[发明专利]一种立体排水的预制钢筋混凝土桩及施工方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程抗震技术领域，特别涉及一种立体排水的预制钢筋混凝土桩及施工方法。

背景技术

我国地处世界两个地震带环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位，是一个地震频发的国家。近几年，从四川省汶川县、青海省玉树藏族自治州玉树县到云南省鲁甸发生的大地震中都可以发现地基土层（砂性土）的液化现象，引起基础破坏，进而导致大量的结构物发生倒塌，对我国人民的生命财产造成了很大的损失。因此，结构物基础的抗震设计显得尤为重要。

液化是造成场地地震损害的主要原因之一，地震引起可液化土层（砂性土）液化的主要原因是在地震荷载作用下，砂性土地基中产生很大的超孔隙水压力且不能快速消散，引起地基土的有效应力降低，相应的抗剪强度指标也降低，进而导致地基液化破坏。因此，地震过程中如何快速消散地基土层的超孔隙水压力，阻止孔压发展等问题已经引起工程界的普遍关注。

对于桩基础在抗震方面的应用，工程上主要通过碎石桩形成竖向排水通道来抵抗地基土层的液化，但是碎石桩具有承载能力相对较低，沉降控制能力弱等缺点，限制了碎石桩的适用范围。

本发明之前，中国专利“散体桩-透水性混凝土桩二元复合地基及处理方法”对碎石桩进行改进，兼具了散体桩的透水性以及透水性混凝土桩的透水性和较高的抗压强度，提高了地基的竖向承载能力，但是透水性混凝土桩为素混凝土桩，它具有较低的抗剪强度，因而难以将其应用于液化土地基的抗震设计中；而在刚性排水桩方面主要是通过桩端或桩侧的透水混凝土将水收集到桩体内部的排水通道中，然后通过真空泵将水抽出，这些方法不仅增加了造价，而且都没有考虑将排水桩的排水通道形成一个立体的排水系统，无法达到快速消除地震过程中产生超孔隙水压力的目的。因此，有必要研发一种新的排水桩以满足工程需要。

发明内容

本发明的目的在于：克服缺陷，研发一种立体排水的预制钢筋混凝土桩及施工方法，不仅可以有效降低沉桩过程中产生的超孔隙水压力，减少工后固结沉降，同时在地震作用下可有效降低桩周土体的超孔压积累，防止地基液化产生的震害，同时也能大幅度提高桩的承载能力。

本发明的技术方案：

一种立体排水的预制钢筋混凝土桩，包括预制钢筋混凝土桩桩体、至少一条竖向排水凹槽和至少一条竖向排水体、2-5道水平环向排水凹槽和2-5道水平环向排水体，竖向排水凹槽设于预制钢筋混凝土桩桩体的侧面，竖向排水体设于竖向排水凹槽内，竖向排水体的尺寸与竖向排水凹槽的尺寸相适配，竖向排水体的数量与竖向排水凹槽的数量相等；预制钢筋混凝土桩桩体为分体设置的，包括A类桩、B类桩和C类桩，根据地质勘察资料组合打设并连接而成，A类桩的竖向排水凹槽的下端为盲端， B类桩和C类桩的竖向排水凹槽均为通长设置的，且C类桩的侧面根据易液化土层的厚度设置2-5道水平环向排水凹槽，水平环向排水凹槽内设有水平环向排水体， A类桩、B类桩和C类桩内的竖向排水体分别于桩间连接处进行搭接，形成沿预制钢筋混凝土桩桩体通长分布的连续排水体，竖向排水体与水平环向排水体形成立体排水体系。

A类桩位于预制钢筋混凝土桩桩体的最下端，打入易液化土层下的不可液化土层内，A类桩上至少连接一节C类桩，C类桩打入易液化土层内， C类桩的总长度大于等于易液化土层的厚度，C类桩上连接B类桩，B类桩打入易液化土层上的不可液化土层内，且B类桩的上端凸出土层顶面，土层顶面铺设50cm厚的由中粗砂构成的排水砂层，竖向排水体伸出B类桩30 cm -50cm，竖向排水体水平铺设在表面的排水砂层中，竖向排水体顶面用土工布封盖。

A类桩的竖向排水凹槽的开槽部位从距桩端底部30cm-80cm处开始。

竖向排水体由透水材料包裹，并在其侧边压设单排或双排1cm宽的钢条，用钢钉或螺丝将钢条与竖向排水凹槽固定，钢钉或螺丝的固定间距为50 cm -100cm。

A类桩、B类桩和C类桩的桩间连接处分别设有钢帽，相邻的A类桩、B类桩和C类桩之间通过角钢与钢帽进行焊接。

钢帽的尺寸与A类桩、B类桩和C类桩尺寸相匹配，钢帽由低碳钢制成，钢帽的高度为15cm。

桩间连接处的竖向排水凹槽处采用长度为15cm-20cm、宽度为10cm-15cm、厚度为2mm的透水钢板与钢帽焊接固定，透水钢板上阵列有孔径为5mm-10mm的透水孔。

A类桩、B类桩和C类桩的截面为方形或圆形。

竖向排水体和水平环向排水体均为塑料排水板。

一种立体排水的预制钢筋混凝土桩的施工方法，包括以下步骤：