一种用于可液化地基减饱和的桩及施工方法

本发明涉及一种桩及施工方法，尤其涉及一种用于可液化地基减饱和的桩及施工方法。

背景技术：

1、沿海地区广泛地分布着饱和砂土地基，该地基在受到地震动影响时极易发生大面积液化，造成地基沉降造成巨大损失。钢管桩通常应用于软土或者沿海附近的结构物中，传统的钢管桩地基加固大多以提高钢管桩结构稳定性为主，未曾考虑周围土体饱和度的影响。然而当降低饱和砂土地基时，可有效提高地基的抗液化强度，因此可将减少土体饱和度的方法运用于钢管桩周围地基加固中。

2、本发明之前，专利号为cn 115125935 a的中国发明专利“一种封装二氧化碳降低砂土地基饱和度的装置及施工方法”公布了一种将二氧化碳气体充入饱和地基中的装置，该装置通过向饱和地基中封装二氧化碳来降低地基的饱和度，然而该装置需要在地基中进行开挖钻孔才可进行减饱和处理，该操作会对原有地基造成影响。

3、因此亟需在传统桩的基础上，研制出一种能够实现降低桩周围饱和砂土地基饱和度的装置及施工方法，同时不影响桩基正常使用的情况下起到地基减饱和的效果。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的是提供一种用于可液化地基减饱和的桩及施工方法，通过化学混合物产生的氧气来降低饱和砂土地基的饱和度，不仅不影响原有钢管桩的整体性能及承载能力，还可以对桩周围的饱和地基进行分层加固处理；实现了可以依据不同高度地基饱和度情况，分层有效降低钢管桩周土体饱和度的目的。

2、技术方案：本发明包括桩，所述桩的外围布设有若干层减饱和装置，每层减饱和装置均包括若干减饱和单元，位于同一层的减饱和单元沿桩的周向间隔排列，每个减饱和单元均包括密封装置和产气装置，所述产气装置通过密封装置安装在桩外侧壁内，当饱和度监测控制器监测到土体饱和度不满足要求时，密封装置打开，通过桩周土体对产气装置作用以产生气体，进行减饱和。

3、所述产气装置包括混合物，所述混合物设置在桩外侧壁的凹槽内。

4、所述混合物外侧包裹有防水膜，防水膜包裹混合物并通过螺栓固定于桩外侧壁的凹槽内，混合物在撞击挤压条件下产生气体，以对土体进行减饱和。

5、所述凹槽通过密封装置密封，以将产气装置密封在凹槽内。

6、所述密封装置包括密封门，密封门上设有门吸，所述密封门在门吸通电作用下闭合。

7、所述门吸沿高度分层并联在一起，各层并联支路均设有饱和度监测控制器，可监测对应区域砂土的电阻率值。

8、所述饱和度监测控制器包括饱和度检测器及自动开关，饱和度监测控制器中含有电阻监测单元，可监测对应区域砂土的电阻率值。

9、所述密封门为电磁密封门，所述门吸为电磁门吸，密封门在电磁门吸通电作用下闭合。

10、所述密封门与凹槽之间设有密封条，以对凹槽进行密封。

11、一种用于可液化地基减饱和的桩的施工方法，包括以下步骤：

12、步骤一：依据设计要求布置桩上的凹糟；

13、步骤二：将产气装置封装固定于凹槽中，同时开启电源开关，将密封装置关闭；

14、步骤三：将桩沉入地基，待桩沉入地基后，饱和度监测控制器开始工作，当该层土体饱和度不满足要求时，切断该层并联支路，形成断路，此时该层密封装置打开，桩周土体涌入，对产气装置撞击挤压产生气体；

15、步骤四：在上述产生的气体溢出至桩周围地基中后，形成减饱和区域。

16、有益效果：本发明具有以下优点：

17、(1)本发明将氯酸钾和赤磷的化学混合物在撞击挤压条件下产生气体的特点与地基充气减饱和方法相结合，实现了有效降低周围土体饱和度的目的；

18、(2)本发明可以根据桩基不同深度的饱和度情况开展分层注气饱和操作，实现了可以依据不同高度地基饱和度情况，分层有效降低桩周土体饱和度的目的；

19、(3)本发明中产生的氧气不易溶于水，将氧气注入周围土体中，不会与土中孔隙水发生反应，能够对周围含水率较高的地基进行有效地减饱和处理；

20、(4)将电磁门吸设置在密封门上形成电磁密封门，可以有效将密封门吸紧密封，保护产气装置在桩安装及沉桩过程中避免周围土体进入；

21、(5)本发明将产气装置安装于传统桩上，桩管中能正常浇筑水泥浆使用，不仅不影响原有桩的整体性能及承载能力，还可以对桩周围的饱和地基进行分层加固处理，并可在不影响桩整体承载力的情况下进行减饱和操作。

技术特征：

1.一种用于可液化地基减饱和的桩，其特征在于，包括桩，所述桩的外围布设有若干层减饱和装置，每层减饱和装置均包括若干减饱和单元，位于同一层的减饱和单元沿桩的周向间隔排列，每个减饱和单元均包括密封装置和产气装置，所述产气装置通过密封装置安装在桩外侧壁内，当饱和度监测控制器监测到土体饱和度不满足要求时，密封装置打开，通过桩周土体对产气装置作用以产生气体，进行减饱和。

2.根据权利要求1所述的一种用于可液化地基减饱和的桩，其特征在于，所述产气装置包括混合物，所述混合物设置在桩外侧壁的凹槽内。

3.根据权利要求2所述的一种用于可液化地基减饱和的桩，其特征在于，所述混合物外侧包裹有防水膜。

4.根据权利要求2所述的一种用于可液化地基减饱和的桩，其特征在于，所述凹槽通过密封装置密封。

5.根据权利要求2所述的一种用于可液化地基减饱和的桩，其特征在于，所述密封装置包括密封门，密封门上设有门吸，所述密封门在门吸通电作用下闭合。

6.根据权利要求5所述的一种用于可液化地基减饱和的桩，其特征在于，所述门吸沿高度分层并联在一起，各层并联支路均设有饱和度监测控制器。

7.根据权利要求6所述的一种用于可液化地基减饱和的桩，其特征在于，所述饱和度监测控制器包括饱和度检测器及自动开关。

8.根据权利要求5所述的一种用于可液化地基减饱和的桩，其特征在于，所述密封门为电磁密封门，所述门吸为电磁门吸。

9.根据权利要求5所述的一种用于可液化地基减饱和的桩，其特征在于，所述密封门与凹槽之间设有密封条。

10.一种用于权利要求1～9任一项所述的可液化地基减饱和的桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于可液化地基减饱和的桩及施工方法，包括桩，所述桩的外围布设有若干层减饱和装置，每层减饱和装置均包括若干减饱和单元，位于同一层的减饱和单元沿桩的周向间隔排列，每个减饱和单元均包括密封装置和产气装置，所述产气装置通过密封装置安装在桩外侧壁内，当土体饱和度不满足要求时，密封装置打开，通过桩周土体对产气装置作用以产生气体，进行减饱和。本发明将化学混合物在撞击挤压情况下产生气体的特点与地基减饱和方法相结合，实现了可以依据不同高度地基饱和度情况，分层降低桩周土体饱和度的目的；同时在不影响桩整体性能及承载能力的情况下，将不易溶于水的氧气注入周围土体中，对周围地基进行减饱和处理。

技术研发人员：王琼婷,陈育民,曹琳曼,李长春,潘瑞,谭舒亮,郭军伟
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15