具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是两个或两个以上。

如图1-图2，本发明实施例提供一种自动化排水模块2，包括埋设于膨胀土地基1中的刚性框架21，所述刚性框架21上开设有与膨胀土地基1连通的排水通道22，刚性框架21采用钢结构，于刚性框架21镂空形成排水通道22，所述刚性框架21内设有驱动部件、封堵排水通道22的联动水平杆23，所述驱动部件包括平衡块26、上气腔24与下气腔25，所述联动水平杆23与平衡块26刚性连接，所述平衡块26根据膨胀土地基吸水膨胀或失水收缩在上下气腔内发生竖向移动，进而驱动联动水平杆23移位，使得刚性框架21内部通过排水通道22与膨胀土地基1连通，使水流入或流出刚性框架21。

所述刚性框架21上开设有若干个排水通道22，所述联动水平杆23包括与平衡块26相连的竖直杆，所述竖直杆上设有封堵所述排水通道22的若干水平杆。

所述驱动部件包括封闭气腔，所述平衡块26位于所述封闭气腔内且将所述封闭气腔分隔为上气腔24和下气腔25，所述刚性框架21侧壁上设有与膨胀土地基1相连的柔性变形区28，所述柔性变形区28与所述上气腔24正对相连。所述柔性变形区28采用柔性橡胶材料。所述上气腔24通过螺栓连接27固定于刚性框架21上。所述上气腔24与下气腔25内填充2～3个大气压的高压惰性气体。

上气腔24与下气腔25内惰性气体的初始气压设置为2～3个标准大气压略大于膨胀土膨胀力，从而对膨胀土的胀缩变形起到抑制作用。

本发明实施例还提供一种桩单元，包括若干上述的排水模块2，各所述排水模块2拼装为桩单元3。桩单元3由若干自动化排水模块2装配拼装组成，具有可拆卸性、可重复利用、工业化程度高、人力消耗少等特点。

本发明实施例还提供一种膨胀土地基处理结构，包括若干上述的桩单元3，各所述桩单元3间隔分布于膨胀土地基1中。

本发明通过在膨胀土地基中设置由若干自动化排水模块装配式拼装的多排自动化排水桩，当膨胀土地基发生吸水膨胀或失水收缩时上下气腔气压变化引起平衡块带动联动水平杆上下移动打开或关闭刚性框架上的排水通道，使膨胀土地基失水或吸水，达到了消除或抑制膨胀土地基的不良变形的目的。

本发明实施例还提供一种膨胀土地基处理方法，包括如下步骤：S1、对工程场地进行岩土工程勘察，根据设计要求确定桩单元3、排水模块2的设计尺寸与打入位置；S2、确定排水模块2中刚性框架21、排水通道22、联动水平杆23、上气腔24、下气腔25、平衡块26的设计尺寸和相对空间位置；S3、选择上气腔24和下气腔25中填充的气体，并确定其初始密度与气压，在本实施例中，所述上气腔24和下气腔25内选用氦气填充；S4、初始状态下，联动水平杆23的水平杆与排水通道22水平高度相同，保证排水模块2内部为封闭状态，水分无法内外渗流；S5、于各指定位置钻孔依次下沉排水模块2并进行拼装从而组合成桩单元3；S6、当膨胀土地基1产生任意形式的胀缩变形时，柔性变形区28变形引起上气腔24体积产生变化导致气压变化，平衡块26上下移动使得上气腔24与下气腔25气压重新达到平衡。

在步骤S6中，上气腔24与下气腔25气压重新达到平衡的过程中，平衡块26带动联动水平杆23上下移动，露出或遮盖住排水通道22，将膨胀土地基1内的水分排入桩单元3内或将桩单元3内水分补充进膨胀土地基1内以保证膨胀土地基1内的水分达到动态平衡，联动水平杆23与刚性框架21紧密接触构成封闭空间，在一定程度上具有储蓄膨胀土排出的水分与膨胀土失水收缩时的水分供给来源。

本发明提供一种适用于膨胀土地基处理的装配式自动化湿度调节桩单元，该排水桩结构包括膨胀土地基1、桩单元3，所述桩单元3间隔分布于膨胀土地基1中。其中，所述桩单元3由若干自动化排水模块2组成，所述自动化排水模块2包括刚性框架21；排水通道22；联动水平杆23；上气腔24；下气腔25；平衡块26和螺栓连接27。排水通道22位于刚性框架21上。平衡块26区分上下气腔，联动水平杆23刚性连接于平衡块26上。柔性变形区28位于刚性框架21上，与上气腔24对齐固定。上气腔24通过螺栓连接27固定于刚性框架21上。上气腔24与下气腔25内填充2～3个大气压的高压惰性气体。

下面结合附图对所述一种适用于膨胀土地基处理的装配式自动化湿度调节桩单元的施工步骤进行说明：

对工程场地进行岩土工程勘察，根据设计要求确定桩单元3、自动化排水模块等结构的设计尺寸与打入位置。

确定自动化排水模块中刚性框架21、排水通道22、联动水平杆23、上气腔24、下气腔25、平衡块26的设计尺寸和相对空间位置，上下气腔内选用氦气填充并确定其初始密度与气压。其中，刚性框架21采用钢结构，于刚性框架21镂空形成排水通道22，柔性变形区28采用柔性橡胶材料，平衡块26分隔上下气腔，并刚性连接T型联动水平杆23。初始状态下，联动水平杆23与排水通道22水平高度相同，保证初始状态下自动化排水模块内部为封闭状态(水分无法内外渗流)。上气腔24采用螺栓连接27固定于刚性框架21上。

于各指定位置钻孔依次下沉自动化排水模块并进行拼装从而组合成桩单元3。

通过对自动化排水模块进行装配式拼装形成湿度调节桩单元，有效消除或抑制膨胀土地基吸水膨胀、失水收缩的不良工程地质特性；自动化排水模块采用填充高压惰性气体的上下气腔自动适应膨胀土地基任意形式的变形，并对该变形进行抑制；当膨胀土地基发生任意形式的变形时，上气腔气压发生变化带动平衡块移动使得上下气腔重新达到平衡；自动化排水模块将桩单元所受膨胀土的水平向变形转化为竖向变形，并作为启动开关带动联动水平杆上下移动，露出或关闭刚性框架的排水通道，使膨胀土地基失水或吸水，从而消除或抑制膨胀土地基的不良变形；联动水平杆与刚性框架紧密接触，因此在联动水平杆上下移动的过程中自动化排水模块可向内储水或向外排水。

刚性框架21包括纵向杆与横向杆，起到提高桩单元3整体刚度的作用，同时横向杆也起到限制联动水平杆23运动空间的作用。

上下气腔的形状、联动水平杆形状、排水通道形状均不限于图中所示，采用相反的联动水平杆与平衡块的相对位置关系与本发明原理相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。