1.一种用于厚层湿陷性黄土地层的刚-柔组合桩,其特征在于:包括柔性短桩、半刚性中长桩、刚性长桩和碱激发地聚物固化黄土垫层,所述碱激发地聚物固化黄土垫层中设置有纤维格栅,所述柔性短桩用于加固浅层黄土地基,所述半刚性中长桩用于加固中厚层黄土地基,所述刚性长桩用于加固深厚层黄土地基;所述柔性短桩和半刚性中长桩均呈矩形阵列布置在黄土地基上,每根所述半刚性中长桩位于其相邻四根柔性短桩的形心;所述刚性长桩呈梅花型阵列布置在黄土地基上,每根所述刚性长桩位于其相邻四根半刚性中长桩的形心;所述碱激发地聚物固化黄土垫层和纤维格栅布置在桩顶;所述碱激发地聚物固化黄土垫层按用途分为A类碱激发地聚物固化黄土垫层和B类碱激发地聚物固化黄土垫层;所述A类碱激发地聚物固化黄土垫层适用于复合地基顶部荷载为刚性荷载的情况,所述A类碱激发地聚物固化黄土垫层的垫层厚度为30-60cm,所述A类碱激发地聚物固化黄土垫层中间铺设的纤维格栅为单层玄武岩纤维土工格栅;所述B类碱激发地聚物固化黄土垫层适用于复合地基顶部荷载为柔性荷载的情况,所述B类碱激发地聚物固化黄土垫层的垫层厚度为60-100cm,所述B类碱激发地聚物固化黄土垫层中间铺设的纤维格栅为双层玄武岩纤维土工格栅,所述双层玄武岩纤维土工格栅中间留有间隙,用于放置30cm厚的黄土垫层;所述碱激发地聚物固化黄土垫层以水玻璃为激发剂,采用粉煤灰作为地聚物材料,其中,水玻璃模数为2.5,波美度为20-30°Bé;粉煤灰采用F级,掺量为黄土重量的18-20%;所述碱激发地聚物固化黄土垫层中的玄武岩纤维土工格栅:伸长率控制在2.8-3.8%,抗拉强度为30-50KN,断裂强度≥28N/m。
2.根据权利要求1所述的一种用于厚层湿陷性黄土地层的刚-柔组合桩,其特征在于:所述柔性短桩:桩长5-12m,桩径35-45cm;所述柔性短桩包括水泥土挤密桩、水泥土柱锤冲扩桩、水泥土DDC桩中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种用于厚层湿陷性黄土地层的刚-柔组合桩,其特征在于:所述半刚性中长桩:桩长10-20m,桩径35-50cm;所述半刚性中长桩包括水泥稳定碎卵石桩、水泥粉煤灰稳定碎卵石桩中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种用于厚层湿陷性黄土地层的刚-柔组合桩,其特征在于:所述刚性长桩:桩长15-35m,桩径30-60cm;所述刚性长桩包括混凝土螺杆桩、混凝土管桩、CFG桩中的一种或多种。
5.一种如权利要求1~4任一所述用于厚层湿陷性黄土地层的刚-柔组合桩的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.对加固范围内的地基黄土进行试验,取得地基黄土的干密度、湿密度、天然含水率、湿陷性系数、最优含水率和最大干密度;S2.配制柔性桩材料、半刚性桩材料和刚性桩材料并进行室内试验,确定柔性桩材料和半刚性桩材料的最优配比、最优含水率、最大干密度以及抗压强度,确定刚性桩材料的最优配比;S3.根据加固范围平整场地,对地基原状黄土天然含水率偏低的部位进行增湿;S4.在加固范围场地内设控制测量点位,并撒白灰标注柔性短桩、半刚性中长桩和刚性长桩的桩位;柔性短桩和半刚性中长桩均呈矩形阵列布置在黄土地基上,每根半刚性中长桩位于其相邻四根柔性短桩的形心;刚性长桩呈梅花型阵列布置在黄土地基上,每根刚性长桩位于其相邻四根半刚性中长桩的形心;S5.柔性短桩施工;采用沉管机按照2序法钻孔,即第1序列按照隔一钻一的方法钻孔,第2序列实施第1序列的间隔孔钻进;按照步骤S2获得的柔性桩材料最优配比,在现场拌制制备柔性短桩的水泥土,按照行业标准和设计图纸的要求进行质量检验;在第1序列孔内逐层夯填水泥土,在第2序列孔内逐层夯填水泥土,同时保证孔内水泥土的密实度达到0.93;S6.半刚性中长桩施工;进行半刚性中长桩的钻孔,按照标线逐孔钻进,按照行业标准和设计图纸的要求进行质量检验;按照步骤S2获得的半刚性桩材料最优配比,在现场拌制制备半刚性中长桩的半刚性混合料;在半刚性中长桩的钻孔内逐层夯填半刚性混合料;S7.刚性长桩施工;进行刚性长桩的钻孔,按照标线逐孔钻进,按照行业标准和设计图纸的要求进行质量检验;按照步骤S2获得的刚性桩材料最优配比,在现场拌制制备刚性长桩的刚性混合料;在刚性长桩的钻孔灌注刚性桩的桩身材料;S8.待施工完毕28天后,进行平板载荷试验;分别做柔性短桩、半刚性中长桩、刚性长桩的单桩和复合地基载荷试验,然后在做刚-柔组合桩复合地基的载荷试验;S9.垫层施工;进行室内试验,确定碱激发地聚物固化黄土材料的最优配比和施工参数;分层填筑碱激发地聚物固化黄土,按照层厚铺设玄武岩纤维土工格栅;S10.收集施工过程试验数据,撰写施工工艺和质量检验总结报告。
6.根据权利要求5所述的一种用于厚层湿陷性黄土地层的刚-柔组合桩的施工方法,其特征在于,所述步骤S5柔性短桩的施工过程中:柔性短桩的加固深度为地表至地面以下5-12m;柔性短桩的桩间距为2.0-2.5倍桩径,桩间土的平均挤密系数≧0.90;柔性短桩桩身材料水泥土的水泥掺量不大于9%;柔性短桩水泥土的水泥掺量控制在土体重量的6-9%。
7.根据权利要求6所述的一种用于厚层湿陷性黄土地层的刚-柔组合桩的施工方法,其特征在于,所述步骤S6半刚性中长桩的施工过程中:半刚性中长桩的加固深度为地表至地面以下10-20m;半刚性中长桩的桩间距为柔性短桩桩间距的2倍;半刚性中长桩的桩身材料为水泥稳定碎卵石混合料或水泥粉煤灰稳定碎卵石混合料,采用七天无侧限抗压强度R d 进行半刚性桩设计,R d 控制在3-5MPa;半刚性中长桩采用长螺旋钻机一次成孔,每层夯填料的密实度≥93%。
8.根据权利要求7所述的一种用于厚层湿陷性黄土地层的刚-柔组合桩的施工方法,其特征在于,所述步骤S7刚性长桩的施工过程中:刚性长桩的加固深度为地表至地面以下15-35m;刚性长桩的桩间距为柔性短桩桩间距的2倍;刚性长桩包括混凝土螺杆桩、混凝土管桩、CFG桩中的一种或多种;其中,CFG桩的桩身材料立方体抗压强度在15-20MPa,混凝土灌管桩和凝土螺杆桩的桩身材料强度在20-40MPa;混凝土螺杆桩采用旋转挤压土体泵压砼成桩,混凝土灌注桩和CFG桩采用长螺旋钻机或者旋挖钻机一次成孔,分层灌筑。