[发明专利]一种承载式透水混凝土-ECC复合预制桩及其制备方法

说明书

本发明涉及混凝土透水桩技术领域，尤其涉及一种承载式透水混凝土‑ECC复合预制桩及其制备方法。所述复合预制桩包括外层、内层、连接件、钻头和桩顶保护帽；内层为ECC混凝土制成的柱状结构，透水混凝土材质的外层包裹在内层的侧壁上，且内层的上端高于外层的上端形成凸出部；钻头通过连接件固定在内层的下端；桩顶保护帽为具有凹槽的柱状体，凸出部能够插接在凹槽中与凹槽紧密配合。这种复合预制桩中，内层的ECC混凝土出色的拉应变‑硬化性能、延性为桩身提供良好的抗弯性能且允许桩头发生一定程度的水平位移。外层的透水混凝土保证了桩身的透水性能，能够发挥竖向排水通道的作用，以加快土体超静孔隙水压力的消散，提高地基固结速率。

技术领域

本发明涉及混凝土透水桩技术领域，尤其涉及一种承载式透水混凝土-ECC复合预制桩及其制备方法。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

现有的透水桩技术，如普通透水混凝土桩或普通碎石桩，因其孔隙率大，渗透性强，能发挥桩体承载的作用，亦能发挥竖向排水通道的作用以加快土体超静孔隙水压力的消散，提高地基固结速率，从而在工程中倍受青睐。但仍存在以下不足：首先，上述的这类透水桩承受水平荷载的能力较低；例如，普通碎石桩在使用过程中易由于桩周土体的承载力不足而发生膨胀破坏，而普通透水混凝土桩则由于本身的抗折强度较低易发生折断破坏，进而对竖向承载力造成不利影响。其次，施工工艺特殊复杂，尤其是普通透水混凝土桩在施工过程中易产生混凝土的离析现象，且固结速度慢易产生堵孔现象，这使得透水混凝土桩现场施工速度慢，施工质量难以控制。这些不足限制了现有的透水桩技术在土木工程中的推广应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种承载式透水混凝土-ECC混凝土复合预制桩及其制备方法，通过透水混凝土和ECC形成的双层结构保证了桩身透水性能的同时，解决了现有技术的透水桩诸如透水混凝土桩或碎石桩横向承载力不足，易产生开裂破坏等问题。为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

在本发明的第一方面，一种承载式透水混凝土-ECC复合预制桩，包括：外层、内层、连接件、钻头和桩顶保护帽。所述内层为ECC混凝土制成的柱状结构，透水混凝土材质的所述外层包裹在内层的侧壁上，且内层的上端高于外层的上端形成凸出部。所述钻头通过连接件固定在内层的下端。所述桩顶保护帽为具有凹槽的柱状体，所述凸出部能够插接在凹槽中与凹槽紧密配合。

进一步地，所述凸出部的长度和凹槽的深度相同，可选为40～50cm。通过凸出部与顶保护帽配合能够使桩体在压入过程中受力均匀，防止静压贯入沉桩过程中桩身发生失稳破坏。

进一步地，所述钻头为锥形结构，其底面尺寸大于外层的截面尺寸，例如，所述钻头为圆锥形结构，所述外层和内层形成的桩身为圆柱形结构时，所述圆锥形结构的底面直径大于桩身直径。以减小在沉桩过程中桩体与土之间的摩擦力，并增加桩体整体的重量，为采用静压贯入沉桩提供便利。可选地，所述底面直径大于桩身直径5～10mm。可选地，钻头由高强混凝土制成。

进一步地，所述连接件成圆形或者矩形分布；进行桩身混凝土的浇筑时，将ECC混凝土直接浇筑在连接件上完成咬合，从而增加钻头和桩身的牢固性。

进一步地，所述连接件成圆形分布时的直径为25-30cm进一步地，所述连接件为钢筋，优选为螺纹钢，其与钻头、桩身之间的连接更为牢固。

进一步地，所述内层、桩顶保护帽均为圆柱形结构，所述钻头为圆锥形结构，桩顶保护帽外径与钻头底面直径相同。

可选地，所述桩顶保护帽是由钢材制成，通其过扣设在已经预成型的所述凸出部上完成接合，能在静压贯入过程中保护桩身；同时，桩顶保护帽可自由拆卸，重复利用。