一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构
技术领域
本实用新型属于岩土工程领域，具体涉及一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构。
背景技术
目前，我国东南沿海广泛分布着软土地基且深度通常都较厚，沿海的深厚软土多具有天然含水率高、孔隙比大、高压缩性、低强度、呈流塑～可塑状态等特点。在实际设计和施工过程中，发现一种新的地层结构，也就是深厚软土层中间夹有一层粉质黏土或砂土类的好土。该种地层呈现“上软-中硬-下软”的特性，具体来说，如图1所示，地层分布从上而下依次为上部软土地基层7、中部持力层8(非软土层)、下部软土地基层9、下部持力层10(非软土层)。通常中部持力层8的厚度都较厚，但有时也会遇到中部持力层8很薄(厚度为1.5～4.0m)的情况。
工程上，软土地基一般都要通过进行地基处理后满足了承载力和沉降的要求以后才能正常使用。对于具有上述中部持力层8(厚度为1.5～4.0m)的深厚软土地基的地基处理，按照工程经验，可采用两种地基处理方式，一种是处理至下部持力层10，一种是采用处理至中部薄持力层8。如果处理至下部持力层10，是最常见而有效的处理方法，但是需要的桩长会很长，投资往往很大；如果处理至中部薄持力层8，下部软土地基层9在外荷载的作用下仍会发生沉降而导致地基的沉降过大，并且桩端进入中部薄持力层8的深度很不好控制，若太浅会造成地基承载力偏低，若太深很有可能会存在：当桩基突然受到较大的局部受力时，桩基刺穿中部薄持力层8而导致桩基掉入下部软土地基层9。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术中对夹薄持力层的深厚软基地基处理方法存在的处理至下部持力层的地基处理方法工程投资大、处理至中部薄持力层的地基处理方法沉降过大且桩端进入持力层的深度难控制等问题，提供一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构，特别是适用于淤泥质软土地段。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构，包括：
筏板；
褥垫层，设置于所述筏板底部，所述褥垫层位于上部软土地基层顶部；
若干管桩，间隔设置，所述管桩设置于所述褥垫层底部，所述管桩下端位于中部持力层中；
若干搅拌桩，间隔设置，所述搅拌桩，设置于所述褥垫层底部，所述搅拌桩位于上部软土地基层中。
本实用新型所述的一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构，筏板的设置，可以将填土荷载和外荷载进行重新分配，使得传递到褥垫层各管桩及搅拌桩的荷载更均匀，避免了部分管桩因局部受力过大而刺穿中部持力层；
为了避免管桩的桩顶为筏板、桩底为中部持力层形成刚性支撑条件，造成外荷载中的大部分会传递给管桩，导致管桩因受力过大而刺穿中部持力层的问题，设置了褥垫层，可以很好地调节管桩与搅拌桩受力分配，增大搅拌桩的受力分担，减小平均到各管桩的受力，从而避免了因为各管桩受力不均导致部分管桩因受力过大而刺穿中部持力层；
间隔设置的管桩下端位于中部持力层中，用于和搅拌桩一起支撑上部载荷；采用中部持力层而非下部持力层作为管桩的持力层，可以有效地降低工程投资。
搅拌桩的桩端设置于上部软弱地基中，所述搅拌桩均位于上部软土地基层中,搅拌桩与上部软弱地基形成的复合地基，相对于搅拌桩桩端以下的所有软土而言，形成了一定厚度的硬壳层，也就是上硬下软的地基结构，这种硬壳层可以改变填土荷载和外荷载的应力扩散，减小应力扩散的深度，可以减小下部软弱土层在填土荷载和外荷载作用下产生的变形，从而达到控制地基总沉降的目的。管桩与搅拌桩形成的复合地基，相对于仅采用管桩处理至中部持力层的地基而言，其浅层土的复合地基承载力更好。相对于仅采用管桩处理至中部持力层的地基处理方式，设置悬浮的搅拌桩后减小了复合地基的沉降并提高了复合地基的承载力。
综上所述，本实用新型所述的一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构，通过管桩与搅拌桩复合地基处理的方式，相对于采用管桩处理至下部持力层，本实用新型的地基处理结构由于管桩桩长的减小而节约了工程投资；而相对于仅采用管桩处理至中部持力层的地基处理方式，本实用新型的地基处理结构减小了复合地基的沉降并提高了复合地基的承载力，解决了管桩位于中部持力层地基沉降大、地基承载力低和管桩易刺穿中部持力层的问题。
优选地，所述管桩埋入所述中部持力层的深度为所述中部持力层厚度的0.3～0.5倍，且所述管桩埋入所述中部持力层的深度大于所述或者等于管桩直径。
管桩的桩端位于中部持力层，进入中部持力层的深度为0.3～0.5倍的中部持力层厚度且不小于1倍的桩直径。一方面可以保证桩端的承载力得到充分的发挥(如果进入持力层深度过小，那么管桩的承载能力将降低)，另一方面由于桩端以下预留了0.5～0.7倍的中部持力层而可以保证管桩在施工和使用过程中不刺穿中部持力层。
具体地，所述管桩埋入所述中部持力层的深度为所述中部持力层厚度的三分之一。
管桩的桩端位于中部持力层，进入持力层的深度为1/3中部持力层厚度且不小于1倍的桩直径。一方面可以保证桩端的承载力得到充分的发挥(如果进入持力层深度过小，那么管桩的承载能力将降低)，另一方面由于桩端以下预留了2/3的中部持力层而可以保证管桩在施工和使用过程中不刺穿中部持力层。
优选地，相邻所述管桩之间设置有所述搅拌桩。
管桩和搅拌桩间隔布置，搅拌桩布置在管桩周边，使得管桩和搅拌桩受力合理，减小了管桩局部发生应力集中而刺穿中部持力层的情况。
优选地，所有所述管桩呈网格状设置，对角管桩之间均设置有所述搅拌桩。
管桩和搅拌桩间隔布置，管桩采用网格方形布置，搅拌桩布置在管桩周边，使得管桩和搅拌桩受力更加合理，减小了管桩局部发生应力集中而刺穿中部持力层的情况。
优选地，所述褥垫层由碎石和/或砂填充构成。
优选地，所述褥垫层的厚度为0.3m～0.6m，此时调节受力的效果最好。
优选地，所述筏板厚度宜为0.4m～0.6m。
优选地，所述搅拌桩的桩长宜为4m～8m。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型所述的一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构，通过管桩与搅拌桩复合地基处理的方式，相对于采用管桩处理至下部持力层，本实用新型的地基处理结构由于管桩桩长的减小而节约了工程投资；而相对于仅采用管桩处理至中部持力层的地基处理方式，本实用新型的地基处理结构减小了复合地基的沉降并提高了复合地基的承载力，解决了管桩位于中部持力层地基沉降大、地基承载力低和管桩易刺穿中部持力层的问题。
2、本实用新型的一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构，管桩的桩端位于中部持力层，进入中部持力层的深度为0.3～0.5倍的中部持力层厚度且不小于1倍的桩直径。一方面可以保证桩端的承载力得到充分的发挥(如果进入持力层深度过小，那么管桩的承载能力将降低)，另一方面由于桩端以下预留了0.5～0.7倍的中部持力层而可以保证管桩在施工和使用过程中不刺穿中部持力层。
3、本实用新型的一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构，管桩和搅拌桩间隔布置，搅拌桩布置在管桩周边，使得管桩和搅拌桩受力合理，减小了管桩局部发生应力集中而刺穿中部持力层的情况。
附图说明
图1是现有技术的深厚软基地层结构横断面示意图。
图2是本实用新型的一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构横断面示意图。
图3是本实用新型的一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构平面示意图。
图标：1-管桩；2-搅拌桩；3-褥垫层；4-筏板；5-填土；6-场地平整面；7-上部软土地基层；8-中部持力层；9-下部软土地基层；10-下部持力层。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图2-3所示，本实施例所述的一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构，地基条件如下：上部软土地基层为20m厚的淤泥，中部持力层为3m厚的粉质黏土，上部软土地基层为27m厚的淤泥夹砂，下部持力层为粗砂，上部填土为3m厚的粉质黏土。
一种适用于夹薄持力层的深厚软基地基处理结构，包括筏板4、褥垫层3、管桩1和搅拌桩2。筏板4设置填土5下方，褥垫层3设置于筏板4下方的天然地面附近，管桩1和搅拌桩2间隔布置于褥垫层下方并与褥垫层3的底面紧密接触，管桩1的桩端穿过上部软土地基层7位于中部持力层8中，搅拌桩2的桩端位于上部软弱地基1中。
具体来说，筏板4采用0.5m厚的钢筋混凝土结构；褥垫层3采用0.3m厚的碎石垫层；管桩1的桩径为0.5m的PHC管桩，管桩1的桩长21m进入中部持力层8的深度为1m(刚好为中部持力层8厚度的1/3)，桩中心间距为2.2m；搅拌桩2为桩径0.5m的水泥搅拌桩，桩长6m，桩中心间距1.1m。
筏板4的设置，可以将填土荷载和外荷载进行重新分配，使得传递到褥垫层3、管桩1及搅拌桩2的荷载更均匀，避免了管桩1因局部受力过大而刺穿中部持力层8。
如果不设置褥垫层3而采用管桩1和搅拌桩2直接与筏板4相接触，那么会造成管桩1的桩顶为筏板4、桩底为中部持力层8的刚性支撑条件，外荷载将大部分传递给管桩1。设置了褥垫层3后，可以很好地调节管桩1与搅拌桩2受力分担，增大搅拌桩2的受力分担，减小管桩1的受力。
管桩1的桩端位于中部持力层8，进入中部持力层8的深度为1m，刚好为1/3中部持力层8的厚度且不小于1倍的桩直径0.5m。这样，一方面可以保证管桩桩端的承载力得到充分的发挥(如果进入持力层深度过小，那么管桩的承载能力将降低)，另一方面由于桩端以下预留了2/3的中部持力层8而可以保证管桩1在施工和使用过程中不刺穿中部持力层8。
搅拌桩2的桩端设置于上部软土地基层7中，桩长为6m，桩端位于上部软土地基层7中。搅拌桩2与上部软土地基层7形成的复合地基，相对于搅拌桩2桩端以下的所有软土而言，形成了一定厚度的“硬壳层”，也就是上硬下软的地基结构，这种“硬壳层”可以改变填土荷载和外荷载的应力扩散，减小应力扩散的深度，可以减小下部软弱土层在填土荷载和外荷载作用下产生的变形，从而达到控制地基的总沉降的目的。管桩1与搅拌桩2形成的复合地基，相对于仅采用管桩1处理至中部薄持力层的地基，其浅层土的复合地基承载力更好。这样，相对于仅采用管桩1处理至中部薄持力层的地基处理方式，设置悬浮的搅拌桩2后减小了复合地基的沉降并提高了复合地基的承载力。
管桩1和搅拌桩2间隔布置，管桩1采用正方形布置，搅拌桩2布置在管桩周边，搅拌桩的桩间距1.1m为管桩桩间距2.2m的一半，这样设置可以受力更均匀些，减小了管桩1局部发生应力集中而刺穿中部持力层8的情况。
若采用下部持力层10作为管桩1的桩端持力层的地基处理方案，相对于本方案而言，仅需取消了搅拌桩2而增加了管桩1的桩长至51m，对比1000m2地基处理面积下的投资差异：采用本实用新型的地基处理方案时，管桩1总长4339m，搅拌桩2总长3719m，管桩1的单价200元/m,搅拌桩2的单价250元/m,总投资1053750元；而采用管桩1处理至下部持力层10的地基处理方案时，管桩1总长10537m，总投资2107438元；两者对比可发现，采用本实用新型的地基处理方案比管桩1处理至下部持力层10的地基处理方案，工程投资减小了1053688元(约50％)。
这样，通过上述管桩1与搅拌桩2复合地基处理的方式，相对于采用管桩1处理至下部持力层10，本实用新型的地基处理结构由于管桩1桩长的减小而节约了工程投资；而相对于仅采用管桩1处理至中部持力层8的地基处理方式，本实用新型的地基处理结构减小了复合地基的沉降并提高了复合地基的承载力，解决了管桩1位于中部持力层8地基沉降大、地基承载力低和管桩1易刺穿中部持力层8的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
