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圍的土體的孔隙中。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，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。