具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩技术领域
本发明属于建筑技术领域，涉及一种变径劲芯桩的水泥土搅拌桩。
背景技术
水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土低地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。
但水泥土搅拌桩的承载力较差，为了提高承载力，人们考虑在水泥土搅拌桩中插入预制桩，但现有的预制桩基本为等截面桩，根据检测表明，位于地面下的预制桩的桩身越往下受到的轴力越小，因此等截面桩在材料上是一种严重的浪费。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种能节约材料的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩，包括水泥土搅拌桩桩体，所述的水泥土搅拌桩桩体内插设有至少一根变径劲芯桩，所述的变径劲芯桩的截面积由顶部向底部逐渐变小，所述的水泥土搅拌桩桩体内具有若干连接筋。
在上述的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩中，所述的变径劲芯桩为预制桩，所述的预制桩为空心桩或实心桩。
在上述的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩中，所述的预制桩的横截面为方形、H形、三角形、圆形、六角形或八角形，所述的变径劲芯桩顶部的截面积与底部的截面积之比为4-10:1，所述的变径劲芯桩的外表面呈光滑的平面。
在上述的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩中，所述的变径劲芯桩的外表面并沿变径劲芯桩的轴向密布有台阶，且所述的台阶的表面所处的平面与变径劲芯桩的轴心线垂直，所述的每个台阶的高度相同。
在上述的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩中，所述的变径劲芯桩的两端固定有若干连接螺母，连接筋的两端分别与变径劲芯桩两端的连接螺母固定连接。
在上述的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩中，所述的连接螺母底部缩口后形成卡台，所述的连接筋的两端膨大后形成凸台，所述的凸台与卡台卡接配合从而使连接筋与连接螺母固定连接。
在上述的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩中，所述的连接螺母底部设有锥形的腔体，腔体内设有由至少两片卡片组成的呈锥形的卡环，卡片内壁具有凹凸状结构，连接筋的端部置于卡环内并被卡片内壁夹紧。
在上述的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩中，所述的连接螺母位于卡环上方的内壁具有内螺纹，连接螺母底部且位于卡环下方具有法兰圈。
在上述的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩中，所述的桩体两端分别设置有一块与桩体固定连接的端板，端板上设有若干锥形扣件孔，所述的锥形扣件孔内设有由至少两片卡片组成的呈锥形的卡环，卡片内壁具有凹凸状结构，连接筋的端部置于卡环内并被卡片内壁夹紧。
在上述的具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩中，所述的端板上设有横截面呈T型的连接孔，所述的连接孔内连接有横截面呈T型的扣件螺母，所述扣件螺母内具有锥形扣件孔。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：承载力高，抗压性好，材料利用率高，更环保。
附图说明
图1是实施例1提供的结构示意图；
图2实施例2提供的另一种结构示意图；
图3是根据表1提供的数据绘制的各级荷载下桩身轴力图；
图4是变径劲芯桩连接时的结构示意图；
图5是图2的A处放大图；
图6是实施例3的结构示意图；
图7是实施例4的结构示意图；
图8是实施例3桩体的连接示意图；
图9是实施例4桩体的连接示意图；
图10是实施例4桩体的连接的另一种示意图；
图11是实施例5端板的结构示意图；
图12是实施例6端板的另一种结构示意图；
图13是图6的B处放大图。
图中：水泥土搅拌桩桩体1、变径劲芯桩2、卡台3、连接螺母4、连接筋5、台阶6、凸台7、卡片8、卡环9、法兰圈10、端板11、锥形扣件孔12、连接孔13、扣件螺母14、卡接口15、连接件100、卡接件101。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种具有变径劲芯桩的水泥土搅拌桩，包括水泥土搅拌桩桩体1，水泥土搅拌桩桩体1由水泥浆和土搅拌后固化而成，关于水泥土搅拌桩的制作方法，为本领域技术人员的公知常识，此处不再赘述，在本申请中，水泥土搅拌桩桩体1内插设有至少一根变径劲芯桩2，所述的变径劲芯桩2的截面积由顶部向底部逐渐变小。变径劲芯桩2的外表面呈光滑的平面，也就是说，变径劲芯桩2的外表面为光滑过渡，所述的水泥土搅拌桩桩体1内具有若干连接筋5。
变径劲芯桩2为预制桩。预制桩的横截面为方形、H形、三角形、圆形、六角形或八角形。预制桩为空心桩或实心桩。所述的变径劲芯桩2顶部的截面积与底部的截面积之比为4-10:1。
本领域技术人员应当理解，一根变径劲芯桩2表示一根完整的桩，他可以是单独的一根预制桩，也可以是多根预制桩轴向连接形成具有一定长度的变径劲芯桩2，至于预制桩连接的方法，则为本领域技术人员的公知常识，有端板的预制桩可采用端板焊接从而轴向连接，无端板的预制桩可采用连接件轴向连接。
本领域技术人员还应当理解，当变径劲芯桩2有若干根时，变径劲芯桩2的轴心线相互平行并根据水泥土搅拌桩桩体1的横截面形状进行相应的布局，也即若干根变径劲芯桩2排列的形状和规则根据水泥土搅拌桩桩体1的形状或当地的地质条件及设计施工要求做相应的调整。
本申请对水泥土搅拌桩桩体1的横截面形状不做限定，即水泥土搅拌桩桩体1的横截面可以是圆形、方形、梅花形或由多个圆形的水泥土搅拌桩相互连接从而形成桩体。
本申请的优点在于，在保证强度的情况下，能够有效的节约材料，降低不必要的材料消耗。表1为各级荷载下桩身轴力表。
其中，荷载力和轴力的单位为KN，桩身的深度单位为m。
表1各级荷载下桩身轴力表
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图3是根据表1绘制的各级荷载下桩身轴力图，根据表1及图2可以直接得出，在桩身越往下时，所受的轴力越小，因此，现有的等截面的预制桩是大大的浪费，本申请的变径劲芯桩2在保证强度的情况下能得到材料的节约。
桩顶上的所有荷载由上而下也就是说所有的载荷全部由桩顶承担，抗压承载桩的力来自桩周边摩擦力，那么桩的承载力大小又是来自于桩周边土的摩擦力好坏，桩周边的摩擦力越好承载力越大，众所周知，水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土低地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。因此变径劲芯桩2与水泥土搅拌桩桩体1能提高摩擦力，提高整个桩的承载力，同时能节约材料。
实施例2
本实施例与实施例1的结构和原理基本相同，不同之处在于，如图2所示，变径劲芯桩2的外表面并沿变径劲芯桩2的轴向密布有台阶6，且所述的台阶6的表面所处的平面与变径劲芯桩2的轴心线垂直。优选地，每个台阶6的高度L相同。
变径劲芯桩2的两端固定有若干连接螺母4，所述的变径劲芯桩2内设有若干连接筋5，连接筋5可以是钢棒、钢筋、钢绞线、碳纤维棒等，连接筋5的两端分别与变径劲芯桩2两端的连接螺母4固定连接。如图5所示，连接螺母4底部缩口后形成卡台3，所述的连接筋5的两端膨大后形成凸台7，所述的凸台7与卡台3卡接配合从而使连接筋5与连接螺母4固定连接。
如图4所示，变径劲芯桩2可以多根连接而成，从而达到需要的长度，连接变径劲芯桩2的材料可以是连接件，连接件的具体结构和工作原理见本申请人之前申请的专利。如申请号为201510314380.0；200810060180.7；200810060181.1的专利。由于连接件是现有技术，因此此处不再赘述。
实施例3
本实施例的结构和原理与实施例2基本相同，不同之处在于，如图6和图13所示，所述的连接螺母4底部设有锥形的腔体，腔体内设有由至少两片卡片8组成的呈锥形的卡环9，卡片8内壁具有凹凸状结构，连接筋5的端部置于卡环9内并被卡片8内壁夹紧。连接筋5为钢棒、钢筋、化工型材、碳纤维棒，但优选为钢绞线，便于与卡环9夹紧。
所述的连接螺母4位于卡环9上方的内壁具有内螺纹，连接螺母4底部且位于卡环9下方具有法兰圈10。
如图8所示，两根相邻的水泥土搅拌桩桩体1需要连接时，通过连接件100连接，连接件100的结构如实施例1。
实施例4
本实施例的结构和原理与实施例3基本相同，不同之处在于，如图7所示，所述的水泥土搅拌桩桩体1两端分别设置有一块与水泥土搅拌桩桩体1固定连接的端板11，如图12所示，端板11上设有若干锥形扣件孔12，所述的锥形扣件孔12内设有由至少两片卡片8组成的呈锥形的卡环9，卡片8内壁具有凹凸状结构，连接筋5的端部置于卡环9内并被卡片8内壁夹紧。
上述水泥土搅拌桩桩体1需要连接时，如图9所示，可以用螺栓螺紧两块相邻的端板11即可，当然也可以将相邻的端板11焊接。
优选方案，如图11所示，所述的端板11上设有横截面呈T型的连接孔13，所述的连接孔13内连接有横截面呈T型的扣件螺母14，所述扣件螺母14内具有锥形扣件孔12。所述的端板11外壁向内凹进形成能供卡接件101插入的卡接口15。如图9所示，卡接件101为分体式结构，插入到卡接口15中后，用螺栓将卡接件101螺紧从而使相邻的端板11螺接配合，使水泥土搅拌桩桩体1轴向连接。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。