含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构与坝基结构的制作方法

本技术涉及水利水电工程领域，具体是一种适用于含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构、通过该桩基结构形成的坝基结构，以及各自的施工方法。

背景技术：

1、覆盖层在河床普遍分布，尤其是我国水能资源丰富的西南地区，深厚覆盖层现象显著。河床钻孔揭示，我国西南地区河流覆盖层厚度可达数十米至百余米，局部河段可达数百米。工程勘察还表明，西南地区的河流覆盖层具有成因类型多样、分布范围广泛、组成结构复杂、工程特性差异显著等特点，其中一些深厚覆盖层存在软弱夹层，其中软弱夹层为不排水抗剪强度小于20kpa。在深厚覆盖层上建坝，坝基承载力、抗滑稳定、沉降变形等问题突出，深厚覆盖层坝基处理是制约水利水电工程建设的关键技术难题之一。

2、碎石桩具有置换、挤密和排水固结等作用，能有效解决覆盖层坝基承载力、沉降变形、砂层液化、抗滑稳定等问题，同时碎石桩是柔性桩，能很好地协调桩土应力差异，保证碎石桩与土体在坝体荷载作用下同步沉降，因此在覆盖层坝基处理中被广泛采用。碎石桩只有在天然地基的不排水抗剪强度达到一定标准时才适用，其原因是碎石桩的桩体由散粒体材料组成，散粒体材料之间缺乏黏结强度，碎石桩的处理效果很大程度上取决于周围土体对碎石桩的围箍约束作用，若周围土体过于软弱，碎石桩会因为桩体周围土体的径向围箍约束作用不足而发生鼓胀剪切破坏。

3、在河床覆盖层形成过程中，往往存在强度低的软弱夹层，当碎石桩的加固深度必须穿过软弱夹层时，就超出了碎石桩的适用范围，给坝基处理带来了巨大困难。

技术实现思路

1、本实用新型首先提供一种含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构，解决碎石桩穿过软弱夹层的桩段容易出现鼓胀剪切破坏的问题。

2、本实用新型采用的技术方案是：含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构，包括位于覆盖层内的碎石桩，碎石桩竖向布置且呈柱状，覆盖层内具有至少一层软弱夹层，碎石桩位于软弱夹层的桩体外侧设置环状的加固圈。

3、为了便于加固圈的施工，具体的：加固圈为采用水泥土搅拌桩或高压旋喷桩施工得到的固结体。

4、为了便于施工，具体的：碎石桩呈圆柱状，加固圈在水平截面上呈圆环形，并且加固圈的内壁与碎石桩的外壁接触。

5、具体的：软弱夹层为不排水抗剪强度小于20kpa的覆盖层。

6、本实用新型含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构的有益效果是：覆盖层中的软弱夹层的自身强度低，碎石桩位于软弱夹层的桩体外侧设置环状的加固圈，避免了碎石桩穿过软弱夹层时，由于软弱夹层提供的径向围箍约束作用不足而发生鼓胀剪切破坏，提高了碎石桩的承载力，拓宽了碎石桩的应用范围，使造价低廉的碎石桩可以用于含软弱夹层的深厚覆盖层的地基。

7、本实用新型还提供一种含软弱夹层的深厚覆盖层的坝基结构，坝基采用上述任一“含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构”，并且碎石桩为多根。

8、本实用新型含软弱夹层的深厚覆盖层的坝基结构的有益效果是：含软弱夹层的深厚覆盖层坝基可以采用造价低廉的碎石桩，经济效益显著。

9、本实用新型还提供一种含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基施工方法，解决碎石桩穿过软弱夹层的桩段容易出现鼓胀剪切破坏的问题，采用的技术方案是：含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基施工方法，包括下列步骤：

10、s1、确定覆盖层内软弱夹层的位置及厚度。例如，以覆盖层的不排水抗剪强度为评价指标，将不排水抗剪强度小于20kpa的覆盖层判定为软弱夹层。

11、s2、对碎石桩的桩孔内的软弱夹层按照自下而上的顺序进行加固，使软弱夹层成为加固层。例如，对软弱夹层进行水泥土搅拌桩或高压旋喷桩施工。

12、为了在碎石桩的周围形成均匀的加固圈，进一步的是：水泥土搅拌桩和高压旋喷桩的中心线与桩孔的中心线重合。

13、s3、打穿桩孔内的加固层，并在桩孔内施工碎石桩。例如，通过碎石桩桩机打穿桩孔内的加固层并施工碎石桩。

14、本实用新型还提供一种含软弱夹层的深厚覆盖层的坝基施工方法，在上述含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基施工方法的基础上，还包括下述步骤：

15、s4、在下一桩孔重复上述步骤s1～s3，直至完成全部桩孔的处理，并最终得到的坝基结构。

16、本实用新型含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基施工方法与坝基处理方法的有益效果是：对覆盖层中的软弱夹层进行加固，在软弱夹层的对应的桩孔段形成直径大于碎石桩直径的加固层，加固层起到弥补软弱夹层强度不足的缺陷。打穿桩孔内的加固层，加固层变为加固圈，避免碎石桩无法施工的问题。碎石桩在软弱夹层的桩段外侧为环状的加固圈，加固圈对碎石桩起到的径向围箍约束作用，抑制碎石桩出现鼓胀剪切破坏，提高了碎石桩的承载力。

技术特征：

1.含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构，包括位于覆盖层(1)内的碎石桩(2)，碎石桩(2)竖向布置且呈柱状，覆盖层(1)内具有至少一层软弱夹层(1-1)，其特征在于：碎石桩(2)位于软弱夹层(1-1)的桩体外侧为环状的加固圈(3)。

2.如权利要求1所述的含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构，其特征在于：加固圈(3)为采用水泥土搅拌桩或高压旋喷桩施工得到的固结体。

3.如权利要求1或2所述的含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构，其特征在于：碎石桩(2)呈圆柱状，加固圈(3)在水平截面上呈圆环形，并且加固圈(3)的内壁与碎石桩(2)的外壁接触。

4.如权利要求3所述的含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构，其特征在于：软弱夹层(1-1)为不排水抗剪强度小于20kpa的覆盖层(1)。

5.含软弱夹层的深厚覆盖层的坝基结构，其特征在于：坝基采用上述权利要求1～4任一项所述的“含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构”，并且碎石桩(2)为多根。

技术总结
本技术公开了一种含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构与坝基结构，涉及水利水电工程领域，解决碎石桩穿过软弱夹层的桩段容易出现鼓胀剪切破坏的问题。本技术采用的技术方案是：含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构，包括位于覆盖层内的碎石桩，碎石桩竖向布置且呈柱状，覆盖层内具有至少一层软弱夹层，碎石桩位于软弱夹层的桩体外侧设置环状的加固圈。含软弱夹层的深厚覆盖层的坝基结构，坝基采用上述含软弱夹层的深厚覆盖层的桩基结构，并且碎石桩为多根。本技术在碎石桩外侧设置加固圈，加固圈对碎石桩起到的径向围箍约束作用，可以抑制碎石桩出现鼓胀剪切破坏，使碎石桩可用于含软弱夹层的深厚覆盖层的地基。

技术研发人员：杨星,左雷高,王锋,王晓安,彭文明,冉从勇,王青龙
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：20230509
技术公布日：2024/1/14