一种浅层软基处理的加固结构及施工方法

技术领域

本发明涉及软弱地基加固技术领域，尤其涉及一种浅层软基处理的加固结构及施工方法。

背景技术

在交通运输、水利水电及市政工程等建设中，经常会穿过耕地农田、跨河沟等软土路段，这些路段浅层软土地基承载力往往不能满足设计要求，若不作处理，则极易出现地基沉降过大或不均匀沉降等问题，很难保证地基稳定性。因此，必须采用合理有效、经济节约的方法对软土地基进行加固处理。目前，对于软基处理的方法主要有置换法、排水固结法、灌浆法和复合地基法等。

采用置换法时，其基本原理是以砂、碎石等材料置换软土，达到地基强度提升的目的。该方法施工需要使用大型的专用机械设备，对于换填材料的采购与供用受地域影响较大，需要频繁调运机械设备，不适合进行大规模施工，且成本造价较高。

采用排水固结法时，其基本原理是通过设置排水系统，使土中的孔隙水迅速排出，孔隙体积减小，土中有效应力增加，促进地基土加速固结，土体强度逐渐提高。该方法施工工序复杂，工期较长，工程费用较高，且堆载预压条件受限，对渗透性较低的淤泥或淤泥质土需要慎重考虑。

采用灌浆法时，其基本原理是利用液压、气压或电化学原理，采用注浆管把水泥浆均匀地注入地层中，通过水泥土物化反应使土颗粒间胶结形成一个整体性好、强度和刚度大的结合体。该方法需要使用专门的钢管、压管及拨管等设备，施工方法相对复杂，且不适应水位较高的黏性土地基。

采用复合地基法时，其基本原理是在天然地基中设置强度和刚度较高的增强体或设置加筋材料，使土体得到增强或被置换，与周边土体和褥垫层构成复合地基。该方法适用范围广，可大幅度提高地基承载力和减少沉降变形，但施工工艺比较复杂，施工质量难以控制，且施工成本高。

因此，有必要提供一种新的浅层软基处理的加固结构及施工方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种浅层软基处理的加固结构及施工方法，旨在解决现有的浅层软基处理的加固结构及施工方法结构稳定性不高、施工工艺复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提出的浅层软基处理的加固结构，包括垫层、加固组件、钢筋框架、支柱和混凝土层，所述垫层铺设于软基土体上，所述加固组件包括多个阵列分布的加固杆，各所述加固杆沿竖直方向设置于软基土体中，且各所述加固杆的部分露出于所述垫层，所述钢筋框架设置于所述垫层上，且各所述加固杆均与所述钢筋框架连接，所述钢筋框架的中心处浇筑形成所述支柱；所述混凝土层浇筑于所述支柱、所述钢筋框架以及各所述加固杆的外周。

可选地，所述加固组件还包括连接钢筋，各所述加固杆露出于所述垫层的部分均开设有通孔，所述连接钢筋穿过各所述加固杆的所述通孔以连接各所述加固杆。

可选地，所述混凝土层的浇筑厚度不小于25cm。

可选地，所述加固杆的长度为3m-4m，相邻两个所述加固杆之间的间距为30cm-50cm。

可选地，所述加固杆为毛竹。

可选地，所述钢筋框架为热轧带肋钢筋制件。

可选地，所述垫层由砂石和碎石铺设形成，所述垫层的厚度不小于5cm。

另外，本发明还提供了一种浅层软基处理的加固结构施工方法，用于制成如上所述的浅层软基处理的加固结构，所述浅层软基处理的加固结构施工方法包括：

S1：利用挖掘机铲斗逐根将各加固杆垂直缓慢深入软基土体，其中，各加固杆按设定间距设置，且各加固杆的顶部均露出软基土体；

S2：用连接钢筋连接各加固杆；

S3：将砂石和碎石铺设在软基土体上形成垫层；

S4：在垫层上搭设钢筋框架；

S5：在钢筋框架的中心处设置第一浇筑模板，并向第一浇筑模板内浇筑混凝土形成柱体；

S6：拆除第一浇筑板，在钢筋框架和加固组件的外周设置第二浇筑模板，并向第二浇筑模板内浇筑混凝土形成混凝土层，得到浅层软基处理的加固结构，其中，第二浇筑模板的高度低于第一浇筑模板的高度。

可选地，所述S2中具体包括：

S2.1：在加固杆高于垫层设定高度处钻设对称钻孔，其中，设定高度为3cm-4cm；

S2.2：采用连接钢筋穿过对称钻孔，并对加固杆进行绑扎。

可选地，所述S1中的设定速度为2cm/s-3cm/s，设定间距为30cm-50cm，加固杆露出软基土体的长度为8cm-10cm；所述S3中的砂石与碎石比例为6：4；所述S6中的第一浇筑模板的高度至少低于第二浇筑模板的高度20cm。

本发明技术方案中，通过设置加固杆、钢筋框架以及混凝土层提高了加固结构的抗拉性能，且混凝土层浇筑于支柱、钢筋框架以及加固组件的外周使得整个加固结构形成一个整体结构，大大提高了加固结构的抗压、抗弯拉强度，并且提高了加固结构的抗倾覆性能，增强了加固结构的整体稳定性，且结构简单、施工方便，有效地解决了现有施工工艺复杂、结构稳定性不高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中浅层软基处理的加固结构的结构示意图；

图2为本发明实施例中浅层软基处理的加固结构的爆炸图。

附图标号说明：

1垫层，2加固组件，21加固杆，211通孔，22连接钢筋，3钢筋框架，4支柱，5混凝土层。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提出一种浅层软基处理的加固结构，简称加固结构，旨在解决现有的浅层软基处理的加固结构及施工方法结构稳定性不高、施工工艺复杂的问题。

如图1和图2所示，浅层软基处理的加固结构包括垫层1、加固组件2、钢筋框架3、支柱4和混凝土层5，垫层1铺设于软基土体上，加固组件2包括多个阵列分布的加固杆21，各加固杆21沿竖直方向设置于软基土体中，且各加固杆21的部分露出于垫层1，钢筋框架3设置于垫层1上，且各加固杆21均与钢筋框架3连接，钢筋框架3的中心处浇筑形成支柱4；混凝土层5浇筑于支柱4、钢筋框架3以及各加固杆21的外周。通过设置加固杆21、钢筋框架3以及混凝土层5提高了加固结构的抗拉性能，且混凝土层5浇筑于支柱4、钢筋框架3以及加固组件2的外周使得整个加固结构形成一个整体结构，大大提高了加固结构的抗压、抗弯拉强度，并且提高了加固结构的抗倾覆性能，增强了加固结构的整体稳定性，且结构简单、施工方便，有效地解决了现有施工工艺复杂、结构稳定性不高的问题。

基于上述实施例，加固组件2还包括连接钢筋22，各加固杆21露出于垫层1的部分均开设有通孔211，连接钢筋22穿过各加固杆21的通孔211以连接各加固杆21。选择合适的钻头，采用电动钻机对加固杆21进行对称打孔形成通孔211，且保证加固杆21的孔位高于垫层1，采用连接钢筋22连接各加固杆21，能够有效地增强各加固杆21之间的连接稳定性，避免加固杆21倾斜或偏移，有利于保证加固组件2的抗拉性能。其中，连接钢筋22有多个钢筋条呈网格状连接而成，钢筋条的直径为φ6～10mm，各钢筋条间距为150～250mm，钢筋条长度具体根据实际需求确定，尽量减少钢筋的多次搭接，以保证连接钢筋22的整体性。

具体地，混凝土层5的浇筑厚度不小于25cm。待混凝土层5凝固后，与毛竹、钢筋及垫层1形成很强的约束作用，牢固的将其连接成一个整体，大幅度提高了结构的整体稳定性，混凝土层5的浇筑厚度不小于25cm，从而能够避免混凝土层5过薄而影响整体加固结构的整体强度。

在一实施例中，加固杆21的长度为3m-4m，相邻两个加固杆21之间的间距为30cm-50cm。加固杆21的长度取3m-4m，以保证加固杆21深入软基土体的部分具有足够的长度，从而能够提高加固结构的抗倾覆性，且相邻两个加固杆21之间的间距为30cm-50cm，既能够减少加固杆21的设置数量，又使各加固杆21分布均匀，保证了对支柱4的加固和抗倾覆的效果。优选地，加固杆21的壁厚为20～30mm，以充分保证足够的强度和刚度。

进一步地，加固杆21为毛竹。毛竹的成本低，绿色环保，方便现场安装、运输及增大了机械作用空间，加快了工程进度。

更进一步地，钢筋框架3为热轧带肋钢筋制件。热轧带肋钢筋制件具有良好的拉伸性能，本实施例中，可采用牌号为HRB335或HRB400的热轧带肋钢筋。

本实施例中，垫层1由砂石和碎石铺设形成，垫层1的厚度不小于5cm。砂石、碎石等材料便于获得，且在软基土体表面铺设垫层1以便于支柱4和混凝土层5的成型。

本发明还提供一种浅层软基处理的加固结构施工方法，用于制成如上所述的浅层软基处理的加固结构，浅层软基处理的加固结构施工方法包括：

S1：利用挖掘机铲斗逐根将各加固杆21垂直缓慢深入软基土体，其中，各加固杆21按设定间距设置，且各加固杆21的顶部均露出软基土体，其中，设定速度为2cm/s-3cm/s，设定间距为30cm-50cm，加固杆21露出软基土体的长度为8cm-10cm；

S2：用连接钢筋22连接各加固杆21，具体包括：

S2.1：在加固杆21高于垫层1设定高度处钻设对称钻孔，其中，设定高度为3cm-4cm；

S2.2：采用连接钢筋22穿过对称钻孔，并对加固杆21进行绑扎。

S3：将砂石和碎石铺设在软基土体上形成垫层1，其中，砂石与碎石比例为6：4，以保证铺设表面的平整度；

S4：在垫层1上搭设钢筋框架3；

S5：在钢筋框架3的中心处设置第一浇筑模板，并向第一浇筑模板内浇筑混凝土形成柱体；

S6：拆除第一浇筑板，在钢筋框架3和加固组件2的外周设置第二浇筑模板，并向第二浇筑模板内浇筑混凝土形成混凝土层5，得到浅层软基处理的加固结构，其中，第二浇筑模板的高度低于第一浇筑模板的高度，其中，第一浇筑模板的高度至少低于第二浇筑模板的高度20cm，一方面满足施工工艺技术要求，另一方面满足结构承载要求。

由于该浅层软基处理的加固结构施工方法包括如上述所述的浅层软基处理的加固结构，因此该浅层软基处理的加固结构施工方法具备上述浅层软基处理的加固结构的所有有益效果，在此不一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。