一種抗液化排水預(yù)制混凝土方樁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于巖土工程領(lǐng)域，具體地涉及一種抗液化排水預(yù)制混凝土方粧。
【背景技術(shù)】
[0002]在地震作用下，如松散砂土地基中將產(chǎn)生超孔隙水壓力，若超孔隙水壓力得不到及時(shí)消散將逐漸積累，如果超孔隙水壓力積累值達(dá)到土的有效應(yīng)力則土顆粒將懸浮，地基土將由固體變?yōu)橐后w，從而導(dǎo)致地基失去承載能力，造成建(構(gòu))筑物倒塌，地基液化現(xiàn)象已成為場(chǎng)地地震破壞的重要原因之一。
[0003]針對(duì)地基液化失效的機(jī)理，發(fā)展了多種可液化地基處理方法，其中，碎石粧復(fù)合地基法是常用的抗液化加固措施之一。一方面，碎石粧滲透性較大，有利于超孔隙水壓力的迅速消散;一方面，通過(guò)碎石粧施工過(guò)程中的振密和擠密作用，使松散砂土變得密實(shí)，減少了地基土的液化勢(shì)；另外，由于碎石粧具有一定的剛度，地震時(shí)可分擔(dān)更多的地震荷載(粧體效應(yīng))，減小了超孔隙水壓力的產(chǎn)生。
[0004]盡管碎石粧可以提高地基的抗液化能力并在一定程度上提高了地基的承載力，但是由于碎石粧為散體材料，粧體強(qiáng)度的大小靠周?chē)馏w對(duì)它的約束作用，因此，碎石粧粧體效應(yīng)的發(fā)揮和對(duì)地基承載力的提高幅度有限，對(duì)很多工程難以滿足承載力的要求。
[0005]盡管剛性粧可以提高地基的承載力，但是由于剛性粧本身不能排水，因此地震時(shí)難以及時(shí)排出地基中的超孔隙水壓力，從而導(dǎo)致地基土液化破壞。
[0006]文獻(xiàn)I《剛體排水粧的研究》(參見(jiàn)建設(shè)科技，2012年第3期，33-35，馬鴻春，張宗賢等)，給出了一種剛體排水粧。該剛體排水粧是在粧體內(nèi)設(shè)置排水體，通過(guò)抽取粧體本身的水氣，形成真空，使粧體與周?chē)馏w之間形成壓力差，把粧體周?chē)馏w的水氣抽走，增大土的摩擦系數(shù)來(lái)提高粧的承載力，這類(lèi)粧可用于軟土地基處理。對(duì)于可液化土層，地震時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)粧體的真空度、無(wú)法保證粧土之間的壓力差，難以實(shí)現(xiàn)超孔壓的及時(shí)消散。
[0007]文獻(xiàn)2《剛性排水粧的透水結(jié)構(gòu)》(參見(jiàn)實(shí)用新型專(zhuān)利200820037906.0)給出了一種剛性排水粧的透水結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在預(yù)制透水混凝土管中沿軸向設(shè)通孔，在預(yù)制透水混凝土管的立面上沿軸線方向設(shè)第一排水槽、沿徑向設(shè)第二排水槽，排水槽外設(shè)透水膜，水通過(guò)透水膜進(jìn)入第一排水槽，再?gòu)牡谝慌潘圻M(jìn)入第二排水槽經(jīng)第二排水槽進(jìn)入通孔，通孔中的水再有真空栗抽出。由于預(yù)制透水混凝土管內(nèi)設(shè)置通孔及第二排水槽從而嚴(yán)重削弱了粧體的整體剛度，同時(shí)，其排出的水要從透水混凝土管內(nèi)部抽走，在水被抽走的過(guò)程中，水是從中心向四周對(duì)透水混凝土管進(jìn)行侵蝕，因此，對(duì)透水混凝土管的強(qiáng)度造成了嚴(yán)重影響，使得該粧只能作為排水用而無(wú)法提高地基的承載力、地震時(shí)無(wú)法發(fā)揮粧體效應(yīng)；用透水膜覆蓋于排水槽上且凹陷于排水粧的立面，當(dāng)所處理土層埋置較深、土壓力和水壓力較大時(shí)宜破裂。該結(jié)構(gòu)可用于軟土的地基加固而不能用于地震時(shí)地基抗液化。
[0008]文獻(xiàn)3《剛性排水粧的技術(shù)開(kāi)發(fā)與抗液化特性試驗(yàn)研究》(參見(jiàn)第一屆全國(guó)工程安全與防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議，2008年531-535.劉漢龍等)給出了一種抗液化排水剛性粧。該剛體排水粧是在剛性粧側(cè)面設(shè)置圓形或方形凹槽，在圓形凹槽內(nèi)設(shè)置鋼絲軟管，在方形凹槽內(nèi)放置塑料排水板。由于塑料排水板較薄，有效排水通道不足，不能保證地震時(shí)超孔隙水的及時(shí)消散，開(kāi)孔鋼絲軟管宜銹蝕。
[0009]另外，現(xiàn)有相關(guān)排水粧要么構(gòu)造復(fù)雜難以施工、要么排水通道偏少使得超孔隙水壓力不能及時(shí)消散而引起液化。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，該粧粧體強(qiáng)度高可滿足提高地基承載力的要求，地震時(shí)可充分發(fā)揮粧體效應(yīng)減小液化，排水通道足夠可保證超孔隙水壓力及時(shí)消散，同時(shí)構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，利于批量生產(chǎn)。
[0011 ]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:
[0012]一種抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，包括預(yù)制混凝土方粧，在所述的預(yù)制混凝土方粧的側(cè)面沿方粧的縱向方向設(shè)有未貫穿其頂面和底面的凹槽，所述的凹槽與縱向設(shè)置的鋁合金扣板圍合成豎向空腔，在鋁合金扣板上設(shè)有透水孔，所述的透水孔外側(cè)設(shè)有粘貼在預(yù)制混凝土方粧表面的濾水型土工織物;鋁合金扣板上端與凹槽端部預(yù)留水平排水口；水透過(guò)濾水型土工織物進(jìn)入豎向空腔從水平排水口排出。
[0013]進(jìn)一步的，所述的凹槽包括多個(gè)，且預(yù)制混凝土方粧相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上的凹槽對(duì)稱設(shè)置，可兩面對(duì)稱設(shè)置也可以是四面對(duì)稱設(shè)置。
[0014]進(jìn)一步的，所述的空腔縱向長(zhǎng)度應(yīng)按要求處理液化的深度確定，一般應(yīng)穿越可液化土層。
[0015]進(jìn)一步的，所述的空腔橫截面寬度為50mm，以便于混凝土澆筑、保證排水通道足夠。
[0016]進(jìn)一步的，所述的帶孔鋁合金扣板，扣板厚度為3mm以保證足夠強(qiáng)度。
[0017]進(jìn)一步的，所述的濾水型土工織物，貼于透水孔外側(cè)以防止土顆粒進(jìn)入空腔以保證排水通道暢通。
[0018]進(jìn)一步的，所述的粧體截面邊長(zhǎng)為b=bo+50Xn，其中，b為前述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧邊長(zhǎng)，bo為原無(wú)空腔預(yù)制混凝土方粧邊長(zhǎng)，η為單面空腔數(shù)，以保證粧體承載力。
[0019]進(jìn)一步的，當(dāng)粧體截面邊長(zhǎng)小于300mm時(shí)，粧體兩面對(duì)稱設(shè)置空腔，且每個(gè)面上僅僅設(shè)置一個(gè)空腔。
[0020]進(jìn)一步的，所述的鋁合金扣板上縱向間隔的設(shè)置有多組透水孔，每組透水孔包括多個(gè)透水孔，每個(gè)透水孔直徑為3-5mm，保證地基地震時(shí)產(chǎn)生的超孔隙水能迅速通過(guò)透水孔進(jìn)入空腔排水。
[0021]進(jìn)一步的，所述的鋁合金扣板上端未到達(dá)預(yù)留凹槽頂端，與預(yù)留凹槽頂端形成高度為50mm水平排水口。
[0022]進(jìn)一步的，所述的水平排水口與墊層中設(shè)置的水平向排水通道相聯(lián)通，水平排水口處設(shè)置不銹鋼濾網(wǎng)片。
[0023]粧體的制作按照混凝土方粧加工制作方法進(jìn)行，須在側(cè)壁預(yù)留出凹槽作為排水粧的空腔。鋁合金扣板可采用定尺加工的鋁合金型材，在側(cè)壁按照可液化土層的深度和范圍，用機(jī)械方式鉆孔，透水孔的直徑為3_5mm，長(zhǎng)度方向可采用機(jī)械連接。帶孔鋁合金扣板與凹槽圍合，用結(jié)構(gòu)膠密封，形成空腔。濾水型土工織物通過(guò)結(jié)構(gòu)膠粘貼在透水孔范圍內(nèi)預(yù)制混凝土方粧表面阻擋土顆粒進(jìn)入空腔發(fā)生堵塞。水平排水口處設(shè)置的不銹鋼濾網(wǎng)片可采用定尺加工。
[0024]本實(shí)用新型在施工過(guò)程中，通過(guò)常規(guī)打粧設(shè)備將抗液化排水預(yù)制混凝土方粧打到預(yù)設(shè)深度。在地震時(shí)，地基中的超孔隙水通過(guò)濾水型土工織物和透水孔進(jìn)入空腔，地震時(shí)產(chǎn)生的孔隙水壓力隨深度增大而增大，水自然會(huì)流出；空腔中水會(huì)通過(guò)豎向排水通道迅速到達(dá)水平排水口并進(jìn)入墊層，達(dá)到消除液化加速軟土地基固結(jié)的目的。
[0025]本實(shí)用新型的效果在于:
[0026]本實(shí)用新型在預(yù)制混凝土方粧基礎(chǔ)上增加了豎向排水措施，且不影響原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度和力學(xué)性能，兼具碎石粧和剛性粧的優(yōu)點(diǎn)。與碎石粧相比，粧體剛度大，有利于提高地基承載力、發(fā)揮粧體效應(yīng);與剛性粧相比，排水性能好，有利于超孔隙水壓力及時(shí)排出；與多元粧(碎石粧與剛性粧)復(fù)合地基抗液化加固措施相比，施工簡(jiǎn)單。
[0027]本實(shí)用新型的排水是通過(guò)預(yù)制混凝土方粧的外側(cè)豎向空腔排出的，水在排出的時(shí)候其侵蝕是通過(guò)預(yù)制混凝土方粧和鋁合金扣板共同承擔(dān)的，同時(shí)帶孔鋁合金扣板強(qiáng)度高且不易拉裂、變形、老化和腐蝕，能有效保證排水通道的暢通和有效排水面積，因此，本實(shí)用新型可以在地震時(shí)，保證排水的同時(shí)，不影響粧體本身強(qiáng)度。另外，本實(shí)用新型排水空腔的排水橫截面大，有利于地震時(shí)超孔隙水壓力及時(shí)排出。本實(shí)用新型不僅滿足抗液化要求，還能提高地基承載力減小地基沉降量及加速震后地基固結(jié)。
[0028]本實(shí)用新型中的預(yù)制混凝土方粧、帶孔鋁合金扣板、濾水型土工織物可在工廠或現(xiàn)場(chǎng)批量生產(chǎn)，造價(jià)較低。
[0029]本實(shí)用新型制作工藝簡(jiǎn)單，施工方便，通過(guò)常規(guī)打粧設(shè)備即可完成，利于在工程中推廣。
[0030]本實(shí)用新型可用于液化地基處理，也可用于軟土地基的加固，工程應(yīng)用范圍廣。
【附圖說(shuō)明】

[0031]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1為抗液化排水預(yù)制混凝土方粧側(cè)面示意圖；
[0033]圖2為抗液化排水預(yù)制混凝土方粧雙面雙腔結(jié)構(gòu)局部示意圖；
[0034]圖3為抗液化排水預(yù)制混凝土方粧雙面單腔結(jié)構(gòu)局部示意圖；
[0035]圖4為圖2中1-1剖面圖；
[0036]圖5為帶孔鋁合金扣板側(cè)視圖；
[0037]圖6為帶孔鋁合金扣板斷面圖。
[0038]圖中:I混凝土方粧，2空腔，3鋁合金扣板，4土工織物，5透水孔，6水平排水口。
【具體實(shí)施方式】
[0039]正如【背景技術(shù)】部分所述，針對(duì)目前的碎石粧和剛性粧存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，該粧粧體強(qiáng)度高可滿足提高地基承載力的要求，地震時(shí)可充分發(fā)揮粧體效應(yīng)減小液化，排水通道足夠可保證超孔隙水壓力及時(shí)消散，同時(shí)構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，利于批量生產(chǎn)。
[0040]如圖1-圖6所示，抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，包括預(yù)制混凝土方粧I，在所述的預(yù)制混凝土方粧的側(cè)面沿方粧的縱向方向設(shè)有未貫穿其頂面和底面的凹槽，所述的凹槽與縱向設(shè)置的鋁合金扣板圍成豎向空腔2，在鋁合金扣板3上設(shè)有透水孔5，透水孔5外側(cè)設(shè)有粘貼在預(yù)制混凝土方粧表面的濾水型土工織物4，鋁合金扣板上端與預(yù)留凹槽頂端之間空隙為水平排水口 6，水平排水口 6處設(shè)置不銹鋼濾網(wǎng)片。
[0041]本實(shí)用新型在預(yù)制混凝土方粧基礎(chǔ)上增加了豎向排水措施，且不影響原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度和力學(xué)性能，兼具碎石粧和剛性粧的優(yōu)點(diǎn)。與碎石粧相比，粧體剛度大，有利于提高地基承載力、發(fā)揮粧體效應(yīng);與剛性粧相比，排水性能好，有利于超孔隙水壓力及時(shí)排出；與多元粧(碎石粧與剛性粧)復(fù)合地基抗液化加固措施相比，施工簡(jiǎn)單；
[0042]本實(shí)用新型的排水是通過(guò)預(yù)制混凝土方粧的外側(cè)豎向空腔排出的，水在排出的時(shí)候其侵蝕是通過(guò)預(yù)制混凝土方粧和鋁合金扣板共同承擔(dān)的，同時(shí)帶孔鋁合金扣板強(qiáng)度高且不易拉裂、變形、老化和腐蝕，能有效保證排水通道的暢通和有效排水面積，因此，本實(shí)用新型可以在地震時(shí)，保證排水的同時(shí)，不影響粧體本身強(qiáng)度。另外，本實(shí)用新型排水空腔的排水橫截面大，有利于地震時(shí)超孔隙水壓力及時(shí)排出。本實(shí)用新型不僅滿足抗液化要求，還能提高地基承載力減小地基沉降量及加速震后地基固結(jié)。
[0043]預(yù)制式時(shí)，在對(duì)稱側(cè)面設(shè)置長(zhǎng)方形或方形凹槽，凹槽凹進(jìn)深度為50_。凹槽長(zhǎng)度應(yīng)按要求處理液化的深度確定，一般應(yīng)穿越可液化土層。
[0044]帶孔鋁合金扣板3的厚度3mm，透水孔5的直徑3-5mm，保證地基地震時(shí)產(chǎn)生的超孔隙水能迅速通過(guò)透水孔進(jìn)入空腔排水。
[0045]帶孔鋁合金扣板與凹槽圍合，用結(jié)構(gòu)膠密封，形成空腔2。
[0046]在透水孔外側(cè)粘貼濾水型土工織物4，在水平排水口6處設(shè)置不銹鋼濾網(wǎng)片。
[0047]粧體截面邊長(zhǎng)為b=bo+50Xn，其中沁為前述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧邊長(zhǎng)，bo為原無(wú)空腔預(yù)制混凝土方粧邊長(zhǎng)，η為單面空腔數(shù)，以保證粧體承載力。
[0048]空腔橫截面寬度為50mm，以便于混凝土澆筑、保證排水通道足夠。
[0049]帶孔鋁合金扣板3，扣板厚度為3mm以保證足夠強(qiáng)度。
[0050]濾水型土工織物，貼于透水孔外側(cè)以防止土顆粒進(jìn)入空腔以保證排水通道暢通。
[0051]在施工過(guò)程中，通過(guò)常規(guī)打粧設(shè)備將抗液化排水預(yù)制混凝土方粧打到預(yù)設(shè)深度。地基中的超孔隙水可通過(guò)濾水型土工織物4和透水孔5進(jìn)入空腔2，并通過(guò)水平排水口 6迅速排出，達(dá)到消除液化加速軟土地基固結(jié)的目的。
[0052]本實(shí)用新型中的預(yù)制混凝土方粧、帶孔鋁合金扣板、濾水型土工織物可在工廠或現(xiàn)場(chǎng)批量生產(chǎn)，造價(jià)較低。
[0053]本實(shí)用新型制作工藝簡(jiǎn)單，施工方便，通過(guò)常規(guī)打粧設(shè)備即可完成，利于在工程中推廣。
[0054]本實(shí)用新型可用于液化地基處理，也可用于軟土地基的加固，工程應(yīng)用范圍廣。
[0055]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范 。弳?陋
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【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，其特征在于，包括預(yù)制混凝土方粧，在所述的預(yù)制混凝土方粧的側(cè)面沿方粧的縱向方向設(shè)有未貫穿其頂面和底面的凹槽，所述的凹槽與縱向設(shè)置的鋁合金扣板圍合成豎向空腔，在鋁合金扣板上設(shè)有透水孔，所述的透水孔外側(cè)設(shè)有粘貼在預(yù)制混凝土方粧表面的濾水型土工織物;鋁合金扣板上端與凹槽端部預(yù)留水平排水口，水透過(guò)濾水型土工織物進(jìn)入豎向空腔從水平排水口排出。2.如權(quán)利要求1所述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，其特征在于，所述的凹槽包括多個(gè)，且預(yù)制混凝土方粧相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上的凹槽對(duì)稱設(shè)置。3.如權(quán)利要求1所述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，其特征在于，所述的空腔橫截面寬度大于等于50mm。4.如權(quán)利要求1所述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，其特征在于，所述的預(yù)制混凝土方粧的粧體截面邊長(zhǎng)為b=bo+50 X η，其中，b為前述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧邊長(zhǎng)，bo為原無(wú)空腔預(yù)制混凝土方粧邊長(zhǎng)，η為單面空腔數(shù)。5.如權(quán)利要求1所述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，其特征在于，所述的鋁合金扣板上縱向間隔的設(shè)置有多組透水孔，每組透水孔包括多個(gè)透水孔，每個(gè)透水孔直徑的大小以保證地基地震時(shí)產(chǎn)生的超孔隙水能迅速通過(guò)透水孔進(jìn)入空腔排水為準(zhǔn)。6.如權(quán)利要求1所述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，其特征在于，所述的鋁合金扣板上端未到達(dá)預(yù)留凹槽頂端，與預(yù)留凹槽頂端形成高度為50mm水平排水口。7.如權(quán)利要求1所述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，其特征在于，所述的水平排水口與墊層中設(shè)置的水平向排水通道相聯(lián)通，水平排水口處設(shè)置不銹鋼濾網(wǎng)片。8.如權(quán)利要求1所述的抗液化排水預(yù)制混凝土方粧，其特征在于，當(dāng)粧體截面邊長(zhǎng)小于300mm時(shí)，粧體兩面對(duì)稱設(shè)置空腔，且每個(gè)面上僅僅設(shè)置一個(gè)空腔。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于巖土工程領(lǐng)域，涉及一種抗液化排水預(yù)制混凝土方樁。本實(shí)用新型采用在預(yù)制混凝土方樁的側(cè)面對(duì)稱設(shè)置豎向空腔,用帶孔鋁合金扣板圍合,帶孔區(qū)域外包濾水型土工織物。解決了液化地基土加固過(guò)程中散體材料樁強(qiáng)度不足、剛性樁不能排水的局限。本實(shí)用新型由預(yù)制混凝土方樁、帶孔鋁合金扣板、濾水型土工織物組成，各組成部分均可在工廠批量生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、樁體強(qiáng)度高、排水效果好。
【IPC分類(lèi)】E02D19/12, E02D5/30, E02D31/02
【公開(kāi)號(hào)】CN205382480
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620094801
【發(fā)明人】張艷美, 張旭東, 吳文濤, 劉笑, 劉錦程
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開(kāi)日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日