[發(fā)明專(zhuān)利]一種聚氨酯砂石樁及其施工工藝和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310658949.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103669340A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇志鵬;梁永輝;水偉厚;梁志榮;朱建鋒;倪飛;何立軍;劉坤;徐先坤;陳國(guó)棟;陳學(xué);李海平;黃瑋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海申元巖土工程有限公司;華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司;蘇志鵬
• 主分類(lèi)號(hào): E02D5/46
• 分類(lèi)號(hào): E02D5/46;E02D5/48;E02D27/16
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 程宗德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚氨酯砂石樁及其施工工藝和應(yīng)用，屬于地基處理的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)項(xiàng)目不斷增加，對(duì)地基土的要求也越來(lái)越高，但可供選擇的天然地基卻十分有限。地基處理方案的選擇和確定是否恰當(dāng)合理，已成為控制和影響工程投資、質(zhì)量、進(jìn)度的主要因素。在多種項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到地基土為軟土，且軟土層較厚，承載力較低的情況。特別是作為比較重要的建筑項(xiàng)目，對(duì)地基承載力和變形要求較高。對(duì)于這個(gè)情況，采用地基處理是比較可行的方法。地基處理可增加軟土地基的承載力，減少沉降量。散體樁、水泥粉煤灰碎石樁和素混凝土樁是地基處理中經(jīng)常采用的。

散體樁是指不含粘結(jié)劑的樁，如碎石樁或砂樁。散體樁的缺點(diǎn)是單樁承載力較低，工后沉降大，容易出現(xiàn)不均勻沉降。

水泥粉煤灰碎石樁，即CFG樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機(jī)械制成的可變強(qiáng)度樁，通過(guò)調(diào)整水泥摻量及配比，使其強(qiáng)度等級(jí)在C15～C25之間可變。素混凝土樁是由水泥、碎石、石屑或砂加水拌和，用各種成樁機(jī)械制成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁。CFG樁或素混凝土樁與樁間土一起形成復(fù)合地基，以改善天然地基的承載力性能。

CFG樁或素混凝土樁也存在眾多缺點(diǎn)：?jiǎn)螛冻休d力低，不能做抗拔樁或承受較大的彎矩，還可能產(chǎn)生縮徑、斷樁、局部夾土和混凝土離析等質(zhì)量事故。同時(shí)由于CFG樁或素混凝土樁都是以水泥為膠結(jié)材料，通過(guò)水泥的水化反應(yīng)使樁體中的骨料形成整體，CFG樁或素混凝土樁成樁后，需要至少28天的養(yǎng)護(hù)期，樁體強(qiáng)度增長(zhǎng)慢，給一些工期要求嚴(yán)格的工程帶來(lái)了不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種聚氨酯砂石樁，所述的樁有單樁承載力高、工后沉降小、抗彎能力強(qiáng)、施工快捷工期短、不會(huì)出現(xiàn)縮徑、斷樁質(zhì)量事故等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案，簡(jiǎn)述如下。一種聚氨酯砂石樁，垂直布置于建筑場(chǎng)地的地基中，以改善地基的承載力性能，含砂石骨料和膠結(jié)劑，砂石骨料填筑構(gòu)成所述的樁的樁體，膠結(jié)劑鑲嵌在所述的樁體的孔隙中，其特征在于，所述的膠結(jié)劑是聚氨酯泡沫，所述的砂石骨料與所述的聚氨酯泡沫膠結(jié)成腰鼓狀的所述的樁。

現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明上述的技術(shù)方案。一種聚氨酯砂石樁，垂直布置于建筑場(chǎng)地的地基70中，含砂石骨料10和膠結(jié)劑，砂石骨料10是級(jí)配碎石、塊石、卵石、角礫、圓礫、中砂、粗砂、建筑垃圾或由它們組成的混合料之一，在地基70中所成的樁孔80中填筑砂石骨料10，構(gòu)成樁體，所述的膠結(jié)劑鑲嵌在所述的樁體的砂石骨料10的孔隙中，其特征在于，所述的膠結(jié)劑是聚氨酯泡沫20，聚氨酯泡沫20是主鏈上含有重復(fù)的—HNCO—O—基團(tuán)的高聚物樹(shù)脂，聚氨酯泡沫20的密度和抗壓強(qiáng)度分別為100kg/m³～500kg/m³和0.1MPa～50MPa，聚氨酯泡沫20與所述的樁體中的砂石骨料10膠結(jié)形成腰鼓狀的所述的樁，所述的樁的平均直徑、長(zhǎng)度、密度、抗壓強(qiáng)度和彈性模量分別為20cm～200cm、2m～25m、500kg/m³～2500kg/m³、1.0MPa～100.0MPa和10MPa～1000MPa。

本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述的樁還含豎向增強(qiáng)體30，豎向增強(qiáng)體30是土工格柵、土工網(wǎng)格、土工條帶、鐵管、銅管、鐵架、鋼架、不銹鋼架和鋼筋中的一種，豎向增強(qiáng)體30勻混在砂石骨料10中。

在地基70中成垂直于地面的樁孔，填筑砂石骨料，形成樁體，自下而上澆注聚氨酯反應(yīng)原料漿，由于液體的流動(dòng)性和注射壓力，聚氨酯反應(yīng)原料漿迅速流入樁體的砂石骨料的孔隙中和樁孔周?chē)耐馏w的孔隙中。加上聚氨酯反應(yīng)原料漿反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡和聚氨酯泡沫，形成高達(dá)400kPa的膨脹壓力，迫使聚氨酯泡沫迅速充填砂石骨料的最細(xì)微的孔隙；聚氨酯泡沫快速固化時(shí)，使砂石骨料與聚氨酯膠結(jié)成腰鼓狀的所述的樁；樁周土受到擠壓，聚氨酯泡沫流入樁周土，聚氨酯泡沫固化時(shí)對(duì)土體產(chǎn)生擠密劈裂，使樁周土和樁體緊密嵌固。聚氨酯泡沫的膠結(jié)作用和對(duì)樁周土的擠密劈裂作用，大大提高了所述的樁的承載力，且成樁質(zhì)量高，即所述的樁的單樁承載力高和工后沉降小。此外，聚氨酯泡沫固化迅速，15min內(nèi)所述的樁的強(qiáng)度就可達(dá)到額定強(qiáng)度的90%，甚至超過(guò)，可以大大縮短工程工期，即施工快捷工期短。在砂石骨料中可加入豎向增強(qiáng)體，大幅提高所述的樁的抗彎能力，且杜絕了縮徑、斷樁質(zhì)量事故的發(fā)生，即抗彎能力強(qiáng)和不會(huì)出現(xiàn)縮徑、斷樁質(zhì)量事故。