一种刚性桩复合地基及其施工方法与流程

本发明涉及地基施工，尤其是涉及一种刚性桩复合地基及其施工方法。

背景技术：

1、复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换，根据地基中增强体的方向可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基，刚性桩复合地基为竖向增强体复合地基的一种。

2、公告号为cn203755331u的中国专利公开了预制桩复合地基，其包括呈矩阵均布设置的预制桩单元、设置在预制桩单元上均匀平铺的褥垫层和硬化地基面，所述的预制桩单元包括多个呈矩阵排列的竖直设置在土层中的增强体和设置在各个增强体顶部的预制桩承台，所述的增强体包括预制桩和设置在预制桩四周的载荷分布筋。本实用新型结构设计合理，整体承载能力强，土层结构紧密，相互之间作用力强。

3、针对上述中的相关技术，现有技术中工作人员利用若干预制桩，增加桩间土的应力，以减少土层的沉降，然而土层各个区域的紧密度是存在差异的，这便导致每块区域的沉降程度有所不同，即便工作人员通过预制桩降低了土层沉降的程度，但工作人员无法精准掌控土层各个区域的沉降程度，虽然现有技术利用混凝土层和钢筋混凝土基座减少了土层差异沉降给上层建筑带来的影响，但这并非长久之计，因为土层差异沉降还会影响预制桩的受力载荷，使每个预制桩的受力存在差异，长时间使用，预制桩存在受损的可能性，致使整个复合地基存在安全隐患。

技术实现思路

1、为了提高复合地基的安全性，本技术提供一种刚性桩复合地基及其施工方法。

2、本技术提供刚性桩复合地基及其施工方法采用如下的技术方案：

3、一种刚性桩复合地基，包括土层，所述土层上设置基坑，所述基坑内填充有回填土，所述土层和所述回填土之间穿设有若干刚性桩，所述回填土上设置有使所述刚性桩和所述回填土共同受力的褥垫层，所述刚性桩的顶端进入所述褥垫层内，所述褥垫层上设置有筏板层。

4、通过采用上述技术方案，工作人员通过在土层上挖设一定深度的基坑，并在基坑内填充一定高度的回填土，随后对回填土夯实，随后打桩刚性桩，再在回填土上铺设褥垫层，完成了复合地基的基础铺设。工作人员利用设备夯实回填土，使回填土结构的紧密度尽可能平均化，再通过刚性桩增加了桩间土的应力，在减少回填土沉降可能性的情况下，还通过回填土弱化了土层和回填土的差异沉降，再由褥垫层的加入，使回填土与刚性桩能共同承担载荷作用力，在进一步弱化土层和回填土的差异沉降的同时，尽可能使若干刚性桩受力平均化，且提高了刚性桩的载荷，使整个复合地基更加稳定可靠，提高了整个复合地基的安全性。

5、可选的，所述褥垫层为砂石褥垫层，所述褥垫层由直径5-10毫米的砂石和10-20毫米的砂石混合搅拌而成，所述褥垫层的铺设厚度为200毫米。

6、通过采用上述技术方案，采用砂石为材料的褥垫层为半刚性结构，可以保证刚性桩与回填土之间更好地承担载荷，也减少了土层和回填土地应力集中。其中10-20毫米的砂石由于个体较大，导致砂石之间存在的间隙较大，会影响整体褥垫层的紧密度，此时需要个体相对较小的5-10毫米的砂石，以此来填补间隙，使褥垫层的半刚性结构更加紧密，但如果全部选用5-10毫米的砂石，容易影响整个褥垫层的刚性强度，故褥垫层以10-20毫米和5-10毫米的砂石结合，整体效果更加。

7、可选的，所述褥垫层上设置有基础垫层，所述基础垫层内置有第一钢筋网，所述基础垫层位于所述筏板层和所述褥垫层之间。

8、通过采用上述技术方案，由于土层和回填土内存在水分，随着长时间使用，褥垫层的水分也会增加，水会渗透由混凝土制作的筏板层，降低筏板层的结构强度。基础垫层用于隔开筏板层与褥垫层，对筏板层起到保养的作用，延长了筏板层的使用寿命；同时基础垫层能帮助土层和回填土排水、防冻，一定程度上改善土层和回填土工作环境，使复合地基结构更加稳定。但基础垫层也需要一定的结构强度，否则承受载荷时容易受损，第一钢筋网用于提高基础垫层的结构强度。

9、可选的，所述筏板层包括底板和水平梁，所述底板铺设在所述褥垫层上，所述底板内置有若干第二钢筋网，所述水平梁铺设在所述底板上。

10、通过采用上述技术方案，筏板层用于将筏板层各个区域的建筑连接起来，以共同受力，能进一步控制复合地基差异沉降的现象。

11、可选的，所述褥垫层和所述回填土之间穿设有若干cfg桩，相邻两个所述刚性桩之间的距离相同，所述cfg桩与周围所述刚性桩之间的距离相同。

12、通过采用上述技术方案，刚性桩增加了桩间土的应力，但此应力主要体现在相邻两根刚性桩直线方向的桩间土上，四根刚性桩之间围成的回填土区域应力相对较小，此区域的回填土容易与其他区域的回填土存在差异沉降。cfg桩用于增加此区域回填土的应力，尽可能使回填土区域的增加的应力平均化，以此，进一步控制了回填土的差异沉降，由于cfg桩内没有钢筋，故cfg桩不宜过长，影响其结构强度，故只作用于回填土。

13、可选的，所述刚性桩表面连接有若干凸弧板，最低端的所述凸弧板上设置有引导斜面。

14、通过采用上述技术方案，为了使刚性桩容易捶打进入回填土和土层之间，刚性桩表面会比较光滑，但整因为如此，刚性桩与土层和回填土之间的摩擦力会相对较低，导致刚性桩的抗拉拔力降低。凸弧板用于增加刚性桩与回填土和土层之间的嵌合度，以此增加了刚性桩的抗拉拔力，减少了刚性桩在土层和回填土之间移动的可能性。

15、可选的，所述刚性桩包括上桩和下桩，所述上桩和所述下桩之间设置有连接组件，所述连接组件包括连接柱、限制板、限制块和顶出弹簧，所述连接柱连接在所述上桩的底端，所述限制板连接在所述连接柱上，所述下桩的顶端开有锁紧腔和进入所述锁紧腔的缺口，所述限制板与所述锁紧腔卡接配合，所述锁紧腔的内底壁上开有若干锁紧槽，所述限制块滑动配合在所述锁紧槽内，所述顶出弹簧设置在所述锁紧槽内，且位于所述限制块与所述锁紧槽的底壁之间，当所述限制板卡接在所述锁紧腔内时，若干所述限制块均抵触所述限制板。

16、通过采用上述技术方案，刚性桩的结构强度与其长度成反比，故为了保障刚性桩的结构强度和使用寿命，将刚性桩分成上转和下桩，并利用连接组件连接。施工时，先将下桩捶打至回填土和土层之间，并将下桩的顶端露出，随后吊起上桩，将限制板放入锁紧腔的缺口内，直至限制板抵触锁紧腔的底壁，此时限制块受限制板的压力下降，使限制块进入锁紧槽内，顶出弹簧受压，随后转动上桩，限制板离开限制块，限制块受顶出弹簧作用力上升，直至限制板同时被若干限制块限制，以锁紧限制板，实现了上桩和下桩的连接。

17、可选的，所述下桩上设置有转动组件，所述转动组件包括转动块、转动柱和转动杆，所述转动柱转动连接在所述下桩的顶端，所述转动块连接在所述转动柱的顶端，所述转动块呈棱台型设置，所述转动块插接配合在所述连接柱的底端，所述转动杆连接在所述转动柱上，所述下桩对应所述转动杆的位置处开有避让槽，所述转动杆位于所述避让槽内，所述转动杆远离所述转动柱的一端开有插接孔。

18、通过采用上述技术方案，由于上桩在施工时被工作人员利用设备吊起，转动上桩时需克服设备的反作用力，给转动上转增加了难度。转动上桩时，工作人员先将转动块插入连接柱内，可以利用其他具有一定长度的杆子插入插接孔，以增加转动杆的力矩，达到了省力的目的，再推动转动杆，使转动柱转动，使转动块带动连接柱转动，限制板转动，实现了转动上桩的效果。

19、可选的，所述下桩上开有填充孔，所述填充孔连通所述锁紧腔，所述锁紧腔内填充有混凝土。

20、通过采用上述技术方案，利用混凝土将锁紧腔剩余空间充满，可以进一步减少限制板转动的可能性，也能提高整体刚性桩的结构强度。

21、一种刚性桩复合地基的施工方法，包括如下步骤：

22、挖设基坑：在土层上方挖设一定深度的基坑；铺设回填土：在基坑内重新填充上一步骤挖设基坑的回填土，并利用设备对回填土进行夯实；打桩：利用设备在回填土指定位置打孔，将下桩捶打进回填土中，使下桩顶端露出，随后利用设备吊起上桩，将限制板插入缺口，使转动块插接配合在连接柱内，此时限制块被限制板压住，顶出弹簧受压缩，施力转动杆，带动转动柱转动，使转动块带动连接柱转动，限制板转动，直至被若干限制块限制，随后往填充孔内填充混凝土，使剩余锁紧腔内的空间被填实，待锁紧腔内的混凝土晾干后捶打上桩，使上桩和下桩穿设在回填土和土层之间，上桩的顶端冒出回填土，打桩时使上桩横、竖方向阵列分布，确保相邻两根上桩之间的距离相同，再在回填土内插入cfg桩，确保cfg桩的顶端与上桩齐平，且与四周上桩之间的距离相同；铺设褥垫层：将褥垫层铺设在回填土上，上桩和cfg桩的顶端位于褥垫层内，利用设备对褥垫层夯实；铺设基础垫层：先在褥垫层上架设第一钢筋网，随后在褥垫层上浇筑混凝土，使混凝土覆盖第一钢筋网，晾干褥垫层；铺设筏板层：在基础垫层上铺设两层第二钢筋网，再在基础垫层上浇筑底板，使底板覆盖两层第二钢筋网，随后在底板上浇筑水平梁。

23、通过采用上述技术方案，工作人员利用回填土平均化应力，使刚性桩的受力也相同，再依次配合褥垫层、基础垫层和筏板层，进一步完善了复合地基的整体结构。复合地基的基层由褥垫层、回填土和刚性桩之间的配合进一步稳固，复合地基的上层由筏板层稳固，基层和上层的结合减少了整个复合地基的差异沉降，减少了复合地基上的建筑因差异沉降而受损的可能性。

24、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

25、1.工作人员通过在土层上挖设一定深度的基坑，并在基坑内填充一定高度的回填土，随后对回填土夯实，随后打桩刚性桩，再在回填土上铺设褥垫层，完成了复合地基的基础铺设。工作人员利用设备夯实回填土，使回填土结构的紧密度尽可能平均化，再通过刚性桩增加了桩间土的应力，在减少回填土沉降可能性的情况下，还通过回填土弱化了土层和回填土的差异沉降，再由褥垫层的加入，使回填土与刚性桩能共同承担载荷作用力，在进一步弱化土层和回填土的差异沉降的同时，尽可能使若干刚性桩受力平均化，且提高了刚性桩的载荷，使整个复合地基更加稳定可靠，提高了整个复合地基的安全性；

26、2.施工时，先将下桩捶打至回填土和土层之间，并将下桩的顶端露出，随后吊起上桩，将限制板放入锁紧腔的缺口内，直至限制板抵触锁紧腔的底壁，此时限制块受限制板的压力下降，使限制块进入锁紧槽内，顶出弹簧受压，随后转动上桩，限制板离开限制块，限制块受顶出弹簧作用力上升，直至限制板同时被若干限制块限制，以锁紧限制板，实现了上桩和下桩的连接；

27、3.转动上桩时，工作人员先将转动块插入连接柱内，可以利用其他具有一定长度的杆子插入插接孔，以增加转动杆的力矩，达到了省力的目的，再推动转动杆，使转动柱转动，使转动块带动连接柱转动，限制板转动，实现了转动上桩的效果；

28、4.工作人员利用回填土平均化应力，使刚性桩的受力也相同，再依次配合褥垫层、基础垫层和筏板层，进一步完善了复合地基的整体结构。复合地基的基层由褥垫层、回填土和刚性桩之间的配合进一步稳固，复合地基的上层由筏板层稳固，基层和上层的结合减少了整个复合地基的差异沉降，减少了复合地基上的建筑因差异沉降而受损的可能性。