一种处理松软地基的废旧轮胎薄壁空心桩及其施工方法与流程

本发明涉及松软地基加固领域，具体为一种处理松软地基的废旧轮胎薄壁空心桩及其施工方法。

背景技术：

混凝土空心桩作为加固建筑地基的一种常用结构形式，具有很强的生命力，其施工技术也不断得到更大的改进和发展。传统的处理松软地基的方法，如堆载预压法(周期最长)、真空堆载预压法(周期长)、电渗法(造价太高)等，虽在一定程度上能够较好的加固松软地基，但其造价高昂、施工工期长，且效果不是很突出，也就导致了工程的应用性不高。

传统的混凝土空心桩沉桩时桩周土体被压密或挤开，使土体产生水平位移或竖直隆起，可能造成临近已压入的桩产生上浮、桩位偏移和桩身翘曲折断或影响相邻建筑物、管线和道路等，最重要的是混凝土空心桩的施工周期长、造价高样，且需要大量的混凝土，也需要大量的砂石料。而砂石料的价格一再攀升，某些地区甚至出现了砂石料日益短缺的问题，亟需寻求替代品。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种经济实用、长期稳定性好、服役寿命长的处理松软地基的废旧轮胎薄壁空心桩，本发明的另一目的是提供一种工程造价低、施工周期短的处理松软地基的废旧轮胎薄壁空心桩的施工方法。

技术方案：本发明所述的一种处理松软地基的废旧轮胎薄壁空心桩，包括空心桩和松软地基，空心桩通过轮胎套模和活塞间隔压入松软地基，空心桩包括空心桩顶盖、废旧轮胎胎冠和水泥浆液，废旧轮胎胎冠逐个叠放并与水泥浆液固连，空心桩顶部设置空心桩顶盖。

空心桩长度为3～10m，间距为2～4.5m，厚度为3～4cm。废旧轮胎胎冠由完整的废旧轮胎沿胎面切割，保留其胎冠部分，再将每个胎冠切割成两半。水泥浆液的强度达到m10及以上，形成以废旧轮胎胎冠为核心、水泥浆液作为包裹体的空心桩。空心桩顶盖由c20强度以上的混凝土制成。空心桩内径分为50cm、70cm和110cm三种。

轮胎套模包括外套管、内套管、胎靴、肋条和吊孔，胎靴铰接在外套管的底端，外套管和内套管通过肋条相连，吊孔设置在轮胎套模顶部向下20～25cm处的肋条上，在两侧的肋条上各预留直径1cm的孔洞作为吊孔，以便于用拔桩机将套模拔出，拔桩机采用型钢专用液压拔桩机。胎靴由多片带梯形碳素钢板组成，通过铰链与外套管相连。外套管和内套管的材质均为q235碳素钢，轮胎套模型号为43cm*50cm*3.4cm*0.1cm(内壳直径*外壳直径*空腔厚*内外壳厚)、63cm*70cm*3.3cm*0.2cm和103cm*110cm*3.2cm*0.3cm三种，内套管下端超出外套管30cm，内套管比空心桩长50cm。

松软地基为相对密实度小于55％的疏松或中密的砂土地基，或处于可塑、流塑之间的软黏土地基。活塞上标有刻度，以方便废旧轮胎胎冠的定位和压实，为半环形，材质为轻质的聚四氟乙烯，长度为3～10m。

上述处理松软地基的废旧轮胎薄壁空心桩的施工方法，包括以下步骤：

(a)地质勘察：勘察松软地基的土层物理和力学特性，确定空心桩的的直径、桩长、桩间距，废旧轮胎和轮胎套模型号；

(b)胎冠和套模的预制：根据确定的废旧轮胎的规格制作匹配的轮胎套模，将完整的废旧轮胎胎面切割，保留其胎冠部分，再将每个胎冠切割成两半，得到废旧轮胎胎冠；

(c)轮胎套模安置：将外套管底端的胎靴闭合在内套管表面，将轮胎套模压入松软地基设计的深度；

(d)胎冠安置：将带有刻度的轻质活塞垂直吊起，用活塞将废旧轮胎胎冠逐个塞入轮胎套模内，通过活塞的刻度判断废旧轮胎胎冠就位与否；

(e)水泥浆液的注入：在废旧轮胎胎冠四周注满水泥浆液，随即通过吊孔将轮胎套模拔出；

(f)桩顶空心回填混凝土：去除空心桩地面以下50cm厚的桩芯土，回灌c20强度以上的混凝土作为空心桩顶盖，形成单个空心桩；

(g)间隔2～4.5m，重复以上(c)～(f)步骤，直至处理完所需要的全部松软地基。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

1、本发明主要利用废旧轮胎作为空心桩的主体材料，与传统的采用钢筋、混凝土等材料处理软土地基的方法相比，降低了工程材料成本，具有经济与环保效益；

2、废旧轮胎具有耐磨损、抗老化、防震性能优良等优点，具有良好的适应变形的性能和长期稳定性，服役寿命长；

3、废旧轮胎胎冠的插入挤密了周围土体，增强了周围土体的强度，同时，胎冠与土颗粒间的接触面较大，摩擦作用显著；

4、水泥注浆包裹了轮胎四周，能够增加废旧轮胎与土体的相互作用，提高空心桩的整体承载能力；

5、本发明的施工工序相对简单便捷，有利于工程的推广应用；

6、采用了废旧轮胎代替传统的混凝土桩，有利于解决砂石料日渐紧缺的问题。

附图说明

图1是本发明空心桩1的剖面图；

图2是本发明空心桩1的平面布置图；

图3是本发明废旧轮胎胎冠102的切割流程图；

图4是本发明轮胎套模2的剖视图；

图5是本发明轮胎套模2的立体图；

图6是本发明轮胎套模2的爆炸图；

图7是本发明胎靴203的结构示意图；

图8是本发明活塞4的结构示意图。

具体实施方式

以说明书附图所示的方向为上、下、左、右。

实施例1

如图1，通过静力压桩机将轮胎套模2压入松软地基3内，通过带有刻度的活塞4将废旧轮胎胎冠102逐个塞入轮胎套模2内；然后，在废旧轮胎胎冠102四周注满水泥浆液103，随即通过吊孔205将轮胎套模2拔出；最后，取出地表面以下部分桩芯土，回灌混凝土作为空心桩顶盖6，从而形成长度为3～10m、厚度为3～5cm的薄壁空心桩1。空心桩1长度为3～10m，内径为50cm。松软地基3是相对密实度小于55％的疏松或中密的砂土地基，或处于可塑和流塑之间的软黏土地基。灌注的水泥浆液103强度达到m10及以上，形成以废旧轮胎胎冠102为核心、水泥浆液103作为包裹体的薄壁空心桩1。

如图2～3，空心桩1间距为2～4.5m，废旧轮胎胎冠102由完整的废旧轮胎沿胎面切割，保留其胎冠部分，再将每个胎冠切割成两半。废旧轮胎胎冠102的宽度为20～30cm，直径50cm～110cm，厚度为2～3cm。

如图4～7，轮胎套模2的外套管201和内套管202的材质均为q235碳素钢，轮胎套模2型号为43cm*50cm*3.4cm*0.1cm(内壳直径*外壳直径*空腔厚*内外壳厚)，内套管202下端超出外套管201达30cm，内套管202比空心桩1的长度长50cm。胎靴203由多片带梯形碳素钢板组成，通过铰链206设置在外套管201的底端，轮胎套模2的肋条204与外套管201、内套管202同材质的钢板，焊接在外套管201和内套管202之间，焊接缝强度不得低于钢材强度的90％，长度为40cm，宽度为2cm。轮胎套模2顶端露出地面50cm，在25cm处两侧的肋条204上各预留直径1cm的孔洞作为吊孔205，以便于用拔桩机将轮胎套模2拔出，拔桩机采用型钢专用液压拔桩机。

如图7，分成两半边的废旧轮胎胎冠102通过带有刻度的活塞4压入轮胎套模2，活塞4上标有刻度以方便废旧轮胎胎冠102的定位和压实，活塞4形状为半环形，材质为轻质的聚四氟乙烯塑料，长度为3～10m。活塞4的量程为0～10m，精度为1cm。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于：空心桩1内径为70cm，轮胎套模2型号为63cm*70cm*3.3cm*0.2cm(内壳直径*外壳直径*空腔厚*内外壳厚)，其余结构及施工方法均相同。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于：空心桩1内径为110cm，轮胎套模2型号为103cm*110cm*3.2cm*0.3cm(内壳直径*外壳直径*空腔厚*内外壳厚)，其余结构及施工方法均相同。