一种新型地基结构的制作方法

1.本发明涉及土木建筑工程技术领域，尤其是一种适应深厚软基特点的新型地基结构，可广泛应用于道路、堆场、仓库、铁路、机场、部分楼房建筑等。


背景技术：

2.现有土木建筑工程界对深厚软弱地基的应对方案有：1、采用桥梁等钢筋混凝土结构跨越软基，这是规避软基缺陷特点的方法，对于车辆行人等荷载而言，整个桥梁就是地基，所以相当于采用纯混凝土结构的地基，其突出缺陷是：（1）造价高；（2）工期较长。
3.2、采用复合地基，设置穿过软土层、进入下卧硬壳层的刚性桩，把原地基改造为复合地基，由刚性桩和桩间土共同承载，以此提高软基的承载力。复合地基比桥梁经济，但其突出缺陷是：（1）需要堆载预压；（2）工期较长（一般比桥梁施工工期还要长）；（3）工后沉降较大；（4）稳定性和可靠性都相对较差；（5）要完全放坡填筑，占用土地比桥梁多；（6）虽然比桥梁经济，但因为处理工后沉降有一定的成本，最终的的综合成本并不经济。
4.3、采用排水固结地基，对原地基的软土层进行排水固结，相当于改良软土，以此提高软基的承载力，其突出缺陷是：（1）需要堆载预压；（2）工期长（比复合地基施工工期还要长）；（3）工后沉降大（比复合地基大）；（4）稳定性差（比复合地基差）；（5）要完全放坡填筑，占用土地比桥梁多；（6）比复合地基经济，但因为处理工后沉降有一定的成本，最终的的综合成本并不经济。
5.基于上述缺陷和不足，寻求能克服上述缺陷或尽量减少上述缺陷影响的新型地基意义重大，很有必要。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种新型地基结构，旨在于解决现有的地基类型所存在的工期长、工后变形沉降大、处理工后变形沉降的成本大、稳定性和可靠性相对较差、造价高或
综合成本不经济的问题。
7.为实现上述的目的，本发明的技术方案为：一种新型地基结构，其包括：刚性桩、工作垫层、桩顶托板、复合壳、平衡块、均衡层、过渡层、保护层、排水管和拱口挡板；所述刚性桩打入地下，直达软土层下面的下卧硬壳层，顶部穿过工作垫层；所述工作垫层设置在地面线上；所述刚性桩的顶部放置桩顶托板；所述复合壳放置在桩顶托板上；所述平衡块设置在外侧一排的复合壳（即边壳）的外边缘；所述均衡层铺设在复合壳上面，所述过渡层设置在均衡层的顶面上，且位于保护层的下面；所述排水管设置在外侧一排桩顶托板顶面中间靠外侧的位置，排水管起到向外排水的作用，内部不积水。
8.所述的刚性桩包括管桩、水泥混凝土灌注桩和钢管桩等具有一定刚度、能够承受上部荷载作用的桩。刚性桩打入地下，穿过软土层，进入软土层下面的下卧硬壳层，桩底支承在合适的硬壳层上，硬壳层地质包括不同风化程度的岩石层、砂层、砂砾层、粘土层等。刚性桩可以纵横向都平行、等距对齐设置，使相邻四根刚性桩的中心连线围成一个正方形；或者刚性桩纵横向都平行，但纵向距离和横向距离不等设置，使相邻四根刚性桩的中心连线围成一个长方形。
9.所述的工作垫层用于调平地面和供施工车辆、设备工作使用，可采用砂、碎石、石屑、土、粉煤灰、三合土、混凝土等材料填筑压实而成，原地基顶部适合作工作垫层的，可以直接利用原地基平整压实后作为工作垫层。
10.所述的桩顶托板可采用单个分离式或整体组合式；采用单个分离式时，桩顶托板的平面为正方形，一根刚性桩支承一块桩顶托板；采用整体组合式时，桩顶托板的平面为长方形，以横向一排刚性桩中心点的连线为轴线，横向一排若干根刚性桩支承一块桩顶托板；桩顶托板的顶面设置凸出块或者凹陷位，方便复合壳安装定位；所述桩顶托板的底面中部可根据需要设置凸出块或者凹陷位，用于控制桩顶托板和刚性桩之间的位置偏差，方便控制桩顶托板的位置，约束其位移；桩顶托板与刚性桩之间可采用搭接方式或者固定连接方式进行连接。
11.所述的复合壳是半包围的有空腔的空间结构，其由基拱和顶壳组成，需要时可设置脚板，由混凝土或金属制作而成。复合壳可以集中预制、运输到现场安装，也可以直接在现场现浇制作。复合壳可以采用单个式或者整体组合式，采用整体组合式时，几个为一排连成一个整体，此称为一组复合壳。采用单个式时，复合壳每个为一个单元放置在相邻的四块桩顶托板上，把这相邻四根刚性桩桩中心连线围成的空间全覆盖；采用整体组合式时，一组复合壳则把两排若干根刚性桩中心的连线围成的空间全覆盖。复合壳与桩顶托板之间可以采用搭接方式或者采用固结连接方式。复合壳按照所在位置分为中壳、边壳、端边壳3种，位于本新型地基外侧纵、横向转角位置的复合壳称为端边壳，位于外侧的其他复合壳称为边壳，端边壳、边壳以内的复合壳称为中壳。
12.所述的平衡块设置在边壳、端边壳的外侧，用于平衡外侧一排刚性桩的受力，以消减该排刚性桩的偏载，另一方面，用于平衡土拱水平推力，另外还同时兼作挡土墙，拦挡上部填料，使上部填料的坡脚截止于平衡块的顶部，不需要再放坡下泻到地面，从而可节约用地。平衡块可采用水泥混凝土、浆砌片石等材料，一般独立于壳体，在安装好壳体后才施工设置。
13.所述的排水管设置在外侧一排桩顶托板顶面中间靠外侧、平衡块底部的位置，起
到向外排水的作用，以保证桩顶托板以上的结构内部不积水。
14.所述均衡层和过渡层均采用砂、砂砾、砂性土、碎石土、粘土或者全风化岩石等填料填筑而成，其具有一定的内摩擦角和压实度；所述均衡层的顶面高于复合壳顶面。对于道路应用，均衡层和过渡层都可属于路基填筑层。
15.所述的保护层设置在过渡层顶面上，用于保护过渡层，保护层的材料可采用混凝土、砂浆、沙、土、塑料制品。对于道路应用，保护层可属于路基填筑层。
16.所述的拱口挡板设置在本新型地基结构的起始端和终止端位置，用于密封交接位置处复合壳基拱下敞露的空间，防止相邻段落的填料泄漏进复合壳下的空间。对于外侧面敞露的边壳基拱下的空间，在必要时也可设置拱口挡板密封。拱口挡板有固定式和活动式两种类型，可采用钢筋混凝土板、塑料板、钢板、砌体，可采用预制或者现浇的方式制作。
17.必要时可设置连结加强杆连结相邻的刚性桩，所述连结加强杆的两端连结相邻的刚性桩的顶部，用于加强刚性桩的稳定性。 一般在软土层深厚、软土呈流塑状、刚性桩较长的情况下才设置，以加强刚性桩整体的稳定性。连结加强杆可采用钢筋或者高强塑料制作，也可以采用钢筋混凝土构件。
18.有益效果：本发明采用上述结构后具有以下优点：1、与排水固结地基和复合地基相比，规避了软基直接承载，解决了软基承载力不足的问题。本发明通过采用刚性桩直达软土层下面的硬壳层，桩底支承在硬壳层中，在桩顶上放置桩顶托板，在桩顶托板上放置复合壳跨越相邻桩顶托板之间的空间，使复合壳和桩顶托板把相邻刚性桩中心连线围成的空间全覆盖，保证了上部荷载只能作用在复合壳和桩顶托板上，通过复合壳和桩顶托板传递给刚性桩承受。在桩顶托板和复合壳上填筑均衡层，用于分散、平衡上部荷载作用于复合壳和桩顶托板。在均衡层上设置保护层，用于保护均衡层，以免因破坏均衡层而损伤复合壳。在外侧一排复合壳的外侧设置平衡块用于平衡外侧一排刚性桩的受力，消减该排刚性桩的偏载，另一方面，也用于平衡土拱水平推力，另外还可兼作挡土墙，拦挡上部填料，使上部填料的坡脚截止于挡土墙顶部，不需要再放坡下泻到地面，从而可节约用地。在外侧一排的桩顶托板顶面中间靠外侧、边壳平衡块底部的位置设置排水管，起到向外排水的作用，以保证桩顶托板以上的结构内部不积水。由此组成本新型地基，本新型地基上面的荷载作用通过保护层、过渡层、均衡层、复合壳、桩顶托板、刚性桩传递给桩底硬壳层和桩间土，利用桩底硬壳层的承载力、刚性桩外壁和桩间土之间的摩阻力来抗衡荷载作用，规避了软基直接承载，解决了软基承载力不足的问题。
19.2、与排水固结地基和复合地基相比，由于不需要软基直接承载，规避了软基变形大、沉降大的问题，解决了排水固结地基和复合地基需要堆载预压、工期长、工后沉降和变形大、稳定性较差、工后处理费用高的问题。
20.3、明显比排水固结地基和复合地基节约用地、节省征地拆迁费用。因为边壳平衡块可兼作挡土墙，不需要全部放坡填筑，节省了均衡层顶面标高以下填料放坡需要的用地，故与排水固结地基、复合地基比较，明显节约用地、节省征地拆迁费用。
21.4、与排水固结地基和复合地基相比，不存在处理工后沉降变形问题造成的工后费用成本。本发明的承力构件复合壳、桩顶托板、刚性桩都是采用不可压缩的材料制作成的刚性构件，不存在因自身压缩产生的沉降，均衡层不厚，即使采用粘土材料，其自身压缩产生的沉降也可以在施工期完成、得到解决，故的工后沉降极其微小，不存在处理工后变形沉降
问题造成的工后费用成本。
22.5、与排水固结地基和复合地基相比，下部有架空的空间，可节省排水涵洞、电缆通信通道的造价。因为复合壳下部空间留空贯通，净空宽度有1米以上，最小净高一般也大于1米，故完全可以利用作为排水通道、电缆通道、通信通道使用，由此可节省该段需要设置的排水涵洞、电缆通道、通信通道的造价。
23.6、与复合地基相比，具有方便检测、方便发现内部隐患的优势。复合地基需要依靠褥垫层传递上部荷载作用，以达到桩、桩间土共同承载的目的，因为内部没有架空空间，无法对内部进行检测，无法及时发现隐患，也就无法及时消除隐患。本新型地基的复合壳下部空间是空旷贯通的，可方便利用机器人进入内部检测，甚至人员进去也不费力，因此可以及时发现隐患、及时消除隐患。
24.7、与刚性桩复合地基相比，具有稳定性高、可靠性高的优势。因为刚性桩复合地基依靠刚性桩上的褥垫层传递上部荷载作用，而褥垫层由土工格栅和砂石材料组合而成，靠土工格栅绷紧而起作用，故褥垫层的稳定性和可靠性都较差，结构最长寿命取决于土工格栅的变形量和格栅空洞漏下填料的数量。本新型地基中，依靠保护层、过渡层、均衡层、复合壳把上部荷载作用传递到桩顶托板上，再由桩顶托板传递给刚性桩，复合壳由混凝土或金属制成，桩顶托板由钢筋混凝土制成，都有相当大的刚度；桩顶托板和复合壳完全隔绝了上部填料漏进刚性桩之间的可能性，故本发明的稳定性和可靠性远大于刚性桩复合地基，是刚性桩复合地基不可比拟的。
25.8、与桥梁相比，造价明显比桥梁低，单位使用面积的造价只有桥梁造价的49％至62％左右。本发明和桥梁等钢筋混凝土建筑物都属于规避软基缺陷特点的结构，但本发明的单位使用面积造价比桥梁低很多，经济性优势明显。
26.9、抗震能力明显优于桥梁。对于刚性桩、桩顶托板、复合壳采用搭接方式的情况，整个结构属于静定结构，允许发生一定的变形，允许发生的变形量可远远大于桥梁。而均衡层、过渡层材料具有一定的可塑性，既能够约束桩顶托板和复合壳不产生过大的位移，又能够适应桩顶托板、复合壳的位移，因此抗震能力明显优于桥梁结构。
27.10、有效利用了土拱效应的作用。土拱效应已经证实了近百年，但很少得到应用。复合壳能够让均衡层内部形成稳定的多向土拱，并且能够与兼作挡土墙的平衡块一起共同限制土拱的变形，使土拱稳定，从而可利用“拱”的力学特性来帮助平衡上部的竖向荷载作用，达到减少复合壳承受上部竖向荷载作用的效果，此效果能够减小复合壳需要的力学特性（抗折强度、抗弯强度等），从而可优化复合壳的截面设计（主要是厚度）、进一步降低造价。
附图说明
28.图1是本发明的结构断面示意图之1（兼作道路应用示意图）。
29.图2是本发明的图1的a-a视图（兼道路应用示意图）。
30.图3是本发明的结构断面示意图之2（兼作堆场应用示意图）。
31.图4是本发明的结构断面示意图之3（兼作仓库和楼房建筑应用示意图）。
32.图5是本发明的桩顶托板3第一种类型（底面凸形桩顶托板）的侧视图。
33.图6是本发明的桩顶托板3第二种类型（底面凹陷形桩顶托板）的侧视图。
34.图7是本发明的无脚板的复合壳第一个方向的立体示意图。
35.图8是本发明的无脚板的复合壳的第二个方向的立体示意图。
36.图9是本发明的有脚板的复合壳的第一个方向的立体示意图。
37.图10是本发明的有脚板的复合壳的第二个方向的的立体示意图。
38.图11是本发明的有脚板的复合壳（边壳）和平衡块的立体示意图。
39.图12是本发明的有脚板的复合壳（端边壳）和平衡块的立体示意图。
40.图中：1、刚性桩；2、工作垫层；3、桩顶托板；4、复合壳；4.1、基拱；4.2、顶壳；4.3、复合壳脚板；5、平衡块；6、均衡层；7、过渡层；8、保护层；9、排水管；10、拱口挡板；11、刚性桩的连结加强杆；12、节省的用地宽度；13、地面线；14、上覆硬壳层；15、软土层；16、下卧硬壳层；17、车辆；18、货物集装箱；19、散体货物；20、建筑物；21、路基其他填筑层；22、路面结构层。
实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
42.如图1至图12所示，本发明公开了一种新型地基结构，其包括：刚性桩1、工作垫层2、桩顶托板3、复合壳4、平衡块5、均衡层6、过渡层7、保护层8、排水管9、拱口挡板10，必要时可设置连结加强杆连结相邻的刚性桩；所述刚性桩1打入地下直达软土层15下面的下卧硬壳层16；所述工作垫层2设置在地面线13上；所述刚性桩1的顶部放置桩顶托板3，且刚性桩1的顶部穿过工作垫层2；所述复合壳4放置在桩顶托板3上；所述边壳平衡块5设置在外侧一排的复合壳4的外侧（即设置在边壳、端边壳的外侧），用于平衡外侧一排刚性桩的受力，消减该排刚性桩的偏载，另一方面，用于平衡土拱水平推力，另外还同时兼作挡土墙，拦挡上部填料，使上部填料的坡脚截止于挡土墙顶部，不需要再放坡下泻到地面，从而可节约用地；所述均衡层6铺设在复合壳4和桩顶托板3上面，所述过渡层7设置在均衡层6的顶面上，且位于保护层8的下面；所述排水管9设置在外侧一排桩顶托板顶面中间靠外侧、平衡块底部的位置，起到向外排水的作用，以保证桩顶托板以上的结构内部不积水；所述的拱口挡板设置在本新型地基结构的起始端和终止端位置，用于密封交接位置处复合壳基拱下敞露的空间，防止相邻段落的填料泄漏进复合壳下的空间。对于外侧面敞露的边壳基拱下的空间，在必要时也可设置拱口挡板密封。。
43.如图1、3和4所示，采用本发明的地基结构后，可以实现节省用地宽度12。
44.如图1和图2所示，本发明的地基结构可以应用于道路工程，道路上可以行使车辆17，所述保护层8上面还铺设有路基其他填筑层21，路基其他填筑层21上还铺设有路面结构层22；如图3所示，本发明的地基结构可以应用于堆场，可以在堆场上放置货物集装箱18和散体货物19（如沙石之类）等；如图4所示，本发明的地基结构可以应用于仓库和楼房建筑，可以在上面建设建筑物20，例如：仓库和楼房等建筑。
45.本发明通过复合壳把相邻刚性桩1的桩中心连线围成的空间全覆盖，保证上部荷载只能作用在复合壳4和桩顶托板3上，通过复合壳4和桩顶托板3传递给刚性桩1承受，保证了桩间土不承受上部荷载，即保证了原地基不直接承受荷载作用，保证了软土层15不直接承受荷载作用。在桩顶托板3和复合壳4上填筑均衡层，用于分散、平衡上部荷载作用于复合壳4和桩顶托板3。在均衡层6上设置过渡层7和保护层8，用于保护均衡层6，以免因破坏均衡
层而损伤复合壳4。
46.所述的刚性桩1包括水泥混凝土管桩、水泥混凝土灌注桩、钢管桩等具有一定刚度、能够承受上部荷载作用的桩；刚性桩1打入地下，穿过软土层15，进入软土层15下面的下卧硬壳层16，所述刚性桩1的桩底支承在合适的下卧硬壳层16上，硬壳层地质包括不同风化程度的岩石层、砂层、砂砾层、粘土层等。在实际使用中，所述刚性桩1可以纵横向都平行、等距对齐设置，使相邻四根刚性桩1的中心连线围成一个正方形；也可以纵横向都平行，但纵向距离和横向距离不等设置，使相邻四根刚性桩1的中心连线围成一个长方形。
47.所述的工作垫层2可采用砂、碎石、石屑、土、粉煤灰、三合土、混凝土等材料填筑压实而成，当原地基有一定厚度的上覆硬壳层13，而且上覆硬壳层13上部满足承载施工荷载、满足直接施工的条件时，可以不另外设置工作垫层2，直接利用原地基面层平整压实后作为工作垫层2。
48.所述的桩顶托板3放置在刚性桩1的顶面上，可采用分离式或整体式。采用分离式时一根刚性桩1的桩顶放置一块桩顶托板3，桩顶托板中心和刚性桩中心设计为重合；采用整体式时，以横向一排刚性桩1中心点的连线为轴线，横向一排若干根刚性桩1支承一块桩顶托板3。桩顶托板3采用钢筋混凝土制作，可采用预制、安装的方法设置，也可以采用直接在现场现浇的方法设置。桩顶托板3平面为矩形，顶面设置凸出块或者凹陷位，方便复合壳4安装定位。桩顶托板3的底面中部可根据需要设置凸出块或者凹陷位，如图5和6所示，用于控制桩顶托板3和刚性桩1之间的位置偏差，方便控制桩顶托板3的位置，约束其位移。
49.如图7至图12所示，所述的复合壳4是半包围的有空腔的空间结构，属于组合壳结构，由基拱4.1和顶壳4.2组成，需要时可设置脚板4.3，由混凝土或金属制作而成，可以集中预制、运输到现场安装，也可以直接在现场现浇制作。复合壳4可以采用单个分离式或者整体组合式，采用整体组合式时，以几个为一排连成整体，此称为一组复合壳。当复合壳4采用整体组合式时，对桩顶托板3的顶面标高要求较高，要求所在几块桩顶托板的顶面须严格在一个平面上，因此桩顶托板3宜采用现场现浇的方法施工或者采用整体式桩顶托板。复合壳4放置在桩顶托板3上，其与桩顶托板3的接合方式：可以采用搭接方式，只是放在桩顶托板3上；也可以采用固结连结。采用搭接方式的，在安装前先在桩顶托板3的顶面放置复合壳4的位置处铺设油毛毡。采用单个分离式时，每个复合壳4放置在相邻的四块桩顶托板3上，把这相邻四根刚性桩桩1中心连线围成的空间全覆盖，采用整体组合式时，一组复合壳4把两排若干根刚性桩中心的连线围成的空间全覆盖，这样就保证了上部荷载只能作用在复合壳4和桩顶托板3上，通过复合壳4和桩顶托板3传递给刚性桩1承受。
50.如图1、图3、图4所示，所述的平衡块5设置在外侧一排的复合壳4的外边缘，用于平衡外侧一排刚性桩1的受力，以消减该排刚性桩的偏载，另一方面，用于平衡土拱水平推力，另外还同时兼作挡土墙，拦挡上部填料，使上部填料的坡脚截止于平衡块5的顶部，不需要再放坡下泻到地面，从而可节约用地。平衡块5可采用水泥混凝土、浆砌片石等材料，一般独立于壳体，在安装好壳体后才施工设置。
51.所述的均衡层6采用土、砂、砂砾、石屑、全风化破碎岩石等填料填筑而成，具有一定的内摩擦角和压实度，顶面高于复合壳4的顶面一定高度。均衡层6把上部荷载作用传递给复合壳4和桩顶托板3，还起到分散和平衡荷载的作用，避免局部应力过于集中。位于复合壳3的中央位置处的均衡层最薄，为保证能够起到均衡效果，需要保证有一定的厚度，其厚
度和均衡层填料的性质、特性有关。
52.所述的过渡层7设置在均衡层6的顶面上、保护层8的下面，材料可采用土、砂、砂砾、石屑、全风化破碎岩石等，用于保护均衡层6，以免因破坏均衡层6而损伤复合壳4。过渡层7的厚度没有特别的约束，一般不小于一层土的填筑厚度，即一般厚度25厘米以上。
53.所述的保护层8设置在过渡层7顶面上，材料可采用混凝土、砂浆、沙、土、塑料制品，用于保护过渡层6。
54.对于道路工程，可以把路面结构层视作保护层，把路面结构层以下、均衡层以上的路基填筑层视作过渡层。其他工程也类似，只要场地要进行硬化的，则最上面的硬化层就起到保护层的作用，不需要再另外设置保护层。
55.所述的排水管9可采用pvc管、金属管等。
56.所述的拱口挡板10设置在本新型地基结构的起始端和终止端位置，用于密封交接位置处复合壳4基拱下敞露的空间，防止相邻段的填料泄漏进复合壳下的空间。对于非起始端和非终止端位置的外侧面，可根据需要设置拱口挡板10。拱口挡板10有固定式和活动式两种类型，可采用预制或者现浇的钢筋混凝土板、塑料板、钢板，也可采用砌体。
57.所述的连结加强杆11可根据具体工况设置或者不设置，一般在软土层深厚、软土呈流塑状、刚性桩1较长的工况下才设置，连结加强杆11的两端连结相邻的刚性桩的顶部，用于加强刚性桩1的稳定性。连结加强杆11可采用钢筋或者高强塑料制作，也可以采用钢筋混凝土构件。
58.本发明的实施顺序（施工顺序）如下：设置工作垫层2（或者平整原地面）施工刚性桩1 需要时，施工刚性桩1的连结加强杆11 施工安装桩顶托板3 施工安装复合壳4 处理复合壳4的接缝、安装排水管9、施工平衡块5施工安装拱口挡板10填筑均衡层6填筑过渡层7 施工保护层8。
59.1、荷载作用通过保护层、过渡层、均衡层、复合壳、桩顶托板传递给刚性桩，利用桩底硬壳层的承载力、刚性桩外壁和桩间土之间的摩阻力来抗衡荷载作用，规避了软基直接承载，解决了软基承载力不足的问题，也因此解决了软基变形大、沉降大、稳定性差的问题。
60.2、巧妙利用拱结构、壳结构的无弯矩或者弯矩微小的特性，充分发挥材料抗压强度大的优势，有效减少了构件厚度和材料用量，从而节省了工程造价。
61.3、巧妙通过复合壳让均衡层内部形成多向土拱，并且能够与边壳平衡块（兼作挡土墙）一起共同限制土拱的变形，使土拱稳定，从而可利用土拱来帮助平衡上部的竖向荷载作用，达到减少复合壳承受上部竖向荷载作用的效果。此效果能够减小复合壳需要的力学特性（抗折强度、抗弯强度等），从而可优化复合壳的截面设计（主要是厚度）、进一步降低造价。
62.4、复合壳、桩顶托板、刚性桩都是采用不可压缩的材料制作成的刚性构件，不存在因自身压缩产生的沉降；均衡层不厚，即使采用粘土材料，其自身压缩产生的沉降也可以在施工期完成，故本发明的工后沉降极其微小，不存在因处理工后沉降变形问题造成的工后处理费用成本。
63.5、利用平衡块同时兼作挡土墙，拦挡上部填料，使上部填料的坡脚截止于平衡块
顶部，不需要再放坡下泻到地面，从而节约了用地。

技术特征：
1.一种新型地基结构，其特征在于，包括：刚性桩（1）、工作垫层（2）、桩顶托板（3）、复合壳（4）、平衡块（5）、均衡层（6）、过渡层（7）、保护层（8）、排水管（9）以及设置在本新型地基结构的起始端和终止端位置的拱口挡板（10）；所述刚性桩（1）打入地下直达软土层（15）下面的下卧硬壳层（16），顶部穿过工作垫层（2）；所述工作垫层（2）设置在地面线（13）上；所述刚性桩（1）的顶部放置桩顶托板（3）；所述复合壳（4）放置在桩顶托板（3）上；所述平衡块（5）设置在外侧一排的复合壳的外边缘；所述均衡层（6）铺设在复合壳（4）上面，所述过渡层（7）设置在均衡层（6）的顶面上，且位于保护层（8）的下面；所述排水管（9）设置在外侧一排桩顶托板（3）顶面中间靠外侧的位置。2.根据权利要求1所述的一种新型地基结构，其特征在于：所述的刚性桩（1）包括管桩、水泥混凝土灌注桩和钢管桩。3.根据权利要求1所述的一种新型地基结构，其特征在于：所述桩顶托板（3）可采用单个分离式或整体组合式；采用分离式时的平面为正方形，一根刚性桩支承一块桩顶托板（3）；采用整体组合式时，以横向一排刚性桩中心点的连线为轴线，横向一排若干根刚性桩支承一块桩顶托板（3）；桩顶托板（3）的顶面设置凸出块或者凹陷位，方便复合壳（4）安装定位；所述桩顶托板（3）的底面中部可根据需要设置凸出块或者凹陷位；桩顶托板（3）与刚性桩（1）之间可采用搭接方式或者固定连接方式进行连接。4.根据权利要求1所述的一种新型地基结构，其特征在于：所述复合壳（4）与桩顶托板（3）之间可以采用搭接连接或者采用固结连接。5.根据权利要求1所述的一种新型地基结构，其特征在于：所述复合壳（4）由混凝土或金属制作而成；所述复合壳（4）是半包围的有空腔的空间结构，其由基拱（4.1）和顶壳（4.2）组成。6.根据权利要求1所述的一种新型地基结构，其特征在于：所述均衡层（6）和过渡层均（7）采用砂、砂砾、砂性土、碎石土、粘土或者全风化岩石填筑而成，其具有一定的内摩擦角和压实度；所述均衡层（6）的顶面高于复合壳顶面。7.根据权利要求1所述的一种新型地基结构，其特征在于：还包括用于加强刚性桩（1）稳定性的连结加强杆（11），连结加强杆（11）的两端连结相邻的刚性桩（1）的顶部，所述连结加强杆（11）采用钢筋或者高强塑料或者钢筋混凝土构件。8.根据权利要求1所述的一种新型地基结构，其特征在于：复合壳（4）能够让均衡层（6）内部形成多向土拱，并且能够与平衡块（5）一起共同限制土拱的变形，使土拱稳定，从而可利用土拱来帮助平衡上部的竖向荷载作用，达到减少复合壳（4）承受上部竖向荷载作用的效果。

技术总结
本发明公开了一种新型地基结构，其包括：刚性桩、工作垫层、桩顶托板、复合壳、平衡块、均衡层、过渡层、保护层、排水管、拱口挡板，必要时可设置连结加强杆连结刚性桩；所述刚性桩打入地下直达软土层下面的下卧硬壳层，顶部穿过工作垫层；所述工作垫层设置在地面上；所述刚性桩的顶部放置桩顶托板；所述复合壳放置在桩顶托板上；所述边壳平衡块设置在外侧一排复合壳的外边缘；所述均衡层铺设在复合壳上面，所述过渡层设置在均衡层的顶面上，且位于保护层的下面；所述排水管设置在外侧一排桩顶托板顶面中间靠外侧的位置。本发明规避了软基直接承载，解决了软基承载力不足和传统方案存在的工期长、工后沉降变形大、稳定性较差、造价高等问题。题。题。


技术研发人员：谭可源
受保护的技术使用者：广州市番禺区大龙韵道堂咨询服务工作室
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/7/25