[发明专利]一种预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩

说明书

本发明公开了一种预浸水‑挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，扩底桩包括预制混凝土管桩，桩身底面和侧面设置用以渗水注浆的浸水口，桩顶安装有加载架；桩底为底密封盘和与不锈钢管连通的进水盘，底密封盘与进水盘之间安装有第一密封圈、底弹簧和底气囊；桩侧为侧密封盘和钢盖盘，两者中间安装有第二密封圈、第三密封圈、侧弹簧和侧气囊。本发明联合了桩体挤密作用和预浸水处理，可快速地消除桩侧和桩底黄土的湿陷性，缩短了施工工期。同时，桩侧和桩底能够以不同或相同水压浸水，大大地减小沉桩时桩端和桩侧阻力，加快了沉桩速度，提高了施工效率。沉桩完成后，桩底压力注浆形成水泥浆扩大头，可大幅提高桩基的承载力。

技术领域

本发明涉及一种湿陷性黄土地区建筑工程地基处理技术，尤其涉及一种预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩。

背景技术

黄土在我国的分布非常广泛，遍及甘肃、陕西、宁夏、青海等10多个省区，其面积约为63.5万平方公里，约占国土面积的6.6％，其中湿陷性黄土约占3/4。这样，工业及民用基础设施将越来越多地在广阔地黄土地区兴建。黄土的湿陷性会导致建筑物出现显著沉降、裂缝、甚至倾倒等问题。因此，湿陷性黄土地基的处理一直是岩土工程经常遇到的且比较棘手的问题。

目前，国内外最常用的湿陷性黄土地基处理方法包括有强夯法、垫层法、灰土挤密法、化学加固法、预浸水法等。这些技术虽然相对成熟，且得到了广泛的应用，但也存在一些普遍的缺陷，如大多仅能处理浅层的湿陷性黄土地基，深层黄土的湿陷性通常难以消除。此外，这些技术也存在各自的局限，如强夯法的振动噪声大、对周围建筑物存在扰动；化学加固法的施工成本高；预浸水法的施工工期长。

对于建筑物沉降要求较高或湿陷性黄土的厚度较深时，通常需要选用桩基础进行基础加固。传统的土桩、灰土桩等对于湿陷性黄土地基的处理厚度一般不超过15m，即使采用冲击法或钻孔夯扩桩挤密法施工，处理厚度也有局限性。天然状态下，黄土的含水率较低、结构性较强、压缩性较低、强度较高。这样，利用沉管桩或预制桩处理湿陷性黄土地基时，由于桩端阻力和桩侧摩阻力太大，导致沉桩困难，施工效率低，而且深层黄土的湿陷性通常无法得到消除。

中国大陆专利CN102995637A公开了名称为“大厚度回填或自重湿陷性黄土场地施工沉管挤密桩的设备及方法”的专利技术，主要采用内外管组合结构，实现利用沉管挤密桩处理大厚度自重湿陷性黄土的目的，这种处理技术虽然操作简便、经济性好，但在沉桩时桩端阻力和桩周侧摩阻力大，造成沉桩困难，且仅采用挤密法进行黄土地基处理，难以完全消除黄土的湿陷性。

中国大陆专利CN109914458A公开了名称为“一种适用于湿陷性黄土的钢管桩”的专利技术，包括桩身、电热膜、控制中心、水流导管、气流导管和反滤装置，实现了水位上升时，水从湿陷性黄土地基中外渗出来的功能，减少了湿陷性黄土湿陷变形后桩基的负摩阻力，提高了桩基承载力，但没有专门设计处理湿陷性黄土的功能，所以无法彻底消除黄土湿陷性带来的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述大厚度湿陷性黄土地基处理技术的不足，提供一种快速消除黄土湿陷性，且施工便捷、经济性好、承载力高的扩底桩及其施工方法。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种预浸水-挤密处理湿陷性黄土的扩底桩，包括预制混凝土管桩，预制混凝土管桩底部形成锥形头，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；预制混凝土管桩的周向由上到下依次成形有若干桩侧出水口；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，上注水腔连通有桩侧进水管；预制混凝土管桩侧面形成有桩侧出水口；

锥形头和锥形头上方的预制混凝土管桩进入黄土内后，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四周的黄土同时达到饱和状态。