0为地基土的现状含水量；e0为挤密前代表性体积单元的初始孔隙比；其中：ρd为挤密后地基桩间土干密度；ms为代表性体积单元的土粒总质量；e1为挤密后代表性体积单元的孔隙比；...

【技术保护点】
1.一种地基挤密处理精细化布桩方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1、根据实际工程设计参数及拟设计的桩孔间的中心距离，按照等边三角形的布桩方法，以场地地基代表性体积单元为研究对象，分别计算体积单元的体积V和其中的3根桩的体积V′；/n步骤2、建立场地土密度与含水率、孔隙比的关系，为后续压实挤密系数的引入做准备；/n步骤3、由于增加桩将地基土单元中的孔隙体积压密，分别计算出代表性体积单元的初始孔隙比e

【技术特征摘要】
1.一种地基挤密处理精细化布桩方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、根据实际工程设计参数及拟设计的桩孔间的中心距离，按照等边三角形的布桩方法，以场地地基代表性体积单元为研究对象，分别计算体积单元的体积V和其中的3根桩的体积V′；
步骤2、建立场地土密度与含水率、孔隙比的关系，为后续压实挤密系数的引入做准备；
步骤3、由于增加桩将地基土单元中的孔隙体积压密，分别计算出代表性体积单元的初始孔隙比e0和增加桩挤密后的孔隙比e1，建立孔隙比与代表性体积单元体积间的关系；
步骤4、根据步骤1和步骤3得到的体积与孔隙比的关系，结合挤密体积换算，建立初始孔隙比与挤密后孔隙比、桩径及桩间距比之间的关系；
步骤5、定义压实挤密系数，建立压实挤密系数与含水量、桩径及桩间距的关系；
步骤6、根据步骤5得到的压实挤密系数与含水量、桩径及桩间距的关系，以及基于试验、工程及设备选型确定的参数，获得定量化、精细化确定桩间距的计算方法。


2.根据权利要求1所述的一种地基挤密处理精细化布桩方法，其特征在于，所述步骤1具体为：



其中，V′为3根桩的体积，R为桩孔直径，L为桩长；



其中，V为代表性体积单元的体积，d为拟设计的桩孔之间的中心距离，L为桩长。


3.根据权利要求1所述的一种地基挤密处理精细化布桩方法，其特征在于，所述步骤2具体为：



其中，ρ0为地基桩间土初始密度，m为代表性体积单元的土体总质量，Gs为土颗粒比重，ρw为水的密度，w0为地基土的现状含水量，e0为挤密前代表性体积单元的初始孔隙比；



其中，ρd为挤密后地基桩间土干密度，ms为代表性体积单元的土粒总质量，e1为挤密后代表性体积单元的孔隙比。

【专利技术属性】
技术研发人员：狄圣杰，周恒，张莹，刘奉银，吕佼佼，黄鹏，刘静，陆希，胡再强，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61