CN104164873B - 预应力管桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻孔设备的技术领域，公开了预应力管桩施工方法，用于在填海区成桩，包括以下步骤：1)、采用潜孔锤开设主钻孔，且利用全护筒跟随所述潜孔锤钻进，直至潜孔锤及全护筒穿越填石层；2)、起拔潜孔锤，且于全护筒内填充砂土，直至砂土填至填海区上表面，起拔全护筒，主钻孔形成填砂孔；3)、于预应力管桩的上端施加外力，使得预应力管桩穿过填砂孔，其下端嵌于填石层下方的基岩中。该预应力管桩施工方法在填海区上待成桩的位置，用潜孔锤配合全护筒跟管钻进开孔，主钻孔穿越填石层，将填石层置换为砂土，再利用锤桩机等连续打入管桩，可使管桩轻易穿透填石层，具有成孔速度快、施工效率高、施工成本低、工期短以及施工场地清洁等优点。

Description

预应力管桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及钻孔设备的技术领域，尤其涉及预应力管桩及其施工方法。

背景技术

随着沿海城市建设发展的需要，会进行大规模的填海造地工程，一大批超高、超深建筑也会在填海区拔地而起，在这些填海区域中，大直径超深预应力管桩(直径在800mm以上，孔深超过50m)的使用也越来越广泛。预应力管桩具有成桩质量好、单桩承载力高、施工速度快、工期短、成本低等优点，且在成孔过程中无需泥浆护壁，避免产生大量泥浆废渣，实现绿色施工。

现有技术中，预应力管桩的施工方法主要有锤击法、静压法等，如图1所示，为预应力管桩1施工方法的原理示意图。预应力管桩1成桩时，通过锤击、静压等方式提供外力F，该外力F作用在预应力管桩1桩身的上端，在预应力管桩1桩身的下端，设置有十字型钢桩尖11，在外力F的作用下，该钢桩尖11逐渐挤入土层中，依序穿过杂填土层6、填石层3、残积层4，并最后落在基岩5上，完成预应力管桩2成桩的效果。

在现有的填海区中，由于深厚填石层3的广泛分布，且受填石层3无序堆填和填石块的块度大小不一(块度粒径300mm～2000mm)的影响，往往在填海区中施工大直径(φ800mm)预应力管桩1时，经常会遇到预应力管桩1难以穿过深厚填石层3的困难，因此，预应力管桩1的下端难以达到基岩5上，导致成桩失败，或者需要消耗长时间的施工，才能实现成桩，施工效率低，大大难以延迟施工周期。

发明内容

本发明的目的在于提供预应力管桩施工方法，旨在解决现有技术中的预应力施工方法中，存在预应力管桩难以穿过填石层导致成桩失败、施工效率低的问题。

本发明是这样实现的，预应力管桩施工方法，用于在填海区成桩，包括以下步骤：

1)、在填海区待成桩的位置，采用潜孔锤开设主钻孔，且利用全护筒跟随所述潜孔锤钻进，直至所述潜孔锤及全护筒穿越填石层；

2)、起拔所述潜孔锤，且于所述全护筒内填充砂土，直至砂土填至所述填海区上表面，起拔所述全护筒，所述主钻孔形成填砂孔；

3)、于预应力管桩的上端施加外力，使得所述预应力管桩穿过所述填砂孔，其下端嵌于所述填石层下方的基岩中，完成预应力管桩的成桩。

本发明还提供了预应力管桩，预应力管桩包括桩身、连接在桩身下端的管桩接头以及连接在管桩接头下端的管桩桩尖，所述管桩接头的下端连接有多个导向板，多个所述导向板环绕所述管桩桩尖外周相邻布置。

与现有技术相比，本发明提供的预应力管桩施工方法具有以下有益效果：

1)、成孔速度快

在填海区上待成桩的位置，用潜孔锤配合全护筒跟管钻进开孔，主钻孔穿越填石层；起拔全护筒前，用砂土回填主钻孔，将填石层置换为砂土，再利用锤桩机等连续打入管桩，可使管桩轻易穿透填石层，施工效率大幅提升。

2)、施工成本低、工期短

由于采用了潜孔锤引孔技术，施工速度快，单机综合效率高，机械施工成本相对低。与采用冲击引孔使用泥浆护壁工艺，减少了泥浆的使用量和废浆废渣的外运量，减小了施工成本，提升了环保效益。

3)、场地清洁、现场管理简化

其主要表现在以下方面：施工不使用泥浆循环，现场施工环境得到极大的改善，不存在废浆废渣外运及处理困难，大大减少了废泥浆储存、外运等日常的管理工作，管理环节得到极大的简化。

在预应力管桩中，管桩接头的下端，设置多个导向板，预应力管桩成桩的过程中，导向板可以起到较好的导向作用，避免出现孔斜现象，且可以平衡预应力管桩如土端时承受的应力，抵消部分动能，有效减少断桩几率，增加成桩过程，预应力管桩对土层的穿透能力。

附图说明

图1是现有技术中的预应力管桩施工过程的原理示意图；

图2是本发明实施例提供的潜孔锤及全护筒开钻主钻孔的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的填海区中形成填砂孔的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的三个副钻孔与主钻孔的俯视示意图；

图5是本发明实施例提供的预应力管桩在填砂孔中成桩的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的预应力管桩的横向剖切示意图；

图7是本发明实施例提供的管桩接头的剖切示意图；

图8是本发明实施例提供的桩身与管桩接头的主视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图2～8所示，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的预应力管桩2施工方法，用于将预应力管桩2在填海区中成桩，填海区的土层，自上而下，分别是杂填土层6、填石层3、残积层4以及基岩5上，该施工方法用于将预应力管桩2的下端插设在基岩5中，实现成桩的效果。

预应力管桩2施工方法，其具体操作步骤如下：

1)、在填海区待成桩的位置，采用潜孔锤22在填海区开设主钻孔，且利用全护筒21跟随潜孔锤22钻进，也就是全护筒21也插设在该主钻孔中，且随着潜孔锤22的不断朝下移动，该全护筒21在不断朝下插设，直至潜孔锤22穿过填石层3，同时全护筒21也穿越在填石层3中，即主钻孔穿越填石层3；

2)、将潜孔锤22拨出，并在全护筒21内填充砂土，待砂土填充至填海区的上表面后，再拔出全护筒21，从而，主钻孔形成填砂孔23，该填砂孔23穿越填石层3；

3)、利用锤击法或静压法等在预应力管桩2上端施加外力，使得预应力管桩2穿过填砂孔23，且下端嵌入在填石层3下方的基岩5中，完成整个预应力管桩2成桩操作。

上述提供的预应力管桩2施工方法中，其具有以下优点：

1)、成孔速度快

在填海区上待成桩的位置，先用大直径潜孔锤22且配合全护筒21跟管钻进开孔，主钻孔穿越填石层3；起拔全护筒21前，用砂土回填主钻孔，将各孔位处的上部填石层3土体置换为砂土。随后，再利用锤桩机等连续打入管桩，可使管桩轻易穿透填石层3，施工效率大幅提升。

2)、施工成本低、工期短

由于采用了潜孔锤22引孔技术，施工速度快，单机综合效率高，机械施工成本相对低。与采用冲击引孔使用泥浆护壁工艺，减少了泥浆的使用量和废浆废渣的外运量，减小了施工成本，提升了环保效益。

3)、场地清洁、现场管理简化

其主要表现在以下方面：施工不使用泥浆循环，现场施工环境得到极大的改善，不存在废浆废渣外运及处理困难，大大减少了废泥浆储存、外运等日常的管理工作，管理环节得到极大的简化。

在步骤3)中，在填砂孔23中打入预应力管桩2，为了保证形成的填砂孔23中的全部填石层3已经被砂土替换，本实施例中，在步骤1)之前，以待成桩的位置的轴线为中心，采用潜孔锤22在依序分别在填海区中开设三个副钻孔24，且利用全护筒21跟随潜孔锤22钻进，也就是全护筒21也插设在该副钻孔24中，且随着潜孔锤22的不断朝下移动，该全护筒21在不断朝下插设，直至潜孔锤22穿过填石层3，同时全护筒21也穿越在填石层3中，即副钻孔24穿越填石层3；将潜孔锤22拨出，并在全护筒21内填充砂土，待砂土填充至填海区的上表面后，再拔出全护筒21，从而，副钻孔24形成填砂孔23，该填砂孔23穿越填石层3。

上述中开设的三个副钻孔24分别以待成桩位置的轴线为中心，呈品字状交叉相交布置，也就是环绕状交叉相交布置，且三个副钻孔24分别都待成桩位置的轴线包含在内，这样，则可以充分去除待成桩位置轴线周围的填石层3，也就是将填石层3完全被砂土替换。

当然，作为其它实施例，上述在步骤1)之前，开设的副钻孔24也可以是三个以上，只要该三个以上的副钻孔24呈环绕状交叉相交布置，且将待成桩位置的轴线包含在内则可。

本实施例，预应力管桩2包括长筒状的桩身27、连接在桩身27下端的管桩接头28以及连接在管桩接头28下端的管桩桩尖26，在该管桩接头28的下端连接有多个导向板25，该多个导向板25沿着桩身27的长度方向延伸，且呈环绕管桩桩尖26外周相邻布置。

在管桩接头28下端，通过设置多个导向板25，预应力管桩2的成桩的过程中，导向板25可以起到较好的导向作用，避免出现孔斜现象，且可以平衡预应力管桩2如土端时承受的应力，抵消部分动能，有效减少断桩几率，增加成桩过程，预应力管桩2对土层的穿透能力。

具体地，导向板25的内侧连接在管桩桩尖26的外周上，这样，增强其稳固性，使得其导向效果更好，及具有更佳的穿透能力。

本实施例中，导向板25的下端呈尖端29，这样，其导向以及穿透能力更强。

具体地，导向板25的下端外侧呈倾斜状，且于下端形成上述的尖端29，当然，作为其它实施例，导向板25下端的两侧分别呈倾斜状，并相交形成上述的尖端29。

本实施例中，管桩接头28的侧壁设有双向泄水孔281，这样，在成桩的过程中，利用该双向泄水孔281，可以将预应力管桩2内的水排泄出外，从而有效消除地下水浮力的影响，且可以排除预应力管桩2内部的密闭空气，防止发生爆管的现象。

另外，在桩身27的侧壁上也设有上述的双向泄水孔281，其可以起到上述的技术效果。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.预应力管桩施工方法，用于在填海区成桩，其特征在于，包括以下步骤：

1)、在填海区待成桩的位置，采用潜孔锤开设主钻孔，且利用全护筒跟随所述潜孔锤钻进，直至所述潜孔锤及全护筒穿越填石层；

2)、起拔所述潜孔锤，且于所述全护筒内填充砂土，直至砂土填至所述填海区上表面，起拔所述全护筒，所述主钻孔形成填砂孔；

3)、于预应力管桩的上端施加外力，使得所述预应力管桩穿过所述填砂孔，其下端嵌于所述填石层下方的基岩中，完成预应力管桩的成桩；

于所述步骤1)之前，以填海区待成桩位置的轴线为中心，采用所述潜孔锤依序分别开设三个副钻孔，所述全护筒跟随所述潜孔锤钻进，所述三个副钻孔呈环绕状交叉相交布置，且分别将所述填海区待成桩位置的轴线包含在内，待所述潜孔锤及全护筒穿越填石层，起拔潜孔锤；于所述全护筒中填充砂土，待砂土填至填海区上表面，起拔全护筒。

2.如权利要求1所述的预应力管桩施工方法，其特征在于，预应力管桩包括桩身、连接在桩身下端的管桩接头以及连接在管桩接头下端的管桩桩尖，所述管桩接头的下端连接有多个导向板，多个所述导向板环绕所述管桩桩尖外周相邻布置。

3.如权利要求2所述的预应力管桩施工方法，其特征在于，所述导向板的下端呈尖端。

4.如权利要求3所述的预应力管桩施工方法，其特征在于，所述导向板的内侧连接于所述管桩桩尖的外周。

5.如权利要求2所述的预应力管桩施工方法，其特征在于，所述管桩接头的侧壁中设有双向泄水孔。

6.预应力管桩，其特征在于，预应力管桩包括桩身、连接在桩身下端的管桩接头以及连接在管桩接头下端的管桩桩尖，所述管桩接头的下端连接有多个导向板，多个所述导向板环绕所述管桩桩尖外周相邻布置，且所述导向板的内侧连接于所述管桩桩尖的外周；所述导向板的下端呈尖端，所述导向板的下端外侧呈倾斜状；所述管桩接头的侧壁中设有双向泄水孔。