CN103015410A

CN103015410A - 一种复合材料桩及其制作方法

Info

Publication number: CN103015410A
Application number: CN2012105359384A
Authority: CN
Inventors: 王强; 翟玉新; 张钦喜
Original assignee: China Railway Construction Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Construction Group Co Ltd; Beijing Engineering Co Ltd of China Railway Construction Group Co Ltd; China Railway Construction Group Infrastructure Construction Co Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-12
Also published as: CN103015410B

Abstract

本发明涉及一种复合材料桩及其制作方法，所述复合材料桩包括水泥土桩，所述水泥土桩内设有加劲管，所述加劲管设于水泥土桩的上部。所述水泥土桩的材质为水泥土，水泥土中水泥掺量为15%，含水量为40%。本发明的有益效果为：本发明提供的一种复合材料桩，对水泥土桩起到围箍的作用，能显著提高水泥土桩承载力的同时，使其不受到竖向承载力作用；本发明经现场实施后发现，具有良好的经济效果和推广条件。

Description

一种复合材料桩及其制作方法

技术领域

本发明涉及土建技术领域，尤其涉及一种复合材料桩及其制作方法。

背景技术

水泥土搅拌法最早在美国研制成功，称为Mixed-In-Pile（简称MIP法）。1953年日本引进该方法，60年代末开始致力于此项研究，1974年研制成水泥搅拌固化法，国内1977年由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院进行了室内试验和机械研制工作，1981年在天津造纸厂蒸煮锅改扩建中获得成功。

日本在上世纪70年代形成了一套以相互搭接的水泥土搅拌桩墙内插入芯材的基坑围护体系，即SMW（Soil Mixing Wall）工法，如今日本在深基坑工程及土体加固和防渗截水等工程中广泛应用SMW工法地下连续墙。我国对SMW工法的研究和应用始于20世纪80年代后期，其所用的加劲材料，除国外常用的H型钢外还根据国情研制了钢筋笼和轻型角钢组合骨架。

20世纪90年代，日本多家大公司和研究机构共同开发了一种叫做“肋型钢管水泥土桩”的新桩型。这种桩首先用大型搅拌杆将水泥乳浆，从其喷口以高压喷入地基并强行与原土搅拌，形成浆状水泥土柱，然后将一表面有肋的钢管插入水泥土，待水泥土结硬而成桩。经过大量室内外试验，取得了预期效果。因此，这种钢管可与水泥土形成整体而协同工作。根据测试，桩顶荷载可由钢管的肋有效地传递给水泥土，水泥土又将荷载有效的传递给桩周和桩底土。这种新桩型把深层搅拌技术和钢管桩二者融合，扬长避短。在1977年，日本混凝土工业也研究处一种组合桩，其方法是在水泥土搅拌桩内插入混凝土芯桩，并对薄弱土层或桩端部分进行扩径和注浆搅拌。在国内一些科研、设计、施工部门陆续研究探讨了各种组合搅拌桩，如加筋水泥土搅拌桩，竹筋水泥土搅拌桩等。1994年沧州机械施工公司将一根圆锥形空心钢筋混凝土电线杆插入水泥土搅拌桩内作为劲性桩芯，大大提高了其承载力。1995年上海市隧道公司施工技术研究所和江阴建筑安装总公司机械施工公司也共同成功开发了型钢水泥土复合桩。

水泥土桩由于本身强度较低，导致在荷载较大的情况下变形较大。因此就出现了上文提到的“肋型钢管水泥土桩”和“砼芯水泥土桩”等带有芯材（如钢管和混凝土）的组合水泥土桩，而大多数复合材料水泥土搅拌桩其受力特点都是芯材与水泥土桩共同承受竖向荷载。因此就要求芯材要具有比较强的竖向承载力，而且要与水泥土有较好的粘结作用。芯材要具有以上两种特性而且要价格合理，这就限制了材料的选择，也限制了复合材料水泥土桩的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合材料桩的制作方法，克服现有产品中复合材料桩无法摆脱芯材与水泥土桩共同承受竖向荷载、芯材不具经济性的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种复合材料桩，包括水泥土桩，所述水泥土桩内设有加劲管，所述加劲管设于水泥土桩的上部。所述水泥土桩的材质为水泥土，水泥土中水泥掺量为15%，含水量为40%，以上均为质量含量。

进一步的，所述加劲管为PE（聚乙烯）管材、HDPE（高密度聚乙烯）双壁波纹管、聚乙烯缠绕管。

上述的复合材料桩的制作方法，包括以下步骤：

1）采用长螺旋钻机钻孔，至设计深度；提钻，同时由泵送水泥土，严格控制水泥土配比，保证坍落度；

2）用振动锤插入加劲管；以及

3）成桩养护。

可选择的，步骤1）可以采用搅拌桩机施工搅拌水泥土桩，湿法作业，至设计桩深，根据土质不同，水灰比取1:1~2:1，以满足水泥土坍落度不小于140为准，四搅四喷。

本发明的有益效果为：本发明提供的一种复合材料桩及其制作方法，对水泥土桩起到围箍的作用，能显著提高水泥土桩承载力的同时，使其不受到竖向承载力作用；本发明经现场实施后发现，具有良好的经济效果和推广条件。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的一种复合材料桩的结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖视图；

图3是本发明实施例所述的一种复合材料桩复合地基载荷试验曲线图。

图中：

1、水泥土桩；2、加劲管。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明实施例所述的一种复合材料桩，包括水泥土桩1，所述水泥土桩1内设有加劲管2，所述加劲管2设于水泥土桩2的上部。所述水泥土桩1的材质为水泥土，水泥土中水泥掺量为15%，含水量为40%。

所述加劲管2为PE（聚乙烯）管材、HDPE（高密度聚乙烯）双壁波纹管、聚乙烯缠绕管。其优点主要有：

（1）具有优良的耐腐蚀性和较长的使用寿命。PE管道可耐多种化学介质的腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用，在20℃条件下，管材在50年后仍能保持10MPa最小必须强度（环向）。聚乙烯是电的绝缘体，因此不会发生腐烂、生锈或电化学腐蚀现象。聚乙烯管材的使用寿命为50年以上。聚乙烯材料主要的处理方式是焚烧回收能源，而聚乙烯PE给水管仅含碳氢，焚烧后生成水和二氧化碳，不污染环境。

（2）聚乙烯PE管具有独特的柔韧性，具有低的缺口敏感性、高的剪切强度和优异的抗刮痕能力，耐环境应力开裂性能也非常突出。管道具有更长的使用寿命和更好的经济性。

（3）非常突出的耐低温性能。聚乙烯的低温脆化温度极低，可在-60-60℃温度范围内安全使用。

（4）聚乙烯质轻安装，连接和搬运方便可靠。

本发明实施例所述的一种复合材料桩的制作方法：

1）采用长螺旋钻机钻孔，至设计深度；提钻，同时由泵送水泥土，严格控制水泥土配比，保证坍落度，水泥土水泥掺量15%，含水量40%，达到坍落度180mm~200mm，满足管材植入需要；

2）用振动锤插入加劲管2；以及

3）成桩养护。

在本发明另一种实施方式中，步骤1）可以采用搅拌桩机施工搅拌水泥土桩，湿法作业，至设计桩深，根据土质不同，水灰比取1:1~2:1，以满足水泥土坍落度不小于140mm为准，四搅四喷。

材料抗压强度比较表：

本发明所述的复合材料桩，其复合地基设计计算只考虑管材对水泥土的侧限，不考虑水泥土和管材的共同作用，计算模型取水泥土桩的计算模型，并将水泥土材料的抗压强度依照室内试验的结果，做相应的提高，取室内柱体试验强度的75%代替水泥土试块的立方抗压强度进行计算。本发明复合材料桩的桩长一般为10m~20m，加劲管设置在顶部，长度可取桩长的30%~60%，不宜短于4m。

如图3所示，本发明所述的复合材料桩复合地基，在同等地层条件下比较。进行相同量布桩，复合材料桩的承载力是水泥土桩的1.43倍，达到CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）的82%；达到相同的承载力要求，其工程造价CFG桩节约15%。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种复合材料桩，包括水泥土桩（1），其特征在于：所述水泥土桩（1）内设有加劲管（2），所述加劲管（2）设于水泥土桩（2）的上部。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料桩，其特征在于：所述水泥土桩（1）的材质为水泥土，所述水泥土中水泥掺量15%，含水量为40%，均为质量含量。

3.根据权利要求2所述的一种复合材料桩，其特征在于：所述加劲管（2）为PE管材、HDPE双壁波纹管或聚乙烯缠绕管。

4.权利要求1-3任一项所述的一种复合材料桩的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）采用长螺旋钻机钻孔，至设计深度，提钻，同时由泵送水泥土，严格控制水泥土配比，保证坍落度，达到坍落度180mm-220mm；

2）用振动锤插入加劲管（2），所述加劲管（2）设于水泥土桩（2）的上部；以及

3）成桩养护。