1.本实用新型涉及软土工程技术领域，更具体的说是涉及一种排水木桩加固软黏土地基。

背景技术：

2.软黏土地基是指由软黏土(淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土)构成的地基，它是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的；软黏土具有“黏粒含量高、含水率高、渗透性低、不排水强度低、流变性高”等特征。软黏土的工程特性决定了软黏土地基承载力低、地基变形大、不均匀变形也大，且变形稳定历时较长，常导致软弱地基上的构筑物发生沉降、倾斜、开裂等病害，严重者导致构筑物倒塌或是丧失了正常使用功能。

3.针对软黏土地基的工程特性，在多年工程实践和理论研究的基础上，形成了多种软黏土地基的加固处理方法，其加固机理、施工工艺、适用范围及优缺点互有异同，简述如下：

4.方法1：化学加固法。即采用深层搅拌、高压旋喷等方法形成水泥土桩柱体，桩柱体比软弱土具有更高的强度刚度，桩柱体和软土形成复合地基共同承担上部荷载、协调变形，从而达到提高软土地基承载力、减小地基变形等目的。该方法需要专门的施工机械设备，适合场地平整的较大面积软弱地基的加固处理；且当软土中有机质含量较高时(如泥炭土)，化学加固效果则很不稳定，需要专门研究改性使用。

5.方法2：排水预压法。排水预压法包括排水系统和加压系统。排水系统通常采用砂井、袋装砂井、塑料排水袋构成竖向排水系统，水平向排水系统通常由砂垫层构成。加压系统常采用堆载预压和真空预压。加压系统的作用是使得软弱地基中产生水头差，排水系统的作用是缩短排水路径，加速固结完成的时间。预压法需要专门的施工设备、施工工艺要求较高，适合大面积平整场地的加固处理。

6.方法3：碎石桩法：采用振冲法、沉管法、强夯置换等方法，在软弱中形成散体材料桩，碎石桩在复合地基中起到置换、排水、桩体作用。该法需要专门施工设备，对施工场地平整度、施工条件有一定要求。在软黏土地基中，碎石桩的承载力主要取决于软黏土本身对碎石桩的侧向极限约束力，因此当软黏土较弱时，碎石桩法在软弱地基中很难形成有效的桩柱体。

7.方法4：刚性桩法：常采用打入预制桩、或采用cfg桩法就地形成刚性桩处理软弱地基。该法需要专业的施工设备，且一般在软弱地基工程特性较好的场地才能充分发挥刚性桩的效果。在超软弱粘性土地基中，刚性桩难以发挥其承载力高的特点。

8.方法5：松木桩法：对于一些修建在软弱地基上的中小型水工构筑物，常采用小松木桩进行软黏土地基的加固处理。这是由于中小型水工建筑物高度一般不大(如3.0m～6.0m)，作用于软黏土地基的应力也不高(一般小于)，而中小型水工构筑物常呈细长形，需要根据地形地貌条件设置；在这种条件下，采用大型常规软黏土地基处理方法存在施工场地条件差、大型设备转场困难、施工材料难以就地取材、地基过度处理、施工成本高等

问题。从技术经济方面考虑，工程中常采用压入小松木桩进行中小型水工构筑物的软黏土地基处理，经济效果明显。

9.方法6：以土工布为排水结构层的排水松木桩法：此种排水松木桩将排水固结功能引入松木桩，使传统松木桩兼具排水固结和加固补强的功能地基处理方法，在一定程度上解决了传统松木桩在面临较差软黏土地基工程特性(如软土液性指数较高，处于软塑或流塑状态)时，多年后由于沉降变形较大造成的水工构筑物(挡水结构)开裂甚至破坏的问题。但以土工布为排水结构层的排水松木桩加固处理软黏土地基，常存在以下问题：

10.(1)以土工布为排水结构层的排水松木桩在使用多年以后，以土工织物或土工布为排水结构层会在自然环境中逐渐腐烂，从而失去固结排水的效果。

11.(2)以土工布为排水结构层的排水松木桩一般使用在表层的方法进行防腐防蚀处理，在实际施工时很难将沥青均匀地涂抹在木桩表面。排水结构层采用环氧树脂等粘结剂与松木桩粘贴，这样做一方面增加了原料成本，另一方面由于木桩表面涂抹沥青的原因，排水结构层很难牢固地粘结在木桩表面。

12.(3)以土工布为排水结构层的排水松木桩的原料选择比较单一，而使用其它木材会使得木桩腐烂的问题更为严重。

13.可见，以土工布为排水结构层的排水松木桩加固软黏土地基存在使用寿命过短及木材原料单一的问题，该问题长期以来从未引起工程界的重视和解决，限制了软弱地基上的中小型水工构筑物的软黏土地基加固处理方法。针对以土工布为排水结构层的排水松木桩加固软黏土地基的桩体使用寿命过短及木桩材料选择单一的问题，改进了木桩材料，将木炭的排水功能引入排水木桩中，使原来排水松木桩易腐烂及材料单一的问题得到了解决。这是本实用新型的技术背景和出发点。

技术实现要素：

14.本实用新型的目的在于提供一种排水木桩加固软黏土地基，以解决传统以土工布为排水结构层的排水松木桩加固地基时存在的排水结构层易腐烂、排水结构层与木桩的粘结、排水木桩木材选择单一的问题。

15.一种排水木桩加固软黏土地基，软黏土地基压入多个排水木桩，所述排水木桩包括木质芯层和呈环状包覆在所述木质芯层表面的排水结构层，所述排水结构层为炭化处理层。

16.进一步的，所述炭化处理层的厚度为所述排水木桩的圆形截面半径的1/4～1/3。

17.一种排水木桩加固软黏土地基的施工方法，包括以下步骤：

18.(1)对木材进行初步加工地基处理方法，将选用做木桩的木材进行去皮并按施工要求进行长度统一化处理；

19.(2)对初步加工后的木材进行表层炭化处理，表层木炭厚度为木材圆截面半径的1/4～1/3；

20.(3)对炭化处理过的排水木桩的一端端部削尖处理，从而形成了排水松木桩；

21.(4)在软黏土地基加固处理中，根据软黏土地基的状态和加固处理要求，将排水木桩压入软黏土地基，形成兼具排水和加固功能的复合地基。

22.进一步的，所述步骤(2)中在火窑中利用喷火法或灼烧法对木材表层炭化处理。

23.进一步的，所述步骤(4)中采用人工静压或机械辅助静压的方式，并且等间距按规定的深度将排水木桩压入软黏土地基进一步改进，排水木桩只对木材的长度及粗细程度有要求，木材的种类任意。

24.经由上述的技术方案可知，与现有技术比较，本实用新型具有如下优点：

25.1、与以土工布为排水结构层的排水松木桩相比：木炭排水结构层不会出现腐烂的问题；木炭排水结构层与木桩自成一体，无需再粘结排水结构层；排水木桩选择广泛，只需按要求对木材的长度及粗细程度进行统一即可。

26.2、与传统松木桩相比较：由于增加了排水层，工程荷载引起的超孔隙水压力可通过排水层快速排出，压缩沉降可在短期内完成；由于排水固结作用可有效提高软黏土的不排水抗剪强度，从而起到提高复合地基承载力、减小工后沉降的作用和效果。

27.3、与传统刚性桩(cfg桩，混凝土桩)相比较：排水木桩采用天然材料，可就地取材，施工工艺简单，对场地条件的适宜性极强；从技术经济方面来看，在中小型水工结构软土地基处理、泥炭质有机土软弱地基、超弱吹填土软弱地基的初级处理中，排水木桩技术具有较为明显的技术经济优势。

28.4、与单纯的砂井、袋装砂井、塑料排水带处理软黏土地基相比：排水木桩复合结构中的木质芯材可作为竖向增强体起到桩柱体的作用，通过置换作用可提高复合地基的承载力；而传统的砂井、袋装砂井、塑料排水带在软弱地基处理中仅起到排水减压的作用，而没有竖向增强体的置换增强作用。

29.5、与散体材料桩(碎石桩)相比：碎石桩处理软土地基时，碎石桩的承载力取决于软黏土的极限侧向约束力，从而限制了碎石桩复合地基承载力的提高；而排水木桩的极限承载力取决于桩侧极限摩阻力和桩端的极限承载力，因此在软弱地基中，可通过调节排水木桩的桩长而提高其单桩承载力，不受软弱地基极限侧向约束力的限制。

附图说明

30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

31.图1为本实用新型所述排水木桩的整体三维图。

32.图2为本实用新型所述的排水木桩的横断面图。

33.图3为本实用新型处理超软弱黏土地基的示意图。

34.图中：

[0035]1‑

排水结构层；2

‑

木质芯层；3

‑

排水木桩；4

‑

超软弱黏土地基。

具体实施方式

[0036]

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0037]

本实用新型实施例公开了一种排水木桩加固软黏土地基，软黏土地基压入多个排水木桩3，排水木桩3包括木质芯层1和呈环状包覆在木质芯层1表面的排水结构层2，排水结构层2为炭化处理层，炭化处理层的厚度为排水木桩的截面半径的1/4～1/3。

[0038]

一种排水木桩加固超软弱吹填土地基施工方法，包括以下步骤：

[0039]

(1)以顺直天然树干为原料，将其加工成为直径作为排水木桩，长度约为1.5m～3.0m；

[0040]

(2)如图1

‑

2所示，以满足长度及粗细程度的木材为原材，外层直径1/4～1/3厚度为木炭层，作为排水结构层，起到排水固结的作用。

[0041]

(3)在超软弱吹填土地基4的加固处理时，根据初期预压荷载的体量规模、荷载大小、和超软弱吹填土的具体特性指标，按照一定的间距将排水木桩3静力压入或机械辅助打入超软弱吹填土地基4中至一定深度，具体深度由设计计算确定。

[0042]

(4)施工完毕后结构如图3所示；超软弱吹填土地基4随着排水固结过程的进行，强度及承载力随之提高，从而达到提高地基承载力、减小工后沉降的目的；随着超超软弱地基4加固处理初级阶段的完成，排水木桩即可作为永久处理的一部分保留在软弱地基中持续发挥作用，也可以拔出后重复使用。

[0043]

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

[0044]

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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