CN102808409B - 一种同轴嵌套多段预制管桩及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种同轴嵌套多段预制管桩及其施工方法，其包括，第一段预制管桩；第二段预制管桩，其外径小于第一段预制管桩的内孔直径，第二段预制管桩穿设于第一预制管桩内，第二段预制管桩的底端伸出第一预制管桩底端；第一段预制管桩内壁或第二段预制管桩外壁沿长度方向设置用以约束第二段预制管桩的对中限位装置，且，对中限位装置沿第一段或第二段预制管桩环向均匀布置；第一段和第二段预制管桩管壁之间的空隙灌入填充材料。本发明在预制管桩内同轴先后嵌套沉入多段更深预制管桩，能够减小沉桩阻力和打桩噪声，方便长桩沉入施工，还可以显著提高土层对桩的承载效果，节省桩材、降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及基础工程、结构工程，尤其涉及软土地基和水中桩基工程中的同轴嵌套多段预制管桩及其施工方法。
背景技术
软土地基和水中桩基工程中通常使用预制混凝土管桩，提高土层承载能力。
现有的预制混凝土管桩如中国专利申请号CN200610112145.6公开的“一种预应力混凝土钢管叠合桩及其制作和施工方法”，涉及一种适用于撞击式沉桩方法的预应力混凝土钢管叠合桩及其制作方法，其特点包括将较大直径的钢管套入成品预应力混凝土管桩外，用端头封口件把钢管与成品预应力混凝土管桩连接在一起，向钢管与成品预应力混凝土管桩之间的间隙注入灌浆材料，整桩底端安装桩靴，然后沉桩。
中国专利申请号CN200310101987.8公开的“一种迭合桩的结构和施工方法”，其钢筋混凝土外套可以在工厂一次制作或先把外套内的钢筋笼焊接在作为内芯的预制钢筋混凝土管桩或钢管上，然后把上述半成品桩置入预钻桩孔内，再内外浇筑填充材料完成迭合。
中国专利申请号CN03126784.X公开的“一种组合桩和组合桩、组合桩基础的组合施工方法及用途”，涉及由空心桩身、实心桩身、扩大桩身、伸缩桩身的多种多重复合、混合构成组合桩。
中国专利申请号CN03124307.X公开的“可加强水平抗弯强度和刚度的组合桩段及其施工方法”，涉及一种可增强水平抗弯强度和刚度的组合桩及其施工方法，其特点是在水平荷载施加影响最严重的桩头以下一定桩长范围内，给桩身外包一个大尺寸或高强度的加强构件，然后由结构性填充材料把两者粘结成为一体。
中国专利申请号CN02121768.8公开的“套桩的成桩及设计方法”中国专利申请号CN02236084.0公开的“套桩”，其特点是将结构承载能力高的成品桩作为桩芯，再用低强度的混合胶凝材料作为外套包裹之，形成一种组合结构的桩体，在桩芯下部和上部的两个或多个位置上，固定设置有定位盘。
上述现有预制管桩存在如下问题：都没有考虑内外嵌套叠合的混凝土管桩或钢管桩之间的纵轴对中问题，不能够保证达到同轴嵌套叠合构件的力学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同轴嵌套多段预制管桩及其施工方法，在预制管桩内同轴先后嵌套沉入多段更深预制管桩，能够减小沉桩阻力和打桩噪声，方便长桩沉入施工，还可以显著提高土层对桩的承载效果，达到节省桩材、降低成本的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种同轴嵌套多段预制管桩，其包括，第一段预制管桩；第二段预制管桩，其外径小于第一段预制管桩的内孔直径，第二段预制管桩穿设于第一预制管桩内，第二段预制管桩的底端伸出第一预制管桩底端；第一段预制管桩内壁或第二段预制管桩外壁沿长度方向设置用以约束第二段预制管桩的对中限位装置，且，对中限位装置沿第一段或第二段预制管桩环向均匀对称布置。
所述的对中限位装置为弓形钢筋或钢板。
本发明的同轴嵌套多段预制管桩的施工方法，其包括如下步骤：
1)第一段预制管桩内孔的顶端、底端及中部分别对称设置用以约束第二段预制管桩的若干对中限位装置；第二段预制管桩外径小于第一段预制管桩的内孔直径；
2)垂直或以一定倾角，沉设第一段预制管桩至预定位置；
3)将第二段预制管桩插入第一段预制管桩内孔，利用第一段预制管桩内孔的对中限位装置控制第二段预制管桩的沉入角度和与第一段预制管桩的同心度，然后沉入第二段预制管桩至预定位置，其中第二段预制管桩的底端深度大于第一段预制管桩的底端深度；
4)根据需要，在第二段预制管桩内孔的顶端、底端及中部若干位置分别对称设置对中限位装置用以约束第三段预制管桩，其中第三段预制管桩的外直径小于第二段预制管桩的内孔直径；将第三段预制管桩插入第二段预制管桩内孔，利用第二段预制管桩内孔的对中限位装置控制第三段预制管桩的沉入角度和与第二段预制管桩的同心度，然后沉入第三段预制管桩至预定深度，其中第三段预制管桩的底端深度大于第二段预制管桩的底端深度；以此类推沉入更多段预制管桩；
5)对于各段预制管桩管壁之间的空隙灌入填充材料。
进一步，步骤5)在第一段预制管桩沉入至预定深度后即在其内孔灌入一定体积早期流质后期凝固的填充材料，然后沉入第二段预制管桩，使填充材料在沉入第二段预制管桩的挤压作用下填充第一段预制管桩内孔表面与第二段预制管桩外表面之间的空隙，以此类推处理更多段预制管桩；在沉入最后一段预制管桩之后，灌入早期流质后期凝固的填充材料填充剩余未填充的空隙。
又，步骤5)在沉入最后一段预制管桩之后，在所有段预制管桩之间的空隙灌入早期流质后期凝固的填充材料。
本发明的有益效果
1可以利用目前常用的预制混凝土管桩沉桩机具和工艺进行沉桩施工，减小沉桩阻力和打桩噪声，方便长桩沉入施工。
2可以利用土层对桩的承载效果，根据桩材所受到的轴向力和侧向力随入土深度增加而趋向减小的规律，逐步减小桩材断面，达到节省桩材、降低成本的目的。
3在海洋等有防腐蚀要求的环境，第一段预制管桩采用混凝土桩可以对第二段及其他段预制管桩外侧的钢材起防腐蚀保护作用。
附图说明
图1为本发明实施例1沉入第一段预制混凝土管桩沿轴向剖面图。
图2为本发明实施例1第一段预制混凝土管桩内同轴沉入第二段预制管桩沿轴向剖面图。
图3为本发明实施例1第一段预制混凝土管桩内同轴沉入第二段预制管桩垂直轴向剖面图。
图4为本发明实施例2沉入第一段预制混凝土管桩沿轴向剖面图。
图5为本发明实施例2第一段预制混凝土管桩内同轴沉入第二段预制管桩沿轴向剖面图。
图6为本发明实施例2第二段预制混凝土管桩内同轴沉入第三段预制管桩沿轴向剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
参见图1～图3，本发明的实施例1。
1)第一段预制混凝土管桩1的外直径为1400mm、内孔直径为1100mm、长度为30m。在第一段预制管桩1内孔的顶端、底端及中部若干位置分别对称设置用以约束第一段预制管桩2的对中限位装置4，对中限位装置4各由4根锚固于混凝土中的圆弧形钢筋组成，钢筋直径为10mm、露出混凝土外部分的外弦长为264mm、外矢高为50mm，其圆弧所在平面都包含桩的中轴线且圆弧中点最接近中轴线，(见图1)。
第二段预制管桩21的外直径为1000mm、内孔直径为700mm、长度为60m。
2)以垂直与水平方向比值为8∶1的倾角沉入第一段预制管桩1使其底端至水下25m深度的土层100内。
3)在第一段预制管桩1沉入至预定深度后即在其内孔灌入6m3新拌合混凝土5。
4)在新拌合混凝土5凝固前，将第二段预制管桩2同轴插入第一段预制管桩内孔，利用第一段预制管桩1内孔的对中限位装置4控制第二段预制管桩2的沉入角度和与第一段预制管桩1的同心度，然后沉入第二段预制管桩2，使其底端至水下55m深度的土层内。
5)剩余未填充的空隙，在沉入第二段预制管桩2之后灌入新拌合混凝土5。
实施例2
参见图4～图6，本发明实施例2。
1)第一段预制混凝土管桩1的外直径为1400mm、内孔直径为1100mm、长度为30m。在第一段预制管桩1内孔的顶端、底端及中部若干位置分别对称设置对中限位装置4用以约束第二段预制管桩2，对中限位装置4各由4根锚固于混凝土中的圆弧形钢筋组成，钢筋直径为10mm、露出混凝土外部分的外弦长为264mm、外矢高为50mm，其圆弧所在平面都包含桩的中轴线且圆弧中点最接近中轴线。
第二段预制管桩2的外直径为1000mm、内孔直径为700mm、长度为50m，在第二段预制管桩1内孔的顶端、底端及中部若干位置分别对称设置对中限位装置4’用以约束第三段预制管桩3。
第三段预制管桩3的外直径为600mm、内孔直径为380mm、长度为70m。
2)垂直沉入第一段预制管桩1使其底端至地下30m深度的土层100内(见图4)。
3)将第二段预制管桩2同轴插入第一段预制管桩1内孔，利用第一段预制管桩1内孔的对中限位装置4控制第二段预制管桩2的沉入角度和与第一段预制管桩1的同心度，然后沉入第二段预制管桩2，使其底端至地下50m深度的土层内。
4)将第三段预制管桩3同轴插入第二段预制管桩2内孔，利用第二段预制管桩2内孔的对中限位装置4’控制第三段预制管桩3的沉入角度和与第二段预制管桩2的同心度，然后沉入第三段预制管桩3，使其底端至地下70m深度的土层内(见图6)。
5)在沉入第三段预制管桩3之后灌入新拌合水泥砂浆5填充第一段预制管桩1内孔与第二段预制管桩2外侧之间的空隙以及第二段预制管桩2内孔与第三段预制管桩3外侧之间的空隙(见图6)。
Claims (3)
1.同轴嵌套多段预制管桩的施工方法，其包括如下步骤：
1)第一段预制管桩内孔的顶端、底端及中部分别对称设置用以约束第二段预制管桩的若干对中限位装置；第二段预制管桩外径小于第一段预制管桩的内孔直径；
2)垂直或以一定倾角，沉设第一段预制管桩至预定位置；
3)将第二段预制管桩插入第一段预制管桩内孔，利用第一段预制管桩内孔的对中限位装置控制第二段预制管桩的沉入角度和与第一段预制管桩的同心度，然后沉入第二段预制管桩至预定位置，其中第二段预制管桩的底端深度大于第一段预制管桩的底端深度；
4)根据需要，在第二段预制管桩内孔的顶端、底端及中部若干位置分别对称设置对中限位装置用以约束第三段预制管桩，其中第三段预制管桩的外直径小于第二段预制管桩的内孔直径；将第三段预制管桩插入第二段预制管桩内孔，利用第二段预制管桩内孔的对中限位装置控制第三段预制管桩的沉入角度和与第二段预制管桩的同心度，然后沉入第三段预制管桩至预定深度，其中第三段预制管桩的底端深度大于第二段预制管桩的底端深度；以此类推沉入更多段预制管桩；
5)对于各段预制管桩管壁之间的空隙灌入填充材料。
2.如权利要求1所述的同轴嵌套多段预制管桩的施工方法，其特征是，步骤5)在第一段预制管桩沉入至预定深度后即在其内孔灌入一定体积早期流质后期凝固的填充材料，然后沉入第二段预制管桩，使填充材料在沉入第二段预制管桩的挤压作用下填充第一段预制管桩内孔表面与第二段预制管桩外表面之间的空隙，以此类推处理更多段预制管桩；在沉入最后一段预制管桩之后，灌入早期流质后期凝固的填充材料填充剩余未填充的空隙。
3.如权利要求1所述的同轴嵌套多段预制管桩的施工方法，其特征是，步骤5)在沉入最后一段预制管桩之后，在所有段预制管桩之间的空隙灌入早期流质后期凝固的填充材料。
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