[发明专利]一种聚氨酯砂石桩及其施工工艺和应用

权利要求书

1.一种聚氨酯砂石桩，垂直布置于建筑场地的地基（70）中，含砂石骨料（10）和胶结剂，砂石骨料（10）是级配碎石、块石、卵石、角砾、圆砾、中砂、粗砂、建筑垃圾或由它们组成的混合料之一，在地基（70）中所成的桩孔（80）中填筑砂石骨料（10），构成桩体，所述的胶结剂镶嵌在所述的桩体的砂石骨料（10）的孔隙中，其特征在于，所述的胶结剂是聚氨酯泡沫（20），聚氨酯泡沫（20）是主链上含有重复的—HNCO—O—基团的高聚物树脂，聚氨酯泡沫（20）的密度和抗压强度分别为100kg/m³～500kg/m³和0.1MPa～50MPa，聚氨酯泡沫（20）与所述的桩体中的砂石骨料（10）胶结形成腰鼓状的所述的桩，所述的桩的平均直径、长度、密度、抗压强度和弹性模量分别为20cm～200cm、2m～25m、500kg/m³～2500kg/m³、1.0MPa～100.0MPa和10MPa～1000MPa。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯砂石桩，其特征在于，所述的桩还含竖向增强体（30），竖向增强体（30）是土工格栅、土工网格、土工条带、铁管、铜管、铁架、钢架、不锈钢架和钢筋中的一种，竖向增强体（30）匀混在砂石骨料（10）中。

3.一种建造权利要求1所述的桩的施工工艺，其特征在于，包括以下施工步骤：

步骤一地基（70）中成桩孔（80）

在地基（70）中成垂直于地面的桩孔（80），桩孔（80）的直径和深度分别为20cm～200cm和2m～25m，成孔采用人工挖土成孔工艺、螺旋钻机取土成孔工艺或旋挖钻取土成孔工艺施行；

步骤二填料并预埋浇注管（40）

在桩孔（80）中填充砂石骨料（10），预留浇注管（40）的位置，直到将浇注管（40）能直立于桩孔（80）的中心线，浇注管（40）的出浆口在桩孔（80）的底部；

步骤三分层填筑压实砂石骨料（10）

分层填筑砂石骨料（10），振动密实，分层厚度介于2m～3m，分层填筑到比桩顶标高高出40cm～60cm；

步骤四浇注聚氨酯反应原料浆

使用连接到储存聚氨酯反应原料浆单元（60）的气动双液注浆泵（50），进行聚氨酯反应原料浆浇注，可采用①边提浇注管（40）边浇注，注射枪通过步骤二中预埋的浇注管（40）将聚氨酯反应原料浆注入浇注管（40）下端口处的砂石骨料（10），并匀速提拉浇注管（40），浇注量通过控制聚氨酯反应原料浆注射速率控制，每浇注一段，停留一段时间，分段长度为50cm～100cm，聚氨酯反应原料浆发生反应，形成聚氨酯泡沫（20），膨胀填充在砂石骨料（10）的孔隙中，固化后与砂石骨料（10）胶结为一体，重复以上浇注过程，直到砂石骨料（10）与聚氨酯泡沫（20）胶结形成所述的桩，停止注聚氨酯反应原料浆，清洗气动双液注浆泵（50），或者②袖阀式浇注管（40）浇注，浇注管（40）是袖阀式浇注管，注射枪下到浇注管（30）下端口处的浇注位置，自下而上分段注射聚氨酯反应原料浆，通过袖阀式的浇注管的管体上分段的阀门进入砂石骨料（10）中，每浇注一段，停留一段时间，分段长度为50cm～100cm，聚氨酯反应原料浆发生反应，形成聚氨酯泡沫（20），膨胀填充在砂石骨料（10）的孔隙中，固化后与砂石骨料（10）胶结为一体，重复以上浇注过程，直到砂石骨料（10）与聚氨酯泡沫（20）胶结形成所述的桩，停止注聚氨酯反应原料浆，清洗气动双液注浆泵（50），所述的聚氨酯反应原料浆由A组分和B组分按照重量比1:0.1～1:10通过双液气动注浆泵（50）注射混合，其中，A组分包括一种或多种氰酸酯a，氰酸酯a可由通式R(NCO)_n表示，其中R表示含2～18个碳原子的脂肪族烃基、含6～15个碳原子的芳烃基、含8～15个碳原子芳脂族烃基，n=2～4，所述的B组分包括多元醇b、扩链剂c、发泡剂d和催化剂e，多元醇b是一种多元醇或多种多元醇的混合物，平均分子量为100～10000，官能度为2～10，扩链剂c为一种或多种扩链剂的混合物，是分子量小于800的含活泼氢原子化合物，发泡剂d选用水、卤代烃、烃类化合物或气体，用量为b和c重量的0.3%～15.0%，催化剂e为胺类催化剂、有机金属催化剂、或它们的混合物，用量为b和c的重量0.001%～10.0%，在-10℃～100℃下，所述的A组分和B组分混合发生化学反应，生成物固化成聚氨酯泡沫（20），聚氨酯泡沫（20）是主链上含有重复的—HNCO—O—基团的高聚物树脂。