[发明专利]一种带有排水功能的半柔性桩及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程的软基处理技术，特别涉及一种带有排水功能的半柔性桩，还涉及该带排水功能的半柔性桩的施工方法，尤其适用于深厚软土、超软弱土的软基的填筑工程、路基工程等复合地基处理，既可发挥桩体的复合地基作用，又可通过排水固结改良软土，实现快速填土施工。

背景技术

在沿海地区，广泛分布着软土、超软弱土，其埋深、厚度均较大。随着经济的迅速发展，沿海区域陆续开发利用，建设用地对填土的要求越来越高，然而，所面临的超软弱土物理力学性质越来越差，因此，软土、超软弱土的处治成为项目开发的重点和难点。

目前，软基的处理措施主要分为刚性桩复合地基、柔性桩或排水固结法处理两大类。刚性桩复合地基由于能较好地控制软土的沉降，并提供较高的承载力，而越来越得到广泛应用。近年来，国内外学者在提高桩的承载力方面作了越来越多的研究，如刚度较大的管桩、桩径较大的薄壁筒桩等应用到软基处理，使刚性桩发挥的承载力越来越大，应用的单桩承载力已不低于800KN，甚至高达2000KN，桩土应力比达30～50。但是，由于刚性桩复合地基对沉降的严格控制，一般不超过10cm，在超软弱土地区，桩间软土难改良，不易发挥桩间土的承载力，而且各类桩在特定的地质条件下均存在局限性，如管桩若遇下卧层为较软弱岩土层，易发生桩尖的穿刺破坏，沉降过大；若遇基岩风化较浅，易发生倾覆滑移，这类工程事故时有发生。素混凝土桩、薄壁筒桩等现浇混凝土桩则桩型难以成型或扩大系数过大。水泥搅拌桩、高压旋喷桩等拌合桩则由于软土含水量过大，严重影响了水泥与软土的凝结。

采用砂桩、碎石桩等柔性桩或塑料排水板、袋装砂井等排水固结法处理软基，虽可消散超孔隙水压力，改良软土，提高其承载力，但是在超软弱土地区，软土受压后剪切变形易造成断桩或竖向排水体弯折变形，受竖向涂抹效应的影响较大，削弱了其竖向排水功能。软土的强度增长有限，柔性桩的桩土应力比小，仅为1～2，处理后地基承载力难适应越来越高的填土要求，易造成过大的工后沉降。

针对上述两类软基处理的特点，部分学者提出了刚性桩联合排水板进行软基处理，用排水板消散桩施工过程引起的超静孔隙水压力，使软土得到部分固结，但软基沉降亦不超过28cm，且桩、土的刚度差别大，软土的强度增长依然有限。在超软弱土地区，若能既有效利用桩的较高承载力、较强的抗剪强度，又能充分发挥桩间软土的强度增长，就可以有效快速完成高填方的填筑，加快软土沉降固结及缩短工期。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种带有排水功能的半柔性桩，既能有效利用桩的较高承载力、较强的抗剪强度，又可通过改良桩间软土，充分利用软土的强度增长，提高复合地基的承载力和抗剪强度，从而快速高效完成高填土的填筑工程，并进一步加快软土沉降固结及缩短工期。

本发明的上述目的通过以下的技术措施来实现：一种带有排水功能的半柔性桩，包括桩体，其特征在于：所述桩体主要由内部为密闭空间的无纺土工布袋和充填于该密闭空间中的水泥砂浆液组成，水泥砂浆液凝固之前，所述无纺土工布袋起到桩体成型作用，水泥砂浆液凝固之后形成圆柱状的胶结体，无纺土工布袋作为水泥砂浆液凝固过程泌水和周边软土排水的竖向排水通道，胶结体在桩中心以砂浆胶结体为主、桩周以水泥胶结体为主，形成桩周抗压强度高于桩中心抗压强度的桩体。

本发明无纺土工布袋具有良好的透水性能和隔离固体颗粒的特性，在水泥砂浆液凝固前，其起到桩体成型的作用，同时，水泥砂浆的泌水会由土工布袋透水排出，桩周软土中的水也会沿着土工布袋排出，使得桩周软土发生沉降固结，因此，土工布袋可作为软土排水固结的竖向排水通道，桩周土工布的纵向通水面积大，与软土接触的周长大，桩间软土的横向排水距离短；由于土工布附着于凝固的桩体桩周上，不易断裂和失效，受竖向涂抹效应的影响较小。土工布可明显使桩周软土发生排水固结，强度显著增长，且距桩中心越近强度增长越快，不仅提高了桩间土的承载力，而且增加了桩周的摩阻力，土工布隔离了桩体及桩间软土，可有效减少软土沉降引起的桩体负摩阻力，综合发挥复合地基的承载力。经按配合比配制的水泥砂浆，在泌水凝固过程中，水泥与砂在径向上分选，使大量分离出的水泥浆在土工布内侧汇集、胶结，该过程使得胶结体从桩中心到桩周存在渐变段，因此，桩中心以砂浆胶结体为主、而桩周以厚2～5cm的环状水泥胶结体为主，桩周抗压强度远高于桩中心抗压强度的桩体，使水泥砂浆液在凝固后形成类似管桩的特征，桩体不易断桩、缩径，确保成桩的质量。