采用直径25mm的螺纹钢筋;每两根纵向受力钢筋之间布设一根后注浆钢管12，沿环向共布设3根直径为10mm的后注浆钢管12，在后注浆钢管12的侧壁开设浆液渗出孔13，内部插入后注浆软管；后注浆软管采用PVC管，管径60mm ；楽液渗出孔直径为50mm，竖向间隔300mm ；非弹性箍筋11沿粧身纵向分段布设于粧身截面扩大段7两侧，采用直径为8mm的光面钢筋。
[0027]弹性箍筋8设于刚性加筋层2的外侧，与纵向受力钢筋1、扩大段囊袋9之间设弹性连接筋15;弹性箍筋8由4段弹性箍筋钢筋16和4段拉簧17焊接呈环形，弹性箍筋钢筋16直径为6mm，拉簧17采用外径6mm、长20mm的碳素弹簧钢丝拉簧;弹性连接筋采用外径6mm、长20mm的碳素弹簧钢丝弹性拉簧。
[0028]扩大段囊袋9呈圆柱形，外径600mm、高500mm，两端与刚性加筋层2的纵向受力钢筋10绑扎连接;扩大段囊袋9采用不透水的HDPE土工膜，土工膜的拉伸强度(纵横)(MPa) >25，断裂伸长率(纵横)(％) 2 550，直角撕裂强度(纵横)0/111111) > IlO0
[0029]预制粧尖6采用钢筋混凝土预制呈圆锥形，其上表面设置纵向受力钢筋连接段和18后注浆钢管连接段19、内层钢沉管插入凹槽20、外层钢沉管插入凹槽21;预制粧尖外径1000mm，高400mm;后注浆钢管连接段19的底面伸出预制粧尖底面，顶面高出预制粧尖6上表面300mm;纵向受力钢筋连接段18顶面高出预制粧尖上表面300mm，在后注浆钢管连接段19底面开口处设封闭盖板22和连接转轴23 ；封闭盖板22采用厚5mm、直径120mm的圆形钢板;连接转轴23采用1.5寸的重型焊接合页。内层钢沉管插入凹槽20和外层钢沉管插入凹槽21的内径分别为400mm和900mm，凹槽宽度均为20mm，凹槽深度均为30mm。
[0030]劲芯增强体3通过后注浆软管14向散体材料内压注高聚物材料，高聚物材料硬化后在粧芯部位形成直径不小于400mm的变截面柱体。
[0031]粧底扩大端头5通过后压浆软管14向预制粧尖底部压注高聚物材料形成。
[0032]粧顶增强段4外径为900mm、高为1000mm，采用高聚物混凝土浇筑而成，粧顶增强段4的箍筋采用非弹性箍筋11。
[0033]内层钢沉管26和外层钢沉管27分别米用内径为400mm和900mm、壁厚为1mm的不锈钢管。
[0034]图4是本发明变截面劲芯增强活性材料复合粧结构的施工流程示意图。参照图4所示，变截面劲芯增强活性材料复合粧结构施工方法，包括以下施工步骤:
(I)施工准备:根据设计要求进行施工现场清理，施工机械、人员、材料进场，布设粧位，将与预制粧尖6连接好的刚性加筋层2自内层钢沉管26底部插入，随后再在外侧套入外层钢沉管27，将内层钢沉管26、外层钢沉管27与预制粧尖6连接牢固；
(2)竖向引孔施工:在设计粧位处采用竖向取土钻机进行钻孔取土，形成圆形粧孔，随后清除孔内杂物；
(3)沉管施工:采用起吊装置将与预制粧尖6连接好的内层钢沉管26和外层钢沉管27—同沉入地基土体中，下沉完成后再借助静压机械下压内层钢沉管和外层钢沉管至设定标准；
(4)松散材料填充:采用装料机械向内层钢沉管26内部管腔内填充散体材料，并震动密实；
(5)活性材料填充:松散材料填充完成后，向内层钢沉管26和外层钢沉管27间的空腔内填充活性材料，并震动密实；
(6)粧顶增强段混凝土浇筑:同步向内层钢沉管26和外层钢沉管27管腔上部预留的粧顶增强段4内浇筑高膨胀混凝土至粧顶标高；
(7)同步上拔内层钢沉管26和外层钢沉管27:粧顶增强段4混凝土浇筑完成后，立刻通过起吊装置同步上拔内层钢沉管26和外层钢沉管27，并采用高聚物混凝土进行空中补料；
(8)粧底扩大端头5施工:先通过后压浆软管14向粧底后注浆钢管连接段19内压水软化封闭盖板22外侧土体，再向粧底压注高聚物材料，通过高聚物自身的膨胀特性在预制粧尖底部形成粧底扩大端头5;
(9)粧身扩大段7施工:上拔后压浆软管14至粧身扩大段部位，向松散材料内压注高聚物浆液，借助高聚物自身的膨胀挤压外侧活性材料I层，形成粧身扩大段7;
(10)芯部活性材料硬化:借助高聚物浆液硬化过程中多余的水分，使芯部活性材料充分硬化，形成劲芯增强体3;
(11)粧身养护、检测:根据粧身性能要求进行粧身养护、检测。
【主权项】
1.一种变截面劲芯增强活性材料复合粧结构，其特征在于:粧身结构层由外向内依次包括活性材料层、刚性加筋层、劲芯增强体;在粧身顶部设置粧顶增强段，底部设置粧底扩大端头和预制粧尖;沿粧身纵向通长布设刚性加筋层、分段布设粧身截面扩大段，在粧身截面扩大段设置弹性箍筋、扩大段囊袋;劲芯增强体先采用散体材料填充，后分段压入高聚物浆液，高聚物浆液硬化膨胀，挤压外侧活性材料层和扩大段囊袋，进而形成粧身截面扩大段和劲芯增强体。2.根据权利要求1所述一种变截面劲芯增强活性材料复合粧结构，其特征在于:所述刚性加筋层包括纵向受力钢筋、非弹性箍筋、后注浆钢管，纵向受力钢筋沿粧身纵向通长布设，非弹性箍筋沿粧身纵向分段布设于粧身截面扩大段两侧；后注浆钢管设于非弹性箍筋内侧并代替相应位置的纵向受力钢筋，与非弹性箍筋连接牢固；在后注浆钢管侧壁开设浆液渗出孔，内部插入后注浆软管;后注浆软管采用PVC管或橡胶软管。3.根据权利要求1所述一种变截面劲芯增强活性材料复合粧结构，其特征在于:所述弹性箍筋设于刚性加筋层的外侧，与纵向受力钢筋、扩大段囊袋之间设弹性连接筋;弹性箍筋由弹性箍筋钢筋与拉簧焊接呈环形;弹性连接筋采用弹性拉簧;扩大段囊袋呈圆柱形，两端与刚性加筋层钢筋连接。4.根据权利要求1所述一种变截面劲芯增强活性材料复合粧结构，其特征在于:所述预制粧尖采用钢筋混凝土预制呈圆台或圆锥形，其上表面设置纵向受力钢筋连接段、后注浆钢管连接段、内层钢沉管插入凹槽、外层钢沉管插入凹槽;所述后注浆钢管连接段的底面伸出预制粧尖底面，在后注浆钢管连接段底面开口处设封闭盖板和连接转轴;通过后压浆软管向预制粧尖底部压注高聚物材料形成粧底扩大端头。5.根据权利要求1所述一种变截面劲芯增强活性材料复合粧结构，其特征在于:所述扩大段囊袋采用土工膜缝制呈圆柱形，扩大段囊袋两端与刚性加筋层的纵向受力钢筋绑扎连接。6.根据权利要求1所述一种变截面劲芯增强活性材料复合粧结构，其特征在于:所述外侧活性材料层横断面呈中空的椭圆柱形或圆柱形;粧身活性材料采用生石灰与粉煤灰或火山灰或中粗砂混合料;在外侧活性材料层的上部预留粧顶增强段设置空间。7.根据权利要求1所述一种变截面劲芯增强活性材料复合粧结构，其特征在于:所述粧顶增强段混凝土采用高聚物混凝土或普通混凝土，箍筋采用非弹性箍筋。8.—种根据权利1-7任一所述的变截面劲芯增强活性材料复合粧结构施工方法，其特征在于主要包括以下施工步骤: (1)施工准备:根据设计要求进行施工现场清理，施工机械、人员、材料进场，布设粧位，将与预制粧尖连接好的刚性加筋层自内层钢沉管底部插入，随后再在外侧套入外层钢沉管，将内层钢沉管、外层钢沉管与预制粧尖连接牢固； (2)竖向引孔施工:在设计粧位处采用竖向取土钻机进行钻孔取土，形成圆形或椭圆形粧孔，随后清除孔内杂物； (3)沉管施工:采用起吊装置将与预制粧尖连接好的内层钢沉管和外层钢沉管一同沉入地基土体中，下沉完成后再借助静压机械下压内层钢沉管和外层钢沉管至设定标准； (4)松散材料填充:采用装料机械向内层钢沉管内部管腔内填充散体材料，并震动密实； (5)活性材料填充:松散材料填充完成后，向内层钢沉管和外层钢沉管间的空腔内填充活性材料，并震动密实； (6)粧顶增强段混凝土浇筑:同步向内层钢沉管和外层钢沉管管腔上部预留的粧顶增强段内浇筑混凝土至粧顶标高； (7)同步上拔内层钢沉管和外层钢沉管:粧顶增强段混凝土浇筑完成后，立刻通过起吊装置同步上拔内层钢沉管和外层钢沉管，并采用混凝土进行空中补料； (8)粧底扩大端头施工:先通过后压浆软管向粧底后注浆钢管连接段内压水软化封闭盖板外侧土体，再向粧底压注高聚物材料，通过高聚物自身的膨胀特性在预制粧尖底部形成粧底扩大端头； (9)粧身扩大段施工:上拔后压浆软管至粧身扩大段部位，向松散材料内压注高聚物浆液，借助高聚物自身的膨胀挤压外侧活性材料层，形成粧身扩大段； (10)芯部活性材料硬化:借助高聚物浆液硬化过程中多余的水分，使芯部活性材料充分硬化，形成劲芯增强体； (11)粧身养护、检测:根据粧身性能要求进行粧身养护、检测。9.根据权利要求8所述一种变截面劲芯增强活性材料复合粧结构施工方法，其特征在于:后压浆自预制粧尖部位开始，不断上拔后压浆软管，压浆过程中在粧身截面扩大段加大注浆压力，挤阔扩大段囊袋。
【专利摘要】本发明涉及一种变截面劲芯增强活性材料复合桩结构及施工方法，其特征在于：桩身结构层由外向内依次包括活性材料层、刚性加筋层、劲芯增强体；在桩身顶部设置桩顶增强段，底部设置桩底扩大端头和预制桩尖；沿桩身纵向通长布设刚性加筋层、分段布设桩身截面扩大段；劲芯增强体先采用散体材料填充，后分段压入高聚物浆液，高聚物浆液硬化膨胀，挤压外侧活性材料层和扩大段囊袋，进而形成桩身截面扩大段和劲芯增强体。本发明不但可以弥补传统活性材料桩芯承载能力低、桩芯材料承载性能难以充分发挥的问题，而且可以有效改善活性材料桩的受力性能，还可以增大活性材料桩的有效加固深度。本发明还公布了上述活性材料变截面劲芯复合桩结构的施工方法。
【IPC分类】E02D5/44, E02D5/62, E02D5/48, E02D5/50, E02D5/46
【公开号】CN105625302
【申请号】CN201610056767
【发明人】韩尚宇
【申请人】江西博慧工程技术服务有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月29日