一种软弱地基的复合加固结构的制作方法

本发明涉及岩土工程与地基处理，具体为一种软弱地基的复合加固结构。

背景技术：

1、在工程建设中，经常会遇到淤泥、淤泥质土或其他含水率高、孔隙比大的软弱地基，这类地层由于天然承载力低且压缩性大，无法直接作为建筑物的天然地基，必须经过妥善的加固处理，目前，采用桩基础结构穿过软弱土层，将上覆结构的荷载传递至更深层的坚固持力层中，是软弱地基处理领域中常用的技术手段，因此，设计一种软弱地基的复合加固结构，是岩土工程领域常规的研究方向。

2、现有的地基加固技术通常采用预制混凝土桩或钢管桩直接打入地下，或者通过钻孔后灌注混凝土形成基桩，这类传统桩基主要依靠桩体固定的外圆柱面与周围土体接触产生的侧向摩擦力，以及桩底端面与下方土层接触产生的端部承载力来承担荷载，在一些常规的施工方案中，为提高承载性能，施工人员会在桩下放后，通过预埋的钢管直接向桩底敞开式注入高压水泥浆，试图在底部土层中形成混合固结体以扩大受力面积，对于软土地层的高含水问题，现有技术通常是在打桩前或打桩后，在桩体周围额外打入独立的塑料排水板，依靠土体自身的重力或上部堆载缓慢挤压排水。

3、然而，上述现有技术在实际工程应用中，存在整体承载力不足和易发生后期沉降的技术问题，这主要是由于传统桩体的外壁形态固定，在流塑状态的软弱地层中难以产生足够的侧向摩阻力；同时，在软土中直接敞口注浆时，流体介质极易沿土体天然孔隙和地下水通道无序流失，导致端部无法成型规则的扩大承载底座；此外，由于独立的桩基无法对周围的高含水土体进行主动脱水，桩间土长期保持未固结的软弱状态，使得桩体与周围土层无法形成协同受力的稳定体系，最终导致基础在长期载荷下极易发生沉降失稳。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种软弱地基的复合加固结构，解决了现有桩基在软弱地层中因侧向摩阻力低、端部注浆会流失以及桩间土无法主动固结而导致整体承载力不足和会发生后期沉降的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种软弱地基的复合加固结构，包括地基块，所述地基块内壁滑动连接有固定桩，所述固定桩内部设置有扩张组件，所述扩张组件用于增加固定桩与周围土层之间的机械咬合力和侧向摩阻力，所述固定桩外侧还设置有抽水组件，所述抽水组件用于抽取并排出周围土层内部的孔隙水，所述固定桩底部固定连接有顶出结构，所述顶出结构用于通过注入流体介质迫使底部的柔性囊体向外膨胀并顶出。

3、优选的，所述扩张组件包括滑动管，所述滑动管设置在所述固定桩内部，所述滑动管外侧滑动连接有滑套，滑套外侧固定连接有第一固定块，所述第一固定块外侧转动连接有第一连杆，所述滑动管外侧固定连接有第二固定块，所述第二固定块外侧转动连接有第二连杆，所述第二连杆内侧转动连接在所述第一连杆内侧，所述第二连杆外侧固定连接有扩张板，所述固定桩外侧开设有多个扩张槽。

4、优选的，所述滑套外侧固定连接有第一固定块，所述第一固定块另一端固定连接在固定桩内侧。

5、优选的，所述抽水组件包括多个过滤网，多个所述过滤网固定连接在所述固定桩外侧，所述固定桩内部设置有抽水管，所述固定桩内部与滑动管外侧形成蓄水槽。

6、优选的，所述顶出结构包括连接柱，所述连接柱固定连接在所述固定桩底部，所述滑动管内部设置有输送通道，所述输送通道另一端固定连接有高强囊袋。

7、优选的，所述高强囊袋设置在所述连接柱内部，所述连接柱底部固定连接有锥形钻。

8、优选的，所述地基块内部设置有多个加强钢筋，多个所述加强钢筋在所述地基块内部呈网状交错分布构成骨架，所述固定桩的外周壁呈环形分布有多组摩擦槽，且所述摩擦槽的内壁呈粗糙状结构。

9、优选的，所述锥形钻呈自上而下逐渐收缩的圆锥体结构，所述锥形钻的尖端自上而下贯穿有上部压实封层、水平排水褥垫层软弱土层并深层嵌入至深部持力层内。

10、优选的，所述固定桩外侧设置有软弱土层，所述固定桩外侧设置有水平排水褥垫层，所述水平排水褥垫层平铺设置在所述软弱土层的上方表面，所述过滤网的高度位置与所述软弱土层所在的深度位置相对应。

11、优选的，所述固定桩外侧设置有上部压实封层，所述上部压实封层平铺覆盖在所述水平排水褥垫层的上方。

12、本发明提供了一种软弱地基的复合加固结构。具备以下有益效果：

13、1、本发明通过设置扩张组件，在固定桩下放至指定位置后，通过操作滑动管带动第一连杆与第二连杆发生相对运动，驱动扩张板从固定桩侧面的扩张槽向外伸出并强制插入周边软弱土层中，该结构不仅增加了桩体与周围土层的有效接触面积，使固定桩与土体之间形成深度的机械咬合，还将原本单一的表面滑动摩擦转化为主动的抗剪切支承，这种多点分布的径向锚固极大地限制了固定桩在垂直方向上的自由度，从而有效克服常规外表平滑桩体在软弱流塑地层中容易发生的轴向滑移与下坠现象，提升基础的承载稳定性。

14、2、本发明通过在固定桩外侧设置了抽水组件，由于过滤网的安装高度与软弱土层的深度相对应，在外部抽吸设备的作用下，软弱土层内部的孔隙水能够进入蓄水槽并通过抽水管主动排出，同时配合上方的水平排水褥垫层进行地表以下的横向疏散，这过程加速了软土层内超孔隙水压力的消散，促使处于流塑状态的软土产生快速的体积收缩和物理固结，这种主动干预的方式大幅改善桩周及桩间土的自身力学性质，将传统被动的单桩承重转化为主动的桩土协同受力，从根本上降低因土体长期高含水导致地基发生后期不均匀沉降的风险。

15、3、本发明通过在固定桩底部设置了顶出结构，当锥形钻深入并嵌入深部持力层后，通过输送通道向高强囊袋内注入高压流体介质，密闭的高强囊袋在内部压力作用下向外强力膨胀，进而挤压并夯实底部的持力土层及周边软弱土层。膨胀后的囊袋在桩底原位形成一个体积可控的扩大头底座，大幅扩大了固定桩底部的受力面积，提高了整体结构的端承力；同时，密闭的高强囊袋能够有效包裹并隔离注入的浆液介质，彻底避免常规直接注浆工艺在软弱高含水地基中经常出现的漏浆、串浆以及孔壁坍塌等施工缺陷，保证了底部扩底结构的密实度与成型质量。

1.一种软弱地基的复合加固结构，包括地基块（1），其特征在于，所述地基块（1）内壁滑动连接有固定桩（6），所述固定桩（6）内部设置有扩张组件（7），所述扩张组件（7）用于增加固定桩（6）与周围土层之间的机械咬合力和侧向摩阻力，所述固定桩（6）外侧还设置有抽水组件（8），所述抽水组件（8）用于抽取并排出周围土层内部的孔隙水，所述固定桩（6）底部固定连接有顶出结构（9），所述顶出结构（9）用于通过注入流体介质迫使底部的柔性囊体向外膨胀并顶出。

2.根据权利要求1所述的软弱地基的复合加固结构，其特征在于，所述扩张组件（7）包括滑动管（701），所述滑动管（701）设置在所述固定桩（6）内部，所述滑动管（701）外侧滑动连接有滑套（702），滑套（702）外侧固定连接有第一固定块（703），所述第一固定块（703）外侧转动连接有第一连杆（704），所述滑动管（701）外侧固定连接有第二固定块（705），所述第二固定块（705）外侧转动连接有第二连杆（706），所述第二连杆（706）内侧转动连接在所述第一连杆（704）内侧，所述第二连杆（706）外侧固定连接有扩张板（707），所述固定桩（6）外侧开设有多个扩张槽（708）。

3.根据权利要求2所述的软弱地基的复合加固结构，其特征在于，所述滑套（702）外侧固定连接有第一固定块（703），所述第一固定块（703）另一端固定连接在固定桩（6）内侧。

4.根据权利要求2所述的软弱地基的复合加固结构，其特征在于，所述抽水组件（8）包括多个过滤网（801），多个所述过滤网（801）固定连接在所述固定桩（6）外侧，所述固定桩（6）内部设置有抽水管（802），所述固定桩（6）内部与滑动管（701）外侧形成蓄水槽（803）。

5.根据权利要求2所述的软弱地基的复合加固结构，其特征在于，所述顶出结构（9）包括连接柱（903），所述连接柱（903）固定连接在所述固定桩（6）底部，所述滑动管（701）内部设置有输送通道（901），所述输送通道（901）另一端固定连接有高强囊袋（902）。

6.根据权利要求5所述的软弱地基的复合加固结构，其特征在于，所述高强囊袋（902）设置在所述连接柱（903）内部，所述连接柱（903）底部固定连接有锥形钻（11）。

7.根据权利要求1所述的软弱地基的复合加固结构，其特征在于，所述地基块（1）内部设置有多个加强钢筋（10），多个所述加强钢筋（10）在所述地基块（1）内部呈网状交错分布构成骨架，所述固定桩（6）的外周壁呈环形分布有多组摩擦槽（12），且所述摩擦槽（12）的内壁呈粗糙状结构。

8.根据权利要求6所述的软弱地基的复合加固结构，其特征在于，所述锥形钻（11）呈自上而下逐渐收缩的圆锥体结构，所述锥形钻（11）的尖端自上而下贯穿有上部压实封层（5）、水平排水褥垫层（4）软弱土层（3）并深层嵌入至深部持力层（2）内。

9.根据权利要求4所述的软弱地基的复合加固结构，其特征在于，所述固定桩（6）外侧设置有软弱土层（3），所述固定桩（6）外侧设置有水平排水褥垫层（4），所述水平排水褥垫层（4）平铺设置在所述软弱土层（3）的上方表面，所述过滤网（801）的高度位置与所述软弱土层（3）所在的深度位置相对应。

10.根据权利要求8所述的软弱地基的复合加固结构，其特征在于，所述固定桩（6）外侧设置有上部压实封层（5），所述上部压实封层（5）平铺覆盖在所述水平排水褥垫层（4）的上方。