[发明专利]一种利用膨胀剂的珊瑚砂地基桩及施工方法

说明书

本发明提供了一种利用膨胀剂的新型珊瑚砂地基桩及施工方法，载体桩均布埋设在珊瑚砂地基的内部，所述载体桩的桩底部位设置有下部夯实填充料区；所述下部夯实填充料区内部填充膨胀剂，并形成底部扩充头结构；所述载体桩的外侧壁上设置有多个侧壁伸展扩充头分支，所述侧壁伸展扩充头分支的内部填充有膨胀剂和磁性砂浆，并在侧壁伸展扩充头分支内部设置有用于控制磁性砂浆流动性的电磁铁装置。该方法通过向载体桩底部扩充区以及侧壁伸展扩充头分支区域添加膨胀剂，使其膨胀，挤压桩周珊瑚砂，提高珊瑚砂密度，降低了珊瑚砂孔隙水压力，珊瑚砂颗粒之间的有效压力会变大。

技术领域

本发明涉及一种利用膨胀剂的珊瑚砂地基桩及施工方法，尤其适用于具有大孔隙结构的珊瑚砂地基的桩基施工，属于桩基施工技术领域。

背景技术

砂土液化是指处于地下水位以下松散的饱和砂土，受到震动时有变得更紧密的趋势。但饱和砂土的孔隙全部为水充填，因此，这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力骤然上升，而在地震过程的短暂时间内，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由砂粒通过其接触点所传递的压力（有效压力）减少，当有效压力完全消失时，砂层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变得像液体一样的状态，即通常所说的砂土液化现象。

随着社会经济的快速发展，桩基广泛应用于道路、港口、桥梁等工程施工中。桩基础通过桩侧摩阻力和桩端阻力来承担上部所传递的荷载，如何在节省建筑材料用量的同时提高桩基承载力以及单位材料强度利用率，是研究人员长期关注的重要课题之一。

珊瑚砂，又称钙质，是海洋生物遗骸形成的一种特殊介质，具有很高的有机成分，强度较低，且极易发生破碎等。大量工程实例及实验数据表明，在钙质砂土中，基于常规地基材料的桩基础经验不适用，其主要原因是，钙质砂破碎所承担的应力很小，因此无论是打入桩还是灌注桩，都会引起钙质砂地基土的扰动，导致桩周钙质砂颗粒破碎，出现应力松弛现象，成桩后会弱化桩侧摩阻力和桩端阻力，使桩基承载力降低。因此，解决这一系列问题对指导珊瑚砂地基条件下载体桩桩基的施工，防止珊瑚砂地基出现砂土液化现象具有重要意义。

对珊瑚砂地基，传统的桩基施工方法成桩后，桩周围珊瑚砂被挤碎，在地震作用下容易发生液化，导致桩基失稳。

发明内容

本发明针对自主提出的运用于工程中的指导珊瑚砂地基条件下载体桩桩基的施工，防止珊瑚砂地基出现砂土液化现象，为解决目前珊瑚砂地基施工难度大，施工后容易出现工程不合格等问题，自主设计了一种利用膨胀剂的珊瑚砂地基桩及施工方法，该方法通过向载体桩底部扩充区以及侧壁伸展扩充头分支区域添加膨胀剂，使其膨胀，挤压桩周珊瑚砂，提高珊瑚砂密度，使珊瑚砂地基中水难以进入桩周珊瑚沙，降低了珊瑚砂孔隙水压力，珊瑚砂颗粒之间的有效压力会变大，从而有效防止了珊瑚砂地基中砂体液化，提高成桩稳定性，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种利用膨胀剂的珊瑚砂地基桩，它包括载体桩，所述载体桩均布埋设在珊瑚砂地基的内部，所述载体桩的桩底部位设置有下部夯实填充料区；所述下部夯实填充料区内部填充膨胀剂，并形成底部扩充头结构；所述载体桩的外侧壁上，并沿其高度方向设置有多个侧壁伸展扩充头分支，所述侧壁伸展扩充头分支的内部填充有膨胀剂和磁性砂浆，并在侧壁伸展扩充头分支内部设置有用于控制磁性砂浆流动性的电磁铁装置。

所述载体桩、下部夯实填充料区和侧壁伸展扩充头分支都采用带有膨胀剂的混凝土浇筑而成。

所述载体桩的桩身用膨胀剂的含量随着载体桩深度的不同而变化，载体桩下部所用混凝土中膨胀剂含量控制在13%~17%，载体桩中间部分混凝土中膨胀剂含量控制在8%~12%。

所述下部夯实填充料区采用分层多次添加膨胀剂，各层所添加的膨胀剂的含量根据工程要求做相应调整，各层膨胀剂水泥浆浇筑之后在24小时之内采用加固装置进行加固处理。

所述加固装置采用高强度的薄壳结构，所述薄壳结构的外形与下部夯实填充料区的外形弧面相匹配。