CN220013630U - 一种高烈度区抗地基液化的刚性吸水圆桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高烈度区抗地基液化的刚性吸水圆桩，包括从里向外、同轴依次设置的芯体、支撑层、吸水层、滤水层和外壳；外壳为倒置的钢桶，外壳与芯体固接，外壳顶板上有若干个出水孔，外壳侧壁上有多个进水孔；吸水层为吸水海绵制成的倒置的吸水海绵桶，芯体采用螺纹钢制成。该刚性吸水圆桩不仅能实现高吸水性与透水性，大幅度提高刚性吸水桩的排水效率，而且能大幅提高桩体的抗剪强度，有效抵御高烈度区地震带来的剪切力，并具有较长的使用寿命。

Description

一种高烈度区抗地基液化的刚性吸水圆桩

技术领域

本实用新型属于抗地基液化加固技术领域，涉及一种应用于存在液化风险的地基的装置，具体涉及一种高烈度区抗地基液化的刚性吸水圆桩。

背景技术

地震时饱和砂土地基会发生液化现象，造成建筑物地基失效，发生建筑物下沉、倾斜甚至倒塌等现象。也就是，在地震条件下，孔隙水压力因土体排水性能差，孔隙水无法及时排出而逐渐上升，当增长的超静水孔隙大于土体有效应力时，土体发生液化，土体结构受剪切破坏，导致地面沉降，地表冒水喷砂，土体发生流滑及侧向扩展。

具有透水能力的桩体加固地基抗液化效果最显著。通常采用碎石桩法加固处理饱和砂土地基，提高复合地基的抗液化性能。但碎石桩一类的散体桩，虽然透水性好，能有效抑制土体液化，可是自身抗剪能力弱，地震时不能承受地震的水平剪力。而在地震条件下，刚性桩能承受地震的水平剪力，有效提高地基承载力。但是在地下水位较高地区，地震往往伴随着土体液化，刚性桩由于不具有透水性，使其抗液化效果弱。现有技术中少有既能满足透水性要求，又具有抗剪力强的地基桩，无法适用于高烈度区域。

专利《一种高烈度区抗砂土液化透水桩模具以及透水桩》（CN217438898U）公开了一种高烈度区抗砂土液化透水桩，包括同轴共线设置的透水桩本体和碎石桩，沿碎石桩方向倾斜设置有若干沥青斜柱，地震条件下，孔隙水会出现向土体表面流动的情况，直至排出土层，当孔隙水经过该桩体附近时，会通过透水桩表面的透水沥青斜柱流入碎石桩，进而通过碎石桩的碎石流到桩底，实现超静孔隙水压力的消散，从而抑制土体液化。

但是，该专利公开的透水桩的核心依然是碎石桩，不能同时满足透水性和抗剪力的要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高烈度区抗地基液化的刚性吸水圆桩，能同时满足透水性和抗剪力的要求。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种高烈度区抗地基液化的刚性吸水圆桩，包括从外向里、同轴依次设置的外壳、钢网制成的滤水层、吸水海绵制成的倒置的桶形的吸水层、混凝土浇筑而成的支撑层和螺纹钢制成的芯体；

外壳为倒置的钢桶，外壳顶板上加工有连接孔和若干个出水孔，芯体上端伸入该连接孔内，并与外壳固接，外壳侧壁上加工有多个进水孔。

本实用新型刚性吸水圆桩设置吸水海绵层实现高吸水性与透水性，可以大幅度提高刚性吸水桩的排水效率。采用螺纹钢芯和带孔薄壁钢筒大幅提高桩体的抗剪强度至6～8MPa，可以有效抵御高烈度区地震带来的剪切力。设置的钢网层既能能起到滤砂透水作用，也能起到保护吸水海绵层的作用，提高刚性吸水桩的使用寿命至50年。

附图说明

图1是本实用新型刚性吸水圆桩的示意图。

图中：1.外壳，2.滤水层，3.吸水层，4.支撑层，5.芯体，6.进水孔，7.出水孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型刚性吸水圆桩，包括从里向外、同轴依次设置的芯体5、支撑层4、吸水层3、滤水层2和外壳1。

外壳1为倒置的钢桶，外壳1顶板上加工有连接孔，芯体5上端伸入该连接孔内，并与外壳1相固接，外壳1顶板上加工有若干个出水孔7，外壳1的侧壁上加工有多个进水孔6。

滤水层2和支撑层4均为桶形。

吸水层3为吸水海绵制成的倒置的吸水海绵桶。吸水层3顶板上表面与外壳1顶部下表面相接触，吸水层3顶板下表面与支撑层4顶面相接触。

滤水层2顶面与外壳1顶板下表面相平齐。

支撑层4采用混凝土浇筑而成。

芯体5采用螺纹钢制成，为螺纹钢芯，芯体5作为刚性吸水圆桩中心组成构件，钢芯的螺纹可以增加与混凝土的咬合力，且能大幅度提高桩体的抗剪能力。

滤水层2采用钢网制成，既可以滤砂过水，也可以保护吸水层3。

按常规桩体施工工艺钻挖桩孔，在桩孔中竖直设置芯体5，再在芯体5周围浇筑混凝土，经养护达到标准强度后，形成支撑层4，然后将内部空心的预制构件吸水层3直接从支撑层4上方套入，吸水层3中的空心孔洞直径与支撑层4的外径相适配，吸水层3顶板上有可穿过芯体5的小孔洞，芯体5上端穿过吸水层3上的小孔洞，伸出吸水层3外。将钢网制成的筒形的滤水层2套在吸水层3外，最后在滤水层2外套装外壳1，建成刚性吸水圆桩，该刚性吸水圆桩的顶部与地面齐平。

外壳1侧壁上的进水孔6是桩间土孔隙水的入水通道，外壳1顶板上的出水孔7是用于排出吸水层3内部水的桩体顶端出水通道。外壳1具有一定的刚度，可以加强刚性吸水桩各个组成构件的整体性。

本实用新型刚性吸水圆桩的使用：是以群桩方式加固可液化的地基，当动力荷载作用于地基时，桩间土的孔隙水压力急剧上升，孔隙水获得强大的渗透动力，大部分会涌向刚性吸水圆桩，通过进水孔6进入吸水圆桩内，经过滤层2滤砂过水后，孔隙水被吸入吸水层3，并通过吸水层3向桩体上部流动，最终通过吸水桩顶部的出水孔7流出，排到地表上，以此实现吸水桩的排水功效。

现有技术中的排水桩在强度与排水性之间没有做到比较好的兼容性，材料的选择一般是透水材料和混凝土桩体的结合，没有考虑引入钢材料，且没有重视对透水材料的保护措施，因此桩体的使用年限并不长久，一般使用年限为35～45年。本实用新型刚性吸水圆桩中的排水材料采用吸水海绵，具有较强的透水性，且桩体的构成有薄壁钢筒（外壳1）与螺纹钢芯（芯体5），可以达到很高的抗剪强度；此外滤水层2的存在可以保护吸水海绵，提高桩体的使用年限。

现有技术中的排水桩有些结构过于简单，桩体的抗剪强度无法满足。而结构复杂的排水桩在经济效益方面不适用普通工程，也不利于在施工工期内完成。本实用新型刚性吸水圆桩属于装配式桩体，结构简单，组装快速迅捷，抗剪强度能满足要求，有利于缩短工期，且抗地基液化效果显著。

Claims (3)

1.一种高烈度区抗地基液化的刚性吸水圆桩，其特征在于，包括从外向里、同轴依次设置的外壳（1）、钢网制成的滤水层（2）、吸水海绵制成的倒置的桶形的吸水层（3）、混凝土浇筑而成的支撑层（4）和螺纹钢制成的芯体（5）；

外壳（1）为倒置的钢桶，外壳（1）顶板上加工有连接孔和若干个出水孔（7），芯体（5）上端伸入该连接孔内，并与外壳（1）固接，外壳（1）侧壁上加工有多个进水孔（6）。

2.如权利要求1所述的高烈度区抗地基液化的刚性吸水圆桩，其特征在于，滤水层（2）顶面与外壳（1）顶板下表面相平齐。

3.如权利要求1所述的高烈度区抗地基液化的刚性吸水圆桩，其特征在于，吸水层（3）顶板上表面与外壳（1）顶部下表面相接触，吸水层（3）顶板下表面与支撑层（4）顶面相接触。