[发明专利]一种基于地聚合物注浆的排水劲芯复合桩及其施工方法

说明书

本发明涉及一种基于地聚合物注浆的排水劲芯复合桩及其施工方法，包括中间芯桩和外围桩，外围桩包裹中间芯桩，中间芯桩为地聚合物材料浆固碎石桩，外围桩为可排水的砂桩，地聚合物材料浆固碎石桩与砂桩咬合接触以组成排水劲芯复合桩。本发明将复合桩技术与地聚合物材料技术结合起来，利用地聚合物材料的固化效应和砂桩的排水效应，实现地基加固与排水的双重作用，大幅度提高了软土地基的承载力；本发明施工工艺简单，可操作性强，施工得到的排水劲芯复合桩不仅整体性好、承载力高、排水速度快，加固软土地基效果显著，而且利用工业废渣制备地聚合物浆液，绿色低碳、经济效益高。

技术领域

本发明属于软土地基加固及桩基础技术领域，尤其涉及一种基于地聚合物注浆的排水劲芯复合桩及其施工方法，主要适用于沿海地区高速公路、铁路等软土地基的加固处理。

背景技术

在我国东部沿海地区，广泛分布着含水率高、压缩性大、承载力低、渗透性差、灵敏度高的深厚软黏土层，在这些地区进行高速公路、铁路等工程建设时，往往需要对软土地基进行加固处理。复合桩基是一种可靠性较高、工程效益较好的加固方法，已在各类工程建设中得到广泛应用。该方法在软土地层中设置强度和模量较高的桩体，如水泥土桩、钻孔灌注桩、预制混凝土桩等，将大部分荷载直接由桩体传递到下卧层，从而提高软基承载力，减小其工后沉降。

为进一步提升桩基础的承载性能，专利号为200420024553.2的专利公开了一种粉喷复合桩，专利号为200910063340.8的专利公开了一种水泥浆喷射多向加芯搅拌桩成桩方法，这两个专利分别公开了由预制混凝土桩和水泥土桩组合构成的劲芯复合桩的技术方案，即先在现场施打水泥土桩，然后在其中心插入预制混凝土桩。这些工法结合了预制混凝土桩和水泥土桩的技术优势，利用价格较低、体积较大的水泥土桩加固预制混凝土桩的桩周土体，可显著提高预制混凝土桩的承载性能。

但这些技术方案中均采用水泥土桩作为劲芯复合桩的外围桩，存在如下缺点：1）水泥土桩桩身强度及桩侧摩阻力发挥程度受土质、地下水等因素影响很大，尤其是遇到淤泥质土、泥炭土等，施工质量难以保证；2）预制混凝土桩在压入过程中，很难保证其位于水泥土桩的中心位置，且在压入时易发生偏斜，难以达到预期效果；3）在水泥土中施打劲芯桩，不仅需要消耗较大的能量，而且振动本身对周围环境影响也较大，同时振动挤压作用导致桩周软黏土中产生较大的超孔隙水压力，且不易消散。

专利号为200610037621.2的中国专利《加固深厚软基的砼芯砂石桩复合地基法》和专利号为201320462136.5的中国专利《一种砼芯砂石桩复合地基》分别公开了由砂石桩和预制混凝土桩或现浇混凝土桩组合构成的复合桩技术方案，混凝土桩外围的砂石桩克服了水泥土桩的某些缺陷，且砂石桩的排水效应可加速桩周软黏土的固结速率，但这些技术方案实施时仍难以保证混凝土桩位于砂石桩的中心位置，且复合桩的整体性较差。此外，以上技术方案均采用高强度的混凝土桩作为复合桩的芯桩，其成本较高，而且水泥在生产过程中需要消耗大量资源和能源，并排放大量的粉尘以及CO2、CO、NO、SO2等有害废气，其存在的高能耗、高污染排放等缺陷势必会对生态环境造成严重威胁。

因此，本领域技术人员亟需提供一种基于地聚合物注浆的排水劲芯复合桩及其施工方法，实现地基加固与排水的双重作用，并解决现有技术中存在的复合桩整体性差、施工成本高、环境污染严重等问题。

发明内容

本发明目的是提供一种基于地聚合物注浆的排水劲芯复合桩及其施工方法，实现地基加固与排水的双重作用，并解决现有技术中存在的复合桩整体性差、施工成本高、环境污染严重等问题。

为了实现上述，本发明提供了一种基于地聚合物注浆的排水劲芯复合桩，包括中间芯桩和外围桩，所述外围桩包裹所述中间芯桩，所述中间芯桩为地聚合物材料浆固碎石桩，所述外围桩为可排水的砂桩，所述地聚合物材料浆固碎石桩与所述砂桩咬合接触，以组成排水劲芯复合桩。

优选的，所述地聚合物材料浆固碎石桩内设有钢筋笼。