一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩及施工方法技术

本发明专利技术提供了一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩及施工方法，载体桩均布埋设在珊瑚砂地基的内部，所述载体桩的桩底部位设置有下部夯实填充料区；所述下部夯实填充料区内部填充膨胀剂，并形成底部扩充头结构；所述载体桩的外侧壁上设置有多个侧壁伸展扩充头分支，所述侧壁伸展扩充头分支的内部填充有膨胀剂和磁性砂浆，并在侧壁伸展扩充头分支内部设置有用于控制磁性砂浆流动性的电磁铁装置。该方法通过向载体桩底部扩充区以及侧壁伸展扩充头分支区域添加膨胀剂，使其膨胀，挤压桩周珊瑚砂，提高珊瑚砂密度，降低了珊瑚砂孔隙水压力，珊瑚砂颗粒之间的有效压力会变大。

【技术实现步骤摘要】
一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩及施工方法
本专利技术涉及一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩及施工方法，尤其适用于具有大孔隙结构的珊瑚砂地基的桩基施工，属于桩基施工

技术介绍
砂土液化是指处于地下水位以下松散的饱和砂土，受到震动时有变得更紧密的趋势。但饱和砂土的孔隙全部为水充填，因此，这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力骤然上升，而在地震过程的短暂时间内，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由砂粒通过其接触点所传递的压力（有效压力）减少，当有效压力完全消失时，砂层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变得像液体一样的状态，即通常所说的砂土液化现象。随着社会经济的快速发展，桩基广泛应用于道路、港口、桥梁等工程施工中。桩基础通过桩侧摩阻力和桩端阻力来承担上部所传递的荷载，如何在节省建筑材料用量的同时提高桩基承载力以及单位材料强度利用率，是研究人员长期关注的重要课题之一。珊瑚砂，又称钙质，是海洋生物遗骸形成的一种特殊介质，具有很高的有机成分，强度较低，且极易发生破碎等。大量工程实例及实验数据表明，在钙质砂土中，基于常规地基材料的桩基础经验不适用，其主要原因是，钙质砂破碎所承担的应力很小，因此无论是打入桩还是灌注桩，都会引起钙质砂地基土的扰动，导致桩周钙质砂颗粒破碎，出现应力松弛现象，成桩后会弱化桩侧摩阻力和桩端阻力，使桩基承载力降低。因此，解决这一系列问题对指导珊瑚砂地基条件下载体桩桩基的施工，防止珊瑚砂地基出现砂土液化现象具有重要意义。对珊瑚砂地基，传统的桩基施工方法成桩后，桩周围珊瑚砂被挤碎，在地震作用下容易发生液化，导致桩基失稳。
技术实现思路
本专利技术针对自主提出的运用于工程中的指导珊瑚砂地基条件下载体桩桩基的施工，防止珊瑚砂地基出现砂土液化现象，为解决目前珊瑚砂地基施工难度大，施工后容易出现工程不合格等问题，自主设计了一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩及施工方法，该方法通过向载体桩底部扩充区以及侧壁伸展扩充头分支区域添加膨胀剂，使其膨胀，挤压桩周珊瑚砂，提高珊瑚砂密度，使珊瑚砂地基中水难以进入桩周珊瑚沙，降低了珊瑚砂孔隙水压力，珊瑚砂颗粒之间的有效压力会变大，从而有效防止了珊瑚砂地基中砂体液化，提高成桩稳定性，具有广泛的工程实践意义及应用前景。为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩，它包括载体桩，所述载体桩均布埋设在珊瑚砂地基的内部，所述载体桩的桩底部位设置有下部夯实填充料区；所述下部夯实填充料区内部填充膨胀剂，并形成底部扩充头结构；所述载体桩的外侧壁上，并沿其高度方向设置有多个侧壁伸展扩充头分支，所述侧壁伸展扩充头分支的内部填充有膨胀剂和磁性砂浆，并在侧壁伸展扩充头分支内部设置有用于控制磁性砂浆流动性的电磁铁装置。所述载体桩、下部夯实填充料区和侧壁伸展扩充头分支都采用带有膨胀剂的混凝土浇筑而成。所述载体桩的桩身用膨胀剂的含量随着载体桩深度的不同而变化，载体桩下部所用混凝土中膨胀剂含量控制在13%~17%，载体桩中间部分混凝土中膨胀剂含量控制在8%~12%。所述下部夯实填充料区采用分层多次添加膨胀剂，各层所添加的膨胀剂的含量根据工程要求做相应调整，各层膨胀剂水泥浆浇筑之后在24小时之内采用加固装置进行加固处理。所述加固装置采用高强度的薄壳结构，所述薄壳结构的外形与下部夯实填充料区的外形弧面相匹配。所述侧壁伸展扩充头分支内部膨胀剂的含量根据其所处深度进行变化。所述电磁铁装置限制在侧壁伸展扩充头分支所在区域。利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩的施工方法，包括以下步骤：Step1：形成桩孔：钻机根据设计深度、孔径要求完成桩孔施工，然后，完成载体桩的下部夯实填充料区及侧壁伸展扩充头分支区域的初步施工，并对所形成的桩孔采取相应措施进行防护，对侧壁伸展扩充头分支处的孔进行防护处理；Step2：侧壁施工：在侧壁伸展扩充头分支孔中放置电磁铁装置，并接通电源开关，再向侧壁伸展扩充头分支孔中浇筑提前准备好的含有膨胀剂的磁性砂浆，在浇筑完成后及时进行支护，直到膨胀剂膨胀达到可控状态；Step3：底部扩充头施工：在下部夯实填充料区按照设计要求浇筑含有膨胀剂的水泥砂浆，达到第一层设计高度之后在临空面及时进行加固支护，直到膨胀剂膨胀达到可控状态；按照上述过程进行多层施工，直至完成设计层数；Step4：浇筑、夯实干硬性混凝土：在所述下部夯实填充料区的底部扩充头结构施工完成之后，继续浇筑干硬性混凝土，并对其进行夯实处理；Step5：桩身施工：向所述桩孔中按照设计要求放置钢筋笼，并由深到浅按深度浇筑膨胀剂含量不同的水泥砂浆，浇筑完成后，含有膨胀剂的水泥砂浆发生作用，桩体膨胀，形成新型珊瑚砂地基桩。本专利技术有如下有益效果：1、本专利技术创新性的在珊瑚砂地区采用含有膨胀剂的水泥砂浆浇筑载体桩，从而使载体桩在浇筑后自身发生膨胀，挤压周围珊瑚砂处于密实状态，大幅度增加地基承载能力，更具有工程意义。2、本专利技术所提出的侧壁伸展扩充头分支孔采用含膨胀剂磁性砂浆浇筑，使得桩周土体因含有膨胀剂的磁性砂浆的注入，以及膨胀水泥砂浆桩身成桩后，膨胀作用的挤密而提高强度，显著改善侧壁摩阻力。3、针对自主提出的运用于工程中的珊瑚砂地基施工技术，自主设计了该方法，利用该方法能够很好的防止珊瑚砂地基出现砂土液化现象发生的破坏，并一定程度上减小了地基沉降带来的危害。4、本专利技术所提出的分层浇筑载体桩底部扩充区使得膨胀过程可控，具有更好的压实效果，并在每一层浇筑完成之后采用加固装置进行加固，保证膨胀剂反应向下作用，能够充分挤密珊瑚砂地基。5、本专利技术所提出的电磁铁装置可以很好得控制含膨胀剂磁性砂浆的流动，防止其在珊瑚砂地基孔隙中流动产生砂浆的浪费，并且可以控制其成型，使桩基整体性更好，从而能够很好得满足承载要求。6、本专利技术有效地解决了珊瑚砂地基在地震作用下容易发生砂土液化等问题，从而大幅度提升了地基承载能力，此方法施工工艺清晰，施工速度快，成桩效果好，且造价较低，具有广泛的工程实践意义及应用前景。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术载体桩桩身整体示意图。图2为本专利技术图1中A-A位置俯视图。图3为本专利技术所涉及电磁铁装置示意图。图中：珊瑚砂地基1、膨胀剂2、载体桩3、下部夯实填充料区4、侧壁伸展扩充头分支5、电磁铁装置6、磁性砂浆7。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式做进一步的说明。实施例1：参见图1-3，一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩，它包括载体桩3，所述载体桩3均布埋设在珊瑚砂地基1的内部，所述载体桩3的桩底部位设置有下部夯实填充料区4；所述下部夯实填充料区4内部填充膨胀剂2，并形成底部扩充头结构；所述载体桩3的外侧壁上，并沿其高度方向设置有多个侧壁伸展扩充头分支5，所述侧壁伸展扩充头分支5的内部填充有膨胀剂2和磁性砂浆7，并在侧壁伸展扩充头分支5内部设置有用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩，其特征在于：它包括载体桩（3），所述载体桩（3）均布埋设在珊瑚砂地基（1）的内部，所述载体桩（3）的桩底部位设置有下部夯实填充料区（4）；所述下部夯实填充料区（4）内部填充膨胀剂（2），并形成底部扩充头结构；所述载体桩（3）的外侧壁上，并沿其高度方向设置有多个侧壁伸展扩充头分支（5），所述侧壁伸展扩充头分支（5）的内部填充有膨胀剂（2）和磁性砂浆（7），并在侧壁伸展扩充头分支（5）内部设置有用于控制磁性砂浆（7）流动性的电磁铁装置（6）。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩，其特征在于：它包括载体桩（3），所述载体桩（3）均布埋设在珊瑚砂地基（1）的内部，所述载体桩（3）的桩底部位设置有下部夯实填充料区（4）；所述下部夯实填充料区（4）内部填充膨胀剂（2），并形成底部扩充头结构；所述载体桩（3）的外侧壁上，并沿其高度方向设置有多个侧壁伸展扩充头分支（5），所述侧壁伸展扩充头分支（5）的内部填充有膨胀剂（2）和磁性砂浆（7），并在侧壁伸展扩充头分支（5）内部设置有用于控制磁性砂浆（7）流动性的电磁铁装置（6）。


2.根据权利要求1所述一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩，其特征在于：所述载体桩（3）、下部夯实填充料区（4）和侧壁伸展扩充头分支（5）都采用带有膨胀剂（2）的混凝土浇筑而成。


3.根据权利要求1或2所述一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩，其特征在于：所述载体桩（3）的桩身用膨胀剂（2）的含量随着载体桩（3）深度的不同而变化，载体桩（3）下部所用混凝土中膨胀剂（2）含量控制在13%~17%，载体桩（3）中间部分混凝土中膨胀剂（2）含量控制在8%~12%。


4.根据权利要求1所述一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩，其特征在于：所述下部夯实填充料区（4）采用分层多次添加膨胀剂（2），各层所添加的膨胀剂（2）的含量根据工程要求做相应调整，各层膨胀剂（2）水泥浆浇筑之后在24小时之内采用加固装置进行加固处理。


5.根据权利要求4所述一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩，其特征在于：所述加固装置采用高强度的薄壳结构，所述薄壳结构的外形与下部夯实填充料区（4）的外形弧面相匹配。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，陈子悦，韩绍康，程其芬，陶鑫波，汪岩松，郭建祥，孙荣琪，宋瑞，杜卓兴，杨浩宇，李运舟，石谦，莫承林，罗越文，杨诚，王梦楠，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42