一种用于电渗联合桩加固软土地基模型试验的预制模型桩及其制作方法与流程

本发明涉及软土地基处理的模型试验领域，特别涉及一种用于电渗联合桩加固软土地基模型试验的预制模型桩及其制作方法。

背景技术：

我国人口最密集、经济最发达的地区大多集中在沿海、沿江地区，而这些地区又大多都是软土地基。这些发达地区要进行大规模的开发都必须进行软土地基处理。故软土地基处理一直都是一个热门的研究课题。

电渗固结法被认为是一种目前比较有前途的软土地基处理方法。电渗固结法可以和堆载预压法、真空预压法、强夯法等多种软土地基处理方法联合使用。现在很多学者都正在展开对电渗固结法的研究。电渗联合桩加固软土地基也吸引了很多学者对其进行研究，但目前主要处于室内试验和理论研究阶段。所以需要大量制作用于电渗联合桩加固软土地基模型试验的预制模型桩进行室内试验，目前又没有一种比较好的方法制作用于电渗联合桩加固软土地基模型试验的预制模型桩。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种用于电渗联合桩加固软土地基模型试验的预制模型桩及其制作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:用于电渗联合桩加固软土地基模型试验的预制模型桩，包括圆柱型的预制模型桩，所述预制模型桩由混凝土制成，内置钢筋，表面均匀的贴有4条条状碳纤维布；预制模型桩外套有由PVC螺纹管、PVC螺纹管帽和扎线带组成的模具；所述PVC螺纹管纵向均匀的分为两片，其中一片PVC螺纹管根据长度分为若干段短片PVC螺纹管，短片PVC螺纹管的长度为PVC螺纹管直径的3～5倍；所述PVC螺纹管帽是所用PVC螺纹管配套的管帽，且在PVC螺纹管帽上钻有钢筋插孔；所述钢筋直径根据预制模型桩直径确定，控制在1～4mm，钢筋数量为根据钢筋直径和预制模型桩直径确定，控制在2～4根，钢筋长度与预制模型桩的长度一致；所述条状碳纤维布宽度为预制模型桩直径的1/4～1/3，长度长于预制模型桩的长度；所述混凝土的骨料最大直径小于1cm。

所述PVC螺纹管的内径与预制模型桩要求的直径相同，截取的PVC螺纹管长度与预制模型桩要求的长度相同。

用于电渗联合桩加固软土地基模型试验的预制模型桩的制作方法，包括以下步骤：

1)材料、工具准备：根据所需制作预制模型桩的数量、尺寸准备对应数量、尺寸的PVC螺纹管、PVC螺纹管帽、钢筋和扎线带若干以及混凝土若干；准备所需的工具，包括记号笔、电钻和刀具。

2)预制模型桩制作前准备：用记号笔在PVC螺纹管上画上切割线，用刀具沿切割线将PVC螺纹管纵向均匀的切成两片，再将其中一片PVC螺纹管根据长度切成若干段短片，在长片PVC螺纹管和短片PVC螺纹管内侧涂上机油；根据内置钢筋的位置、数量、粗细，在PVC螺纹管帽上钻钢筋插孔；

3)预制模型桩制作：取长片PVC螺纹管，再取对应的顶端带有螺纹的短片PVC螺纹管，拼再一起之后用扎线带固定；将4条条状碳纤维布均匀放置在PVC螺纹管内，紧贴PVC螺纹管内壁，条状碳纤维布的头部应该露在PVC螺纹管螺纹的外面；用对应的PVC螺纹管帽拧紧；将钢筋插到PVC螺纹管帽上钢筋插孔中，往PVC螺纹管中填混凝土，同时振捣，当混凝土的高度快到达短片PVC螺纹管的高度时，接上另一片对应的短片PVC螺纹管，再用扎线带固定；如此反复直到接上最后一片短片PVC螺纹管时，条状碳纤维布的尾部也应露在PVC螺纹管尾部的外面，条状碳纤维布的尾部与PVC螺纹管尾部用扎线带固定；继续放混凝土、振捣，直到整根预制模型桩浇筑完成；

4)预制模型桩拆模：在养护7天之后，将扎线带全部剪断，将PVC螺纹管帽拧开，将短片PVC螺纹管按顺序一片片拆除，将长片PVC螺纹管拆除，将条状碳纤维布头部和尾部超过预制模型桩部分剪去，将预制模型桩底端原来插在PVC螺纹管帽中的超过预制模型桩长度部分的钢筋剪去。

本发明的有益效果是:可以有效避免预制模型桩和钢筋错位、拆模困难、易折断等问题；同时可以避免二次加工，节约时间；也可以重复利用模具，节约成本；且这种预制模型桩更加接近真实预制桩，可使室内模型试验的结果更加接近工程实际。

附图说明

图1 PVC螺纹管帽平面示意图；

图2拆模前预制模型桩示意图；

图3拆模后预制模型桩示意图；

附图标记说明：插钢筋的孔1、PVC螺纹管帽2、预制模型桩3、钢筋4、条状碳纤维布5、横向接缝6、纵向接缝7、短片PVC螺纹管8、扎线带9、长片PVC螺纹管10。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

图1所表示的是用于制作放置4根钢筋4的预制模型桩3的PVC螺纹管帽2在打孔之后的示意图。图2所表示的是拆模前预制模型桩3最终示意图，图中第一片短片PVC螺纹管8与长片PVC螺纹管10的顶端用PVC螺纹管帽2拧紧，其余长片PVC螺纹管10与短片PVC螺纹管8分别用扎线带9固定；条状碳纤维布5的两头都超出PVC螺纹管，一端用扎线带9与PVC螺纹管固定，一端用PVC螺纹管帽2与PVC螺纹管固定。图3所表示的拆模之后的预制模型桩3，拆模之后条状碳纤维布5紧贴在预制模型桩3上，钢筋4均匀的内置在预制模型桩3内。

一种用于电渗联合桩加固软土地基模型试验的预制模型桩的制作方法，包括以下步骤：

1)材料、工具准备：

①根据所需制作预制模型桩3的数量、尺寸准备对应数量、尺寸的PVC螺纹管、PVC螺纹管帽2、钢筋4和扎线带9若干以及混凝土若干；

②准备所需的工具，主要有记号笔、电钻、刀具等。

2)预制模型桩制作前准备：

①用记号笔在PVC螺纹管上画上切割线，用刀具沿切割线将PVC螺纹管纵向均匀的切成两片，再将其中一片PVC螺纹管根据长度切成若干段短片；

②在长片PVC螺纹管10和短片PVC螺纹管8内侧涂上机油；

③根据内置钢筋4的位置、数量、粗细，在PVC螺纹管帽2上钻差钢筋的孔1。

3)预制模型桩制作：

①取长片PVC螺纹管10，再取对应的顶端带有螺纹的短片PVC螺纹管8，拼再一起之后用扎线带9固定；

②将4条条状碳纤维布5均匀放置在PVC螺纹管内，紧贴PVC螺纹管内壁，条状碳纤维布5的头部应该露在PVC螺纹管螺纹的外面，用对应的PVC螺纹管帽2拧紧；

③将钢筋4插到PVC螺纹管帽2上钢筋插孔1中，往PVC螺纹管中填混凝土，同时振捣，当混凝土的高度快到达短片PVC螺纹管8的高度时，接上另一片对应的短片PVC螺纹管8，再用扎线带9固定；

④如此反复直到接上最后一片短片PVC螺纹管8时，条状碳纤维布5的尾部也应露在PVC螺纹管尾部的外面，条状碳纤维布5的尾部与PVC螺纹管尾部用扎线带9固定；

⑤继续放混凝土、振捣，直到整根预制模型桩3浇筑完成。

4)预制模型桩拆模：

①在养护7天以上之后，将扎线带9全部剪断，将PVC螺纹管帽2拧开，将短片PVC螺纹管8按顺序一片片拆除，将长片PVC螺纹管10拆除；

②将条状碳纤维布5头部和尾部超过预制模型桩3部分剪去，将预制模型桩3底端原来插在PVC螺纹管帽2中的超过预制模型桩3长度部分的钢筋4剪去。