【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程领域，特别是涉及一种人工岩体的施工选配方法。
技术介绍
1、随着目前我国基础建设的快速发展、基础建设在的广泛展开，建设工程的施工难度、要求也在大幅度提高，特别是近些年来大型建筑、桥梁工程数量显著增加，从另一方面也促使我国的施工技术在基础建设、高难度的建筑施工方面要大幅进步。在各类工程建设过程中，地基基础施工是最基础也是最至关重要的环节，随着建设规模的不断扩大及建设科技水平的不断提高，对建筑物桩基础的要求也有较大变化，主要表现在对地基基础的承载能力要求越来越高，对各类复杂地质条件的适用性要求也越来越广。
2、近年来，端承桩在桩基领域的应用越来越广泛。端承桩是一种通过扩大桩底端面积来进行承载的桩基类型。与传统的摩擦桩相比，端承桩具有以下优势：更高的承载能力、较小的沉降、较小的变形和较好的抗侧移能力。然而，常规端承桩的结构形式是上部荷载－桩－土，在实际应用中仍存在一些局限性。首先，对于一些软土地基，端承桩的应用受到限制。由于软土地基的强度较低，桩端的承载能力有限，难以满足工程的需求。其次，端承桩的施工难度较大。由于需要钻取较深的桩孔，施工过程中需要使用大型设备和专业技术，增加了工程的难度和成本。此外，端承桩在某些地质条件下可能存在承载性能不稳定的问题，需要进行详细的地质勘察和设计分析。
3、在专利号98101041.5专利文献中公开了一种混凝土桩的施工技术，该技术的特点是以建筑垃圾、混凝土碎块、干硬砼等为填充料，在桩底端进行填料、夯实、挤密操作形成人造持力层，传递上部荷载，从而提高桩的承载
4、但在近些年来的工程实践与应用中，随着建筑物、构筑物的体量不断加大，对桩基承载力的要求越来越高，同时在方案设计优化时为保证质量、节约成本，需要载体桩的单桩极限荷载要达到5000kn以上，最高曾达到12000kn，在这种高承载力要求之下，载体桩的试验过程中就出现了在小级别荷载时p～s曲线变形平稳、到某一大级别荷载时变形突然陡降，不满足检测合格的要求，经过多方查找原因，在排除桩头或桩底端质量等因素后，其原因主要有两方面：第一是载体没有充分调动周围土体参与受力，其整体承载能力不足；第二是经取芯、开挖后发现是载体本身的强度不足，桩身承受的上部荷载因应力集中产生冲切刺入了夯扩体，从而产生p～s曲线变形突然加大、承载力陡降的现象。
5、经诸多研究、反复试验后发现，在载体桩的研究和应用中，目前只关注到了桩端载体的密实度，也关注到了如何保证桩身质量，但对如何充分发挥和调动地基持力层土体的承载力还缺乏足够的研究，同时也忽略了对夯扩体强度的重要性。98101041.5专利文献中采用填充料为建筑垃圾、混凝土碎块、钢渣、干硬砼等材料，但在取芯、开挖后发现这些填充料包括干硬砼中的石子都被重锤夯击成粉末状，虽然密实度足够了，但在试验室中做无侧限抗压强度试验时，其强度值却很低、只有几个kpa，而此后经技术升级将填充料改为水泥砂，经检测其强度虽比干硬砼有一定提高，但在承载力要求较高的工程和试验实践中，仍会出现桩底刺入夯扩体、沉降量陡降的情形，究其原因，主要还是夯扩体的强度不够所致。
6、现在，人们已经认识到载体桩及类似结构桩的上述问题，确实限制和影响了技术推广及应用，因此需要进行更深一步的研究、更全面的提升发展，以确保工程质量、提升效率、节约成本，同时适用各类工程的应用。
技术实现思路
1、为了能够同时满足高承载力需要和适用于各种地质土层、各类工程应用以及成本控制的需要，本申请提供一种人工岩体的施工方法及其选配方法。
2、一种人工岩体的施工选配方法，其特征在于，在地下一定深度土体中选择能够满足上部结构强度、变形要求的土层为被加固土层，在周围土体的侧限约束条件下，以水泥砂拌合物做为填料，分次填充并利用夯击工具进行夯击挤密土体，通过反复的填料、夯击、挤密，最终在被加固土层中形成具有一定体积和强度的夯实填料体即人工岩，该人工岩的外部还形成了体积逐层增大但强度逐层降低的挤密土体层和影响土体层，人工岩和挤密土体层、影响土体层共同构成人工岩体；
3、上述人工岩体即为无筋刚性扩展基础，人工岩体通过传力杆件与上部建筑物的基础梁或承台连接，把上部建筑物荷载通过人工岩体逐层传递并扩散到其下方地基持力土层中；
4、人工岩体应满足下述两方面要求：一是人工岩体以扩展基础形式所能提供的抗压承载力；二是人工岩体中人工岩的强度要求；
5、其中，人工岩体以扩展基础形式所能提供的抗压承载力要求大于等于设计要求的单柱极限荷载，该抗压承载力通过修正后的地基持力土层承载力特征值fa和人工岩体的等效计算面积值ae计算得出，ae值则根据被加固土层的土性和三击贯入度确定；其中，人工岩体中人工岩的强度，要求大于或者等于传力杆件传递上部建筑荷载时产生的局部冲切力，其选配方法是：首先确定传力杆件底端对人工岩所产生的局部冲切力，然后选配人工岩的原料、配比并选定适合的夯击能量，使人工岩的强度满足上述局部冲切力要求。
6、优选的，上述被加固土层的要求还包括：土层有可加固性，土的状态为可塑、硬塑、坚硬、稍密、中密、密实。
7、优选的，上述侧限约束条件具体是指：填料夯击在埋深3m以下进行，并满足在填料、夯击、挤密过程中不造成地面土体隆起和相邻岩体的松动。
8、优选的，上述水泥砂拌合物中还包括小粒径碎石、粉煤灰、石灰、矿渣、钢渣、各类混凝土外加剂中的一种或数种材料。水泥砂拌合物的最大粒径不宜超过2cm。
9、优选的，上述水泥砂拌合物中加入适量的水进行拌合，水与水泥的掺量比为0.1:1～0.4~1%。水的掺量与人工岩体的强度及工效密切相关，水量较多无法夯击成型，水量较小又无法产生足够的水化反应。
10、人工岩体的基本理念是穿过相对较软弱的土层、选择相对较好的土层为被加固土层，在被加固土层中通过人为的操作和控制，在有侧限的约束下形成无筋刚性扩展基础（也可称为无筋扩展台阶基础，是一种常用于建筑物和其他结构的基础类型，它的设计理念是通过扩大基础的底部面积来分散荷载，从而降低地基承载压力，提高基础的稳定性和承载能力），然后通过传力杆件将人工岩体与上部建筑物相连，受力时上部建筑物的荷载通过传力杆件传递给人工岩体，人工岩体再将荷载分层、扩散传递到人工岩体之下的地基持力土层中。在这个结构中，人工岩体所起的作用是首先是承担，然后是传递与分解，而决定其承载能力大小有三个关键条件：第一是传力杆件的强度是否满足荷载要求，第二是人工岩体的整体抗压承载能力，第三是人工岩的强度是否能承受传力杆件的剪切，只有同时满足这三个条件，才能确保人工岩体能够充分的、良好本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种人工岩体的施工选配方法，其特征在于，在地下一定深度土体中选择能够满足上部结构强度、变形要求的土层为被加固土层，在周围土体的侧限约束条件下，以水泥砂拌合物做为填料，分次填充并利用夯击工具进行夯击挤密土体，通过反复的填料、夯击、挤密，最终在被加固土层中形成具有一定体积和强度的夯实填料体即人工岩，该人工岩的外部还形成了体积逐层增大但强度逐层降低的挤密土体层和影响土体层，人工岩和挤密土体层、影响土体层共同构成人工岩体；
2.如权利要求1所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述被加固土层的要求还包括：土层有可加固性，土的状态为可塑、硬塑、坚硬、稍密、中密、密实。
3.如权利要求1所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述侧限约束条件具体是指：填料夯击在埋深3m以下进行，并满足在填料、夯击、挤密过程中不造成地面土体隆起和相邻岩体的松动。
4.如权利要求1或2或3所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述水泥砂拌合物中还包括小粒径碎石、粉煤灰、石灰、矿渣、钢渣、各类混凝土外加剂中的一种或数种材料。
5.如权利要求1或2或3所
6.如权利要求1所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述人工岩体的面积值Ae根据被加固土层的土性和三击贯入度确定，具体的取值方法包括：
7.如权利要求1所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述传力杆件包括现浇或者预制的钢筋混凝土实心桩，还包括预制的混凝土管桩。
8.如权利要求1或7所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述首先确定传力杆件底端对人工岩所产生的局部冲切力，该冲切力的具体判断方法包括：
9.如权利要求1或8所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，根据具体工程实际情况，选配适合的人工岩的原料、配比和适合的夯击能量，以确保人工岩的强度大于或者等于传力杆件传递上部建筑荷载时产生的局部冲切力，选配方法具体包括：
10.如权利要求9所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述人工岩强度选配表中所列的各项数值，是在无侧限条件下的检测数值，具体工程实践中，应在上述数值基础上增加0.5～1倍的有侧限加强系数后，作为实际强度值使用。
11.如权利要求6或者9或者10所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，贯入度是指夯击工具以相同的能量冲击或者下压后的当次下沉数值，即为1击的贯入度，上述三击贯入度是指三次贯入度累计的下沉数值，并且后一次的贯入度不大于前一次的贯入度；在测量贯入度时，夯击工具的冲击或者下压能量应接近2100kN/平方米，冲击能量计算公式为：夯击工具的重量乘以落距除以夯击工具底面积。
...【技术特征摘要】
1.一种人工岩体的施工选配方法，其特征在于，在地下一定深度土体中选择能够满足上部结构强度、变形要求的土层为被加固土层，在周围土体的侧限约束条件下，以水泥砂拌合物做为填料，分次填充并利用夯击工具进行夯击挤密土体，通过反复的填料、夯击、挤密，最终在被加固土层中形成具有一定体积和强度的夯实填料体即人工岩，该人工岩的外部还形成了体积逐层增大但强度逐层降低的挤密土体层和影响土体层，人工岩和挤密土体层、影响土体层共同构成人工岩体；
2.如权利要求1所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述被加固土层的要求还包括：土层有可加固性，土的状态为可塑、硬塑、坚硬、稍密、中密、密实。
3.如权利要求1所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述侧限约束条件具体是指：填料夯击在埋深3m以下进行，并满足在填料、夯击、挤密过程中不造成地面土体隆起和相邻岩体的松动。
4.如权利要求1或2或3所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述水泥砂拌合物中还包括小粒径碎石、粉煤灰、石灰、矿渣、钢渣、各类混凝土外加剂中的一种或数种材料。
5.如权利要求1或2或3所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述水泥砂拌合物中加入适量的水进行拌合，水与水泥的掺量比为0.1:1～0.4~1%。
6.如权利要求1所述的人工岩体的施工选配方法，其特征在于，上述人工岩体的面积值...
【专利技术属性】
技术研发人员：王继忠，张连喜，王钧，徐彤，王光亮，李湘明，蔺忠彦，
申请(专利权)人：北京波森特岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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