钉型活性材料塑料套管混凝土劲芯复合桩技术领域
本实用新型涉及一种地基处理结构，特别涉及一种可有效提高活性材料桩的承载能力、解决活性材料桩软芯问题的钉形活性材料塑料套管混凝土劲芯复合桩，属于地基处理领域。
背景技术
复合地基法是常用的地基处理方法，活性材料桩在复合地基法中应用较为普遍。活性材料桩的桩身材料是矿物质材料(天然或人工)，经粉磨加水后，本身不硬化或硬化很慢，但与其它胶凝材料(石灰、水泥)搅成胶泥状态后，不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化，并且有一定的强度，如石灰桩、CFG桩等等。塑料套管桩通常由预制桩尖、单壁螺纹塑料套管、套管内混凝土、顶部桩帽四部分组成。
已有一种石灰桩地基，采用洛阳铲或机械成孔，由生石灰与粉煤灰等掺合料拌合均匀，在孔内分层夯实形成竖向增强体，并与桩间土组成复合地基，该桩型施工工艺简单，但桩身强度低、承载能力低，难以充分发挥活性材料的承载性能。
已有一种CFG桩，在土体内打入圆环状的砂井，在砂井的圆环内灌入混凝土形成桩体，以半刚性CFG桩为桩芯，在CFG桩周形成环状砂井，对桩间软土进行排水固结处理，并以褥垫层协调CFG桩和桩间土共同承担荷载。该桩型可兼顾CFG桩复合地基与排水固结法的优点，但CFG桩桩芯部位强度难以保证，易出现断桩、缩颈问题。
已有一种塑料套管桩，将带有内外螺纹的单壁PVC塑料套管按一定的间距逐根打入需要加固的地基中，套管底部与预制桩尖连接，顶部开口，分区打设完毕后，再统一对地基中的塑料套管浇注混凝土，并浇桩帽，最后铺设垫层和土工格栅，该桩型可在地基中形成较规则的桩体，但难以充分发挥桩侧土体的承载能力，且加固深度有限。
综上所述，已有的活性材料桩和塑料套管桩虽在适宜的工况下取得了良好的加固效果，但尚存在可改善之处，主要体现在：活性材料桩桩身形状不规则、易断桩、桩芯强度低、有效加固深度小；塑料套管桩难以发挥桩侧土体的承载性能、加固深度较浅。
鉴于此，为有效解决活性材料复合桩的软芯、承载能力低、桩身形状欠规则等问题，目前亟待发明一种可有效提高活性材料桩承载能力、改善桩身的受力性能、提高成桩质量的一种钉形活性材料塑料套管劲芯复合桩结构。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种不但可以提高活性材料桩承载能力，而且可以改善桩身的受力性能的钉形活性材料塑料套管混凝土劲芯复合桩。
为实现上述技术目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种钉形活性材料塑料套管混凝土劲芯复合桩，桩身结构层由外向内依次包括活性材料层、塑料套管、劲芯增强体；桩身顶部的劲芯增强体内设置刚性加筋体，底部设置预制桩尖，上部尺寸大于下部尺寸；塑料套管侧壁设渗水孔，渗水孔外侧包裹土工布。
所述活性材料层横断面呈圆形或椭圆形或方形，采用石灰与火山灰或粉煤灰或高炉矿渣材料的混合料。
所述塑料套管横断面呈圆形，采用单壁螺纹PVC管或PE管或HDPE管，套管底端与预制桩尖连接、侧壁设渗水孔，管内设置后注浆管。
所述预制桩尖呈圆台形，采用钢结构或钢筋混凝土结构，其上表面设置塑料套管连接凹槽、后注浆管连接段、钢沉管插入凹槽。
所述刚性加筋体采用钢筋笼或钢丝网，与外侧塑料套管之间采用绑扎连接。
本实用新型具有以下的特点和有益效果：
(1)本实用新型在活性材料层内侧布设塑料套管，塑料套管侧壁设渗水孔，可以动态控制活性材料硬化过程，防止活性材料桩身出现软芯情况，充分发挥活性材料桩的承载性能。
(2)本实用新型在活性材料桩内设置劲芯，可大幅改善复合桩的承载性能，提高桩体的承载能力。
(3)本实用新型桩身沿竖向呈“钉形”，不但可以充分发挥不同深度处土体的承载能力，而且可以防止桩顶承载能力不足的问题。
附图说明
图1是本实用新型剖面示意图；
图2是本刚性沉管剖面示意图。
图中：1-活性材料层，2-塑料套管，3-劲芯增强体，4-刚性加筋体，5-预制桩尖，6-渗水孔，7-后注浆管，8-反包土工布，9-塑料套管连接凹槽，10-后注浆管连接段，11-内层刚性沉管插入凹槽，12-刚性沉管，13-刚性加筋环，14-外侧连接体，15-内层刚性沉管，16-外层刚性沉管，17-刚性连接板，18-连接转轴，19-底部限位钢体，20-辅助限位盖板，21-软土层，22-相对硬土层。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
钢筋绑扎施工技术要求、刚性加筋体设计及施工技术要求等，本实施方式中不再赘述，重点阐述本实用新型涉及结构的实施方式。
图1是本实用新型钉形活性材料塑料套管混凝土劲芯复合桩剖面示意图，图2是本刚性沉管剖面示意图。参照图1所示，本实用新型桩身结构层由外向内依次包括活性材料层1、塑料套管2、劲芯增强体3；桩身顶部的劲芯增强体内设置刚性加筋体4，底部设置预制桩尖5，桩身上部尺寸大于下部尺寸；塑料套管2侧壁设渗水孔6，内部插入后注浆管7，渗水孔外侧包裹反包土工布8；劲芯增强体3通过向塑料套管内的散体材料后注浆形成，后压浆材料采用水泥粘结浆体。
地基处理区域的地下水位埋深为0.8m；地下第一层为软土层21，层厚6m，重度18.5kN/m3；第二层为相对硬土层22，层厚5m，重度17.3kN/m3。地基处理深度为8m。
活性材料层1外侧横断面呈圆形，设计桩长为8m，间距1.5m，呈梅花形布设；上部桩身外径为600mm，长3m；下部桩身直径为400mm，长5m；活性材料采用石灰与粉煤灰混合料。
塑料套管2横断面呈圆形，采用单壁螺纹PVC管，直径为200mm，塑料套管2底端与预制桩尖5连接、侧壁沿纵向每隔500m设一个直径为10mm的渗水孔6，在塑料套管内设置后注浆管7；后注浆管7分别采用直径为50mm的PVC管；在渗水孔6外侧设置反包土工布8，反包土工布8采用无纺土工布，宽20cm。
劲芯增强体3设于塑料套管2内部，沿桩身竖向通长布设；施工时先向塑料套管2内插入刚性加筋体4，再填充碎石与中粗砂混合料；然后向塑料套管2内注水，控制外侧活性材料的硬化过程；最后通过后注浆管7进行后注浆形成劲芯增强体2，后注浆材料采用水泥砂浆。
刚性加筋体4采用钢筋笼，其纵向钢筋采用直径20mm、长3m的HRB335螺纹钢筋，在纵向钢筋外侧设置直径8mm的箍筋。
预制桩尖5呈圆台形，采用钢筋混凝土结构，混凝土强度为C25，外直径为500mm，其上表面设置塑料套管连接凹槽9、后注浆管连接段10、内层刚性沉管插入凹槽11。
刚性加筋环13内径与塑料套管2外径相同，在刚性加筋环横向相接处设置紧固螺丝，沿刚性加筋环外侧环向焊接外侧连接体14，外侧连接体14采用直径为6mm的光面钢筋，长10cm。
刚性沉管12在桩体上部呈两层，内层刚性沉管15直径与下部活性材料桩外径相同，外层刚性沉管16与上部活性材料外径相同，在内层刚性沉管15与外层刚性沉管16之间设置刚性连接板17；内层刚性沉管15、外层刚性沉管16、刚性连接板17均采用强度等级为Q235、厚1cm的钢板；底部限位钢体19采用强度等级为Q235、厚2cm的正梯形钢板，斜边倾角45°；连接转轴18两端分别与外层刚性沉管16和刚性连接板17焊接连接。
辅助限位盖板20由顶盖板和两环形钢板焊接而成，钢板强度等级为Q235、厚1cm。