[发明专利]一种预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩

权利要求书

1.一种预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，包括预制混凝土管桩(1)，预制混凝土管桩(1)底部形成锥形头，锥形头顶部安装有可拆卸式下封堵结构，预制混凝土管桩(1)内安装有可拆卸式上封堵结构；锥形头内成形有空腔，且锥形头表面成形有若干与空腔连通的桩端出水口(1b)；预制混凝土管桩(1)的周向由上到下依次成形有若干桩侧出水口(1a)；可拆卸式下封堵结构和可拆卸式上封堵结构之间形成上注水腔；所述锥形头的空腔连通有桩端进水管(3)，上注水腔连通有桩侧进水管(2)；预制混凝土管桩(1)侧面形成有桩侧出水口(1a)；

锥形头和锥形头上方的预制混凝土管桩(1)进入黄土内后，调节可拆卸式上封堵结构的位置，使得可拆卸式上封堵结构底部与黄土面平齐，然后在锥形头的空腔和上注水腔分别注入水，使得锥形头下方和外周的黄土以及锥形头上方的预制混凝土管桩(1)四周的黄土同时达到饱和状态。

2.如权利要求1所述的预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，所述可拆卸式上封堵结构为环形的侧气囊(18)，侧气囊(18)中部滑动连接有与可拆卸式下封堵结构相连的不锈钢管(11)；侧气囊(18)连通有侧进气管(4)；可拆卸式下封堵结构为底气囊(9)，底气囊(9)连通有底进气管(5)。

3.如权利要求2所述的预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，所述底气囊(9)底部安装有底密封盘(7)，顶部安装有进水盘(6)，进水盘(6)与不锈钢管(11)密封连接，不锈钢管(11)与锥形头内的空腔连通；桩端进水管(3)通过底进水阀(13)与不锈钢管(11)连通；底进气管(5)穿过不锈钢管(11)上的底进气阀(14)后与底气囊(9)连通，不锈钢管(11)顶部安装有顶塞(12)。

4.如权利要求3所述的预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，所述底气囊(9)外侧安装有底弹簧(8)，底弹簧(8)外侧安装有第一密封圈(10)；底弹簧(8)和第一密封圈(10)均处于底密封盘(7)和进水盘(6)之间；底弹簧(8)始终处于拉应力状态，底气囊(9)充气后将底密封盘(7)顶起。

5.如权利要求2所述的预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，所述侧气囊(18)顶部安装有钢盖盘(15)，底部安装有侧密封盘(16)；钢盖盘(15)顶部固定连接有连接柱(21)，预制混凝土管桩(1)的顶部安装有加载架(23)。

6.如权利要求5所述的预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，所述侧气囊(18)外侧安装有侧弹簧(17)，侧弹簧(17)外侧安装有第二密封圈(19)，侧气囊(18)内侧安装有第三密封圈(20)；侧弹簧(17)、第二密封圈(19)、第三密封圈(20)均处于钢盖盘(15)和侧密封盘(16)之间；侧弹簧(17)始终处于拉应力状态，侧气囊(18)充气后将侧密封盘(16)顶起。

7.如权利要求5所述的预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，所述有加载架(23)设置有与预制混凝土管桩(1)配合的限位帽(23b)以及与连接柱(21)配合的通孔(23d)连接柱(21)沿轴向设置有间距0.5m～1.5m的成对限位孔(21a)，每对限位孔(21a)的间距比限位帽(23b)的厚度大2cm～4cm。

8.如权利要求1所述的预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，所述预制混凝土管桩(1)的桩侧由上向下设置有若干组纵向间距为0.3m～1.0m、直径为2cm～4cm的桩侧浸水口(1a)；每组桩侧浸水口(1a)包括4～8个沿预制混凝土管桩(1)的周向均匀布置的桩侧浸水口(1a)。

9.如权利要求1所述的预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，所述锥形头上沿纵向设置3～5组直径为3cm～6cm的桩端浸水口(1b)，每组桩端浸水口(1b)包括4～8个沿桩体径向截面处均匀地布置4～8个桩端浸水口(1b)。

10.根据权利要求1所述的一种预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，其特征在于，所述扩底桩的单桩承载力R_a根据需要设计，其中R_a通过下式得到：

式中，d₁为预制混凝土管桩的外径；L₁为桩身长度；L₂为桩端长度；d_p为设计的水泥浆扩大头的直径；τ_cs为预浸水-挤密处理后的湿陷性黄土的桩侧阻力；q_pa为预浸水-挤密处理后的湿陷性黄土的桩端阻力；ξ_c为桩侧阻力修正系数，根据试桩的现场试验结果确定；