CN104196013B - 一种复合y形桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合Y形桩及其施工方法，属于地基处理领域。复合Y形桩包括有预制桩尖和Y形桩身，Y形桩身的底端设置预制桩尖，在预制桩尖上开设有贯通预制桩尖的注浆管植入孔，预制桩尖的下方设置桩底注浆扩大端；Y形桩身的截面呈Y形，其外侧套接有透水混凝土管，Y形桩身的顶端设置圆形桩头，圆形桩头上部预留连接钢筋。本发明涉及的结构可有效解决Y形桩桩端阻力小、桩体易过度充盈、桩顶与盖板连接强度低等问题，安全可靠、施工简便，具有较好的技术经济效益。

Description

一种复合Y形桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种复合Y形桩及其施工方法，属于地基处理领域。

背景技术

我国沿海地质条件复杂，不少地区存在复杂性质的软土，在软土地基上建设铁路、高速公路、市政、码头港口时必须进行加固处理。由于刚性桩复合地基具有加固效果好、处理深度深、工期短等优点，在路堤软基加固工程中得到广泛应用。常用的刚性桩有各种沉管灌注桩和预应力管桩等。

沉管灌注桩即通过重力装置锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有桩尖或桩靴的钢管桩模打入土体成孔，然后向沉管内灌注混凝土，随后拔出钢管，拔管过程中通过振动使混凝土密实从而成灌注桩。沉管灌注桩的承载能力取决于桩周侧摩阻力和桩端阻力，理论上桩长越长，桩径越大则桩土接触面越大，沉管灌注桩的承载能力就能提高，但工程实际中沉管灌注桩是一种挤土桩，出于对工程造价、施工设备及工艺、控制扰动方面的考虑，通过增加桩长及桩径来提高侧摩阻力的方法效果有限，而通过改变截面来提高桩土接触面积不失为一种新的尝试。

预应力管桩主要采用锤击或静压方式将预制管桩压入土层中，上部荷载通过桩基础传递给土层，能较好的适应各种软弱地质条件及荷载情况，具有承载力大，稳定性好，沉降值小等特点，并能采用机械化施工，大大提高了施工进度。对其自身，预应力混凝土管桩较大的减轻自重，从而节省材料增强其抗拉性能。

在地基基础工程领域中，沉管灌注桩以及预应力管桩等桩型其截面形式常为圆形，其承载力主要由桩侧摩阻力与桩端阻力形成，但是这种圆形桩体对钢筋以及混凝土的用量非常大，导致施工成本高。如何减少钢筋混凝土的用量而又提高桩体的承载力一直是研究人员长期关心的课题。

现浇X形钢筋混凝土桩（申请号：200710020306.3），通过预制X形钢质套管，套管底部连接X形钢筋混凝土桩靴，然后振动将套管及桩靴打入地基中，然后向X形钢质套管中注入混凝土，并振动拔出套管，从而形成现浇X形钢筋混凝土桩。

一种Y形混凝土灌注桩（专利号：01221710.7）与X形钢筋混凝土桩类似，用振动锤将一中空Y形钢模沉入地基中，在钢模内灌入混凝土，然后振动上拔钢模，形成Y形混凝土桩，然后进行盖板的施工。X、Y形桩桩周具有向里凹的曲面，改变了桩“非圆即方”的理念，具有节省材料，增加桩体侧摩阻力等优点。不过此类异形桩桩端阻力较小，桩体容易产生较大的沉降；桩体上部由于挤土效应等易产生断桩，影响工程质量；由于桩体截面的特点，桩顶与盖板连接强度低，易产生破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的Y形桩桩端阻力小、桩体存在过度充盈、桩体与盖板连接强度低。提出了一种复合Y形桩及其施工方法。

技术方案是：

一种复合Y形桩，包括有预制桩尖和Y形桩身，Y形桩身的底端设置预制桩尖，在预制桩尖上开设有贯通预制桩尖的注浆管植入孔，预制桩尖的下方设置桩底注浆扩大端；Y形桩身的截面呈Y形，其外侧套接有透水混凝土管，Y形桩身的顶端设置圆形桩头，圆形桩头上部预留连接钢筋。

所述的透水混凝土管的截面为Y形。

所述的预制桩尖顶面设置沉管固定平台。

所述的预制桩尖截面的形状与Y形桩身的截面形状相同，且预制桩尖顶部的尺寸大于Y形桩身的尺寸。

所述的透水混凝土管是由多段透水混凝土预制件通过凹凸槽相互卡接而成。

所述的透水混凝土管上设置有提拉孔。

上述的复合Y形桩的施工方法，包括如下步骤：

第1步、将注浆管通过焊接固定在Y形沉管上，Y形沉管为中空结构，截面为Y形，将Y形沉管与预制桩尖连接，并使注浆管从预制桩尖上的注浆管植入孔穿过；

第2步、将透水混凝土管套接于Y形沉管的外侧，透水混凝土管的截面为Y形；

第3步、通过沉桩机械将Y形沉管、预制桩尖和透水混凝土管打入地基中至设计深度；

第4步、通过Y形沉管中的注浆管向桩端压力注浆，形成桩底注浆扩大端；

第5步、向Y形沉管的中空内腔中灌注混凝土，并振动上拔Y形沉管使混凝土振动密实，形成Y形桩身；

第6步、在Y形桩身的顶部浇注圆形桩头，并预留钢筋。

所述的第1步中，注浆管的底部设置单向阀门，单向阀门只能向下打开。

所述的第2步中，透水混凝土管是由多段透水混凝土预制件组成，在预制件上设置有提拉孔，通过钢丝绳穿过提拉孔进行吊装，将预制件相互卡接。

所述的钢丝绳底部设置成圆形，起吊透水混凝土管时在提拉孔底部安装短钢筋，短钢筋插入圆形钢丝绳中。

有益效果

（1）向桩底压力注浆形成桩底注浆扩大端，可以增加Y形桩桩端阻力，从而提高桩体的承载性能。

（2）Y形预制透水混凝土管的设置可以有效防止桩体过度充盈，从而影响桩体材料性能的充分发挥，同时对避免上部桩体由于挤土效应等产生断桩缩颈等不良现象的发生，具有较好的效果。

（3）桩周土体中的孔隙水可通过透水混凝土管排出地基，从而促进桩周土体的固结，具有提高桩的侧摩阻力，减小负摩阻，减轻挤土效应等优点。

（4）Y形桩顶部的圆形桩头可以方便与上部结构或者盖板的连接施工，并改善桩体与上部结构或盖板的连接强度，提高成桩质量。

（5）分段的Y形透水混凝土预制件上设有提拉孔，方便透水混凝土管装配施工，可有效防止Y形预制透水混凝土管整体起吊时发生断裂。

附图说明

图1是本发明复合Y形桩结构示意图；

图2是本发明复合Y形桩沉管结构示意图；

图3是本发明复合Y形桩预制桩尖详图；

图4是本发明复合Y形桩横截面图；

图5是本发明复合Y形桩沉管横截面图；

图6是本发明复合Y形桩施工流程图。

附图标记说明：1-预制桩尖；2-Y形桩身；3-透水混凝土管；4-凹凸槽；5-圆形桩头；6-桩底注浆扩大端；7-连接钢筋；8-注浆管；9-Y形沉管；10-圆形沉管；11-提拉孔；12-沉管固定平台；13-注浆管植入孔。

具体实施方式

实施例1

复合Y形桩的设计参数和施工技术要求，混凝土配制技术要求等，本实施方式中不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。

参照图1和图4，从整体上看，复合Y形桩包括有位于上部的Y形桩身2，Y形桩身2的截面为Y形(图1中Y形桩身内嵌于Y形沉管内部，在图中未示出)，在它的外部套接有截面为Y形的透水混凝土管3，透水混凝土管3的设置可以有效防止桩体过度充盈，影响桩体材料性能的发挥，同时对避免上部桩体由于挤土效应等产生断桩缩颈等不良现象的发生具有较好的效果，桩周土体中的孔隙水可通过透水混凝土管排出地基，从而促进桩周土体的固结，具有提高桩的侧摩阻力，减小负摩阻，减轻挤土效应等优点，另外，如图1所示，透水混凝土管3可以是由多段透水混凝土预制件相互卡接而形成的，每段透水混凝土预制件之间是通过凹凸槽4相连接，在Y形桩身2下部为预制桩尖1，预制桩尖1采用钢筋混凝土桩尖或钢板桩尖，预制桩尖1形状与Y形桩身2形状相同，预制桩尖1顶部截面尺寸比Y形桩身2的截面面积略大，这样可以保证在打桩时可以较好地钻入地下，预制桩尖1的三个顶部尖头位置预留三个由上向下贯通的注浆管植入孔13，施工时，在注浆管植入孔13中套入注浆管8可以向预制桩尖1的底部注浆形成桩底注浆扩大端6，就如图1中所示的这样，桩底注浆扩大端6由水泥砂浆浆固形成，可以增加Y形桩桩端阻力，从而提高桩体的承载性能。

图6是复合Y形桩主要施工流程图，以下结合施工过程对该Y形桩作进一步地说明。

如图2和图5，先将固定有三根注浆管8的Y形沉管9与预制桩尖1连接，Y形沉管9内部为中空结构，注浆管8分别焊接于其截面的三个角上；Y形沉管9与预制桩尖1的截面形状相同，在预制桩尖1的顶面还设置有沉管固定平台12，沉管固定平台12的截面形状与Y形沉管的中空管腔相配合，把Y形沉管9置于预制桩尖1上时，沉管固定平台12可以将其卡住，保持桩体的稳定，而注浆管植入孔13也位于沉管固定平台12上并与注浆管8相对应，注浆管8穿过注浆管植入孔13，并从预制桩尖1的底部穿出一段距离，注浆管8底部设有单向阀门，单向阀门只能向下打开，防止沉管时地基土堵塞注浆管8。再用三根钢丝绳穿过透水混凝土管上的提拉孔11，将透水混凝土管分段起吊至上而下套在Y形沉管9的外侧，透水混凝土管3采用透水性混凝土预制形成，透水混凝土管3反拱曲面通过20cm×20cm凹凸槽4实现相互卡接；在一个改进实施方式中，通过钢丝绳穿过提拉孔11进行吊装，将透水混凝土管相互卡接，钢丝绳底部设置成圆形，起吊透水混凝土管时在提拉孔底部安装短钢筋，短钢筋插入圆形钢丝绳中。通过沉桩机械将Y形沉管9、预制桩尖1和透水混凝土管3沉入土中至设计深度；通过注浆管8向桩端压力注浆，形成由水泥砂浆浆固而成的桩底注浆扩大端6，桩底注浆扩大端6位于预制桩尖1底部；然后，再向Y形沉管9内灌注混凝土，并振动上拔Y形沉管9使混凝土振动密实，构成Y形桩身2，Y形桩身2采用C25混凝土；在一个改进实施方式中，Y形沉管顶部2～3m范围内设置圆形沉管10，圆形沉管10与Y形沉管9之间通过增加钢板进行焊接连接，向桩体顶部圆形沉管10处灌注混凝土，并用振动棒振动密实，形成圆形桩头5，并在圆形桩头5上预留连接钢筋7，预留的连接钢筋采用HRB335标号的钢筋；体施工完成后，根据设计要求进行盖板以及上部结构的施工。

Claims (5)

1.复合Y形桩的施工方法，所述复合Y形桩，包括有预制桩尖（1）和Y形桩身（2），Y形桩身（2）的底端设置预制桩尖（1），在预制桩尖（1）上开设有贯通预制桩尖（1）的注浆管植入孔（13），预制桩尖（1）的下方设置桩底注浆扩大端（6）；Y形桩身（2）的截面呈Y形，其外侧套接有透水混凝土管（3），Y形桩身（2）的顶端设置圆形桩头（5），圆形桩头（5）上部设置连接钢筋（7）；透水混凝土管（3）的截面为Y形；预制桩尖（1）截面的形状与Y形桩身（2）的截面形状相同，且预制桩尖（1）顶部的尺寸大于Y形桩身（2）的尺寸；预制桩尖（1）顶面设置沉管固定平台（12）；透水混凝土管（3）是由多段透水混凝土预制件通过凹凸槽（4）相互卡接而成，透水混凝土管（3）上设置有提拉孔（11）；其特征在于，包括如下步骤：

第1步、将注浆管（8）通过焊接固定在Y形沉管（9）上，Y形沉管为中空结构，截面为Y形，将Y形沉管（9）与预制桩尖（1）连接，并使注浆管（8）从预制桩尖（1）上的注浆管植入孔（13）穿过；

第2步、将透水混凝土管（3）套接于Y形沉管（9）的外侧，透水混凝土管（3）的截面为Y形；

第3步、通过沉桩机械将Y形沉管（9）、预制桩尖（1）和透水混凝土管（3）打入地基中至设计深度；

第4步、通过Y形沉管（9）上的注浆管（8）向桩端压力注浆，形成桩底注浆扩大端（6）；

第5步、向Y形沉管（9）的中空内腔中灌注混凝土，并振动上拔Y形沉管（9）使混凝土振动密实，形成Y形桩身（2）；

第6步、在Y形桩身（2）的顶部浇注圆形桩头（5），并预留连接钢筋（7）。

2.根据权利要求1所述的复合Y形桩的施工方法，其特征在于：所述的第1步中，注浆管（8）的底部设置单向阀门，单向阀门只能向下打开。

3.根据权利要求1所述的复合Y形桩的施工方法，其特征在于：所述的第2步中，透水混凝土管（3）是由多段透水混凝土预制件组成。

4.根据权利要求1所述的复合Y形桩的施工方法，其特征在于：在预制件上设置有提拉孔（11），通过钢丝绳穿过提拉孔（11）进行吊装，将预制件相互卡接。

5.根据权利要求1所述的复合Y形桩的施工方法，其特征在于：钢丝绳底部设置成圆形，起吊透水混凝土管（3）时在提拉孔底部安装短钢筋，短钢筋插入圆形钢丝绳中。