科创中国
一种结构化胶结碎石桩及其施工方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-12-11 15:29:28
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”水电绿色建造技术专业科技服务团| 董娇 | 2023-06-08 14:44:46
碎石桩是一种传统的地基处理方法，首先采用振动沉管、锤击沉管或冲击成空的方法施工桩孔，然后向桩孔内回填碎石料并振动密实，最终形成碎石桩桩体。碎石桩通常采用桩群的形式布置，碎石桩和桩间土体相互作用形成复合承载体系，进而提高地基承载力和降低地基压缩变形的目的。振冲密实的碎石料仍连通的孔隙结构，具有良好的渗水性，桩周土体固结时，碎石桩起到排水通道的作用，能加速地基土体的固结。但碎石桩的承载力和沉降量很大程度上取决于桩间土体对碎石桩的约束力，较软弱的土体对碎石桩的约束能力差，制约桩竖向承载能力的发挥；同时碎石桩桩体由散粒材料组成，材料颗粒间几乎不存在内聚力，水平荷载会导致碎石桩体被剪短而失效。现有提高碎石桩的强度的技术主要包括采用透水性混凝土制桩或埋设注浆管向碎石桩孔隙中注入水泥浆，形成的完整的半刚性桩体。半刚性桩体无法满足地基变形的要求，同时注浆碎石桩是在土体固结完成后注浆加固碎石，不仅施工进度慢，且注入的水泥浆会污染海水。本发明提出一种结构化胶结碎石桩的施工方法，所述施工方法可以提高地基土体的结构强度，降低胶凝材料对环境的污染。
由于胶结碎石料桩身通过采用自密实水泥基材料浇筑碎石料桩身得到，这样胶结碎石料桩身和碎石料桩身的复合结构增加了结构化胶结碎石桩的强度和刚度，提高结构化胶结碎石桩抵抗水平荷载的能力，还能保持碎石料的高透水性。此外，由于自密实水泥基材料在重力作用下沿着碎石料孔隙流动粘结相邻碎石，保持碎石料原有孔隙结构，对环境的污染较小。
根据本发明的胶结碎石桩及其施工方法，保持了碎石桩的透水性，增加了结构化胶结碎石桩的强度和刚度，提高结构化胶结碎石桩抵抗水平荷载的能力。根据本发明的结构化胶结碎石桩可以构筑施工地基，可以调高施工地基的结构稳定性且施工地基可以设置在陆地地面上或者设置在海泥等软弱地基上。
本团队由堆石混凝土发明人、清华大学水利系金峰教授领衔，周虎研究员等20余人组成，团队累计获得国家发明专利20余项，目前团队在堆石混凝土核心技术问题的深入研究已取得阶段性的成果，这些研究与工程实践为百米级堆石混凝土大坝的设计、施工奠定了技术基础。截至目前，团队的技术成果以在150余项工程中得以应用。
本项技术研发过程中累计投入200余万元，直接产生经济效益2000余万元。在当前基础上，未来将在地基处理方式方面加大研发力度，计划后期将投入300万元助力碎石桩产能提升。
本技术基于国家发明专利——一种结构化胶结碎石桩及其施工方法，通过大量的工程实践，证明了胶结碎石桩在地基处理中应用的可行性。在当前基础上，将持续技术优化和向着智能化方向发展。
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