CN105484279A - 一种排水式现浇混凝土薄壁管桩的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排水式现浇混凝土薄壁管桩的施工方法，包括施工前准备、摊铺固化土、钢沉管和护筒打设、安装预制钢筋混凝土套筒、浇筑桩身混凝土、振动拔管、桩顶填补、预埋连接螺杆和排水管和安装桩顶预制盖板等步骤。本发明既改善了上部桩身和桩周土体的力学性能，减小群桩挤土效应，又可降低地基土中地下水位变化等原因引起固结沉降量，具有较好的技术经济效益。

Description

一种排水式现浇混凝土薄壁管桩的施工方法

技术领域

本发明涉及一种现浇薄壁管桩，特别涉及一种排水式现浇混凝土薄壁管桩的施工方法。属于地基处理领域，适用于地基处理工程，尤其适用于软土埋深浅、桩间距较小的软土地基处理工程。

背景技术

现浇混凝土薄壁管桩技术吸收了预应力混凝土管桩、振动沉管桩和振动沉模薄壁防渗墙等技术的优点，通过双层钢沉管灌注混凝土形成大直径薄壁管桩，具有单桩承载力高而造价相对较低的经济技术效益，目前已在江苏、浙江等沿海地区软土地基处理工程中得到了大量的工程应用。

然而，在实际施工过程中，由于现浇混凝土薄壁管桩属于挤土类桩型，相邻桩沉管打设及桩机移动会对尚未初凝的混凝土桩身产生不利影响，即便在打桩顺序，装置贯入度等方面进行施工方案优化，仍然会出现桩顶区域桩身偏位，或断桩、桩体混凝土离析、薄弱夹层等病害，严重影响现浇薄壁管桩的成桩质量及承载性能；并且现浇薄壁管桩桩周软土容易受上覆荷载、地下水位变化等原因引起固结沉降，从而产生较大负摩阻力，降低桩的承载力并增大工后沉降。

现已有一种薄壁管桩，包括横截面为圆环形的混凝土桩身，设置在所述混凝土桩身内的钢筋笼，以及固定于所述混凝土桩身端部的端头板和包箍，该桩型虽结构简单，也可在一定程度上约束桩端的变形，但由于约束仅设置于桩端头位置，难以有效解决桩体间的相互挤压变形和破坏问题。

综上所述，现浇薄壁管桩具有适用性强、承载能力高、抗弯性能好等优点，但由于管桩直径较大、管壁薄，易在施工时出现一些质量问题，导致桩体的承载能力难以有效发挥，严重影响桩体质量和地基处理效果。鉴于当前薄壁管桩设计及施工过程中的实际质量问题，为有效提高桩体的承载能力，目前亟待发明一种邻桩施工扰动小，可充分发挥不同层位土体承载能力，并可兼具排水固结法优点的新型排水式现浇混凝土薄壁管桩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种排水式现浇混凝土薄壁管桩的施工方法，桩体施工质量可靠、邻桩施工挤土效应小、可同时发挥不同层位土体承载能力、兼具排水固结处理效果。

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种排水式现浇混凝土薄壁管桩的施工方法，其特征在于，所述排水式现浇混凝土薄壁管桩的桩身上部外侧设置有预制钢筋混凝土套筒，预制钢筋混凝土套筒壁上设置有混凝土溢流通道；桩身下部连接有预制桩尖，预制桩尖内设置有破土刀刃，破土刀刃通过螺栓与桩身内的竖向排水板连接；薄壁管桩上部的桩周设有固化土层；在薄壁管桩顶部和预制钢筋混凝土套筒顶部与桩顶预制盖板之间设置有预埋连接螺杆；桩顶预制盖板内设有与竖向排水板连通的排水通道；

所述施工方法包括以下步骤：

1）施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测定桩体位置，绘制施工轮廓线，组织施工材料、机械、人员就位；

2）摊铺固化土：施工场地平整后摊铺固化土或就地固化后压实摊平，并根据设计桩径，在桩位处预留打设孔；

3）钢沉管和护筒打设：采用振动或静压沉管法，将与预制桩尖连接好的双层钢沉管连同其内侧的竖向排水板一同打设下沉；

4）安装预制钢筋混凝土套筒：待主体桩身施工装置压入土体一定长度后，开挖一定范围内的土体，将包裹土工滤布的预制钢筋混凝土套筒采用吊机套至外钢沉管外，并一同打设至桩顶设计标高；

5）浇筑桩身混凝土：根据设计要求放入钢筋笼后，向双层钢沉管与底部预制桩尖围合形成的环形空腔内灌注混凝土；

6）振动拔管：环形空腔内的混凝土灌至设计标高后，先振动再拔管，并分段添加混凝土，至桩顶2000mm时一次性拔管到地面；

7）桩顶填补：待双沉管拔出后，采用砂砾填筑管桩上部空缺部分，填筑高度与固化土层上表面齐平；

8）预埋连接螺杆和排水管：在混凝土初凝前，向薄壁管桩顶部插入与桩顶预制盖板连接的螺杆，并在回灌砂砾段内安装排水管，排水管与桩内竖向排水板连接；

9）安装桩顶预制盖板：吊装桩顶预制盖板至施工位置，采用螺帽将其与预制钢筋混凝土套筒及现浇混凝土薄壁管桩连接固定。

进一步的，所述的预制桩尖呈环状中空结构，中空结构内设置有竖直向下的破土刀刃，破土刀刃中间预留有螺栓连接孔，预制桩尖上表面设有与双层钢沉管对应的限位凹槽。

所述的竖向排水板垂直于破土刀刃设置，竖向排水板底端与破土刀刃采用螺栓锚固连接。

所述的双层钢沉管由钢制的内沉管和外沉管组成，内沉管与外沉管均嵌于预制桩尖的限位凹槽内。

所述的预制钢筋混凝土套筒采用透水混凝土制成，上部设置扩大端，下部筒壁上均匀设置有圆形混凝土溢流通道，钢筋混凝土套筒顶部及扩大端顶面均设有预埋连接螺杆，钢筋混凝土套筒表面外包土工滤布。

所述的固化土层由工程开挖土与水泥及固化剂拌合而成，预留桩孔孔径为薄壁管桩设计外径的1.3~1.5倍。

所述桩顶预制盖板为预制钢筋混凝土盖板，采用透水混凝土制成，在桩顶预制盖板上预留锚杆贯穿孔及排水通道，孔位与桩顶及钢筋混凝土套筒顶的预埋连接螺杆相对应。

本发明具有以下特点和有益效果：

（1）本发明在现浇薄壁管桩桩顶预先设置固化土层，提高上部土体承载能力的同时，可减小施工机械对地基土的扰动，保证成桩质量。

（2）本发明在上部桩身外侧环向套设由透水混凝土预制而成的套筒，形成变直径桩身，在成桩阶段，可缓冲土体扰动；同时预制混凝土套筒壁上均匀设置混凝土溢流通道，通过桩身混凝土的浇筑溢流，提高套筒与桩身的连接强度。

（3）本发明涉及的现浇混凝土薄壁管桩结构均采用透水混凝土施工，预制桩尖内设置有竖直向下的破土刀刃，破土刀刃中间连接与桩身等长的竖向排水板，沉桩后，可减小地基土中地下水位变化等原因引起固结沉降，减小工后沉降。

总之，本发明施工工艺简单，不但可以减少桩体施工对邻桩的影响，确保施工质量；而且可以加速上部桩周土体的排水固结，减小负摩阻力，具有较好的技术经济效益。

附图说明

图1是本发明一种排水式现浇混凝土薄壁管桩结构示意图；

图2是本发明一种排水式现浇混凝土薄壁管桩施工装置示意图；

图3是所述预制透水混凝土套筒示意图。

图4是施工流程图。

图中：1-相对硬土层、2-软土层、3-固化土层、4-预制透水混凝土盖板、5-预埋螺杆、6-排水管、7-螺帽、8-回灌砂砾段、9-混凝土溢流体、10-预制钢筋混凝土套筒、11-土工滤布、12-现浇混凝土薄壁管桩、13-竖向排水板、14-破土刀刃、15-螺栓、16-预制桩尖、17-混凝土溢流通道、18-内沉管、19-外沉管。

具体实施例

本实施方式中钢板切割、焊接施工技术要求，钢筋笼绑扎施工技术要求，预制桩尖设计及施工技术要求，振动沉管施工技术要求，桩身混凝土配合比设计及浇筑技术要求等不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。

图1是本发明一种排水式现浇混凝土薄壁管桩结构示意图，图2是本发明一种排水式现浇混凝土薄壁管桩施工装置示意图，图3是所述预制透水混凝土套筒示意图。图4是施工流程图。

参照图1~3所示的排水式现浇混凝土薄壁管桩，采用双层钢沉管现浇成桩，桩身上部外侧设置有预制钢筋混凝土套筒10，预制钢筋混凝土套筒10壁上均匀设置有混凝土溢流通道17，混凝土在混凝土溢流通道17中凝结形成混凝土溢流体9；桩身下部连接有预制桩尖16，预制桩尖16内设置有破土刀刃14，破土刀刃14中间通过螺栓15与桩身内的竖向排水板13连接；现浇混凝土薄壁管桩12上部的桩周土体固化处理成固化土层3；在现浇混凝土薄壁管桩12顶部和预制钢筋混凝土套筒10顶部与桩顶预制盖板4之间设置有预埋连接螺杆5；桩顶预制盖板4内设有与竖向排水板13连通的排水通道。

固化土层3的厚度为500mm，采用清理施工场地产生的弃土与水泥拌合而成；固化土层3的7d抗压强度应大于0.8MPa，水泥掺入质量比为5%，采用32.5^#普通硅酸盐水泥；桩位1.5倍桩径范围内不填筑固化土。

预制桩尖16采用强度等级为C35的透水混凝土预制，外形为中空环形，剖面为等腰直角三角形，其外直径为800mm，内径为300mm，高为250mm；在上表面上设置两道与外沉管19和内沉管18相对应的凹槽，凹槽深度为40mm，中空处沿直径安装50mm高的钢制破土刀刃14，刃口竖直向下，破土刀刃14中间预留有直径8mm的螺杆孔。

双层钢沉管由钢制的外沉管19和内沉管18组成，内、外沉管均采用Q345无缝钢管，厚度为20mm；其中外沉管19的外径为680mm，内沉管18的外径为400mm。双层钢沉管安装前，先采用螺栓15将竖向排水板13与预制桩尖16内的破土刀刃14连接锚固，其中竖向排水板13采用传统塑料排水板，宽为100mm，长度以可伸入回灌砂砾段8为宜。

竖向排水板13安装完成后再依次将内沉管18和外沉管19与预制桩尖16连接，检查合格后开始静压沉桩。待主体桩身施工装置压入土体5000mm后，沿外沉管19壁开挖300mm范围内的土体，将包裹土工滤布11的预制钢筋混凝土套筒10采用吊机套至外沉管19外，并一同打设至桩顶设计标高；其中预制钢筋混凝土套筒10采用强度等级为C35的透水混凝土制作，内径与外沉管19外径相同，壁厚为120mm，扩大端直径为1000mm，高120mm，预制钢筋混凝土套筒10壁上均匀设置混凝土溢流通道17，混凝土溢流通道17外壁口径为50mm，内壁口径为80mm，呈“凸”字结构，且预制钢筋混凝土套筒10顶部及扩大端顶面环向均匀预埋直径为6mm的连接螺杆5。

桩顶混凝土初凝前，在桩顶上表面沿环向均匀插入螺杆5。待桩身质量检验合格后，施工回灌砂砾段8，再安装桩顶预制盖板4，桩顶预制盖板4的混凝土强度等级为C30，直径1200mm，高200mm，通过螺帽7将其与预埋螺杆连接固定；在桩顶预制盖板4中心位置安装排水管6；排水管6采用直径为30mm的PVC管，插入回灌砂砾段8，直至下端与竖向排水板13顶部接触为止。

如图4所示的施工流程图，排水式现浇混凝土薄壁管桩的主要施工步骤如下：

1）施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测定桩体位置，绘制施工轮廓线，组织施工材料、机械、人员就位；

2）摊铺固化土：施工场地平整后摊铺固化土或就地固化后压实摊平，并在桩位处预留直径800mm的打设孔；

3）钢沉管和护筒打设：采用振动或静压沉管法，将与预制桩尖16连接好的双层钢沉管连同其内侧的竖向排水板13一同打设下沉；

4）安装预制钢筋混凝土套筒：待主体桩身施工装置压入土体5000mm后，开挖300mm范围内的土体，将包裹土工滤布11的预制钢筋混凝土套筒10采用吊机套至外沉管19外，并一同打设至桩顶设计标高；

5）浇筑桩身混凝土：根据设计要求放入钢筋笼后，向双层钢沉管与底部预制桩尖围合形成的环形空腔内灌注混凝土；

6）振动拔管：环形空腔内的混凝土灌至设计标高后，先振动再拔管，并分段添加混凝土，至桩顶2000mm左右时一次性拔管到地面；

7）桩顶填补：待双沉管拔出后，人工采用砂砾填筑管桩上部空缺部分，填筑高度与固化土层3上表面齐平；

8）预埋连接螺杆和排水管：在混凝土初凝前，向薄壁管桩顶部插入与桩顶预制盖板4连接的螺杆5，并在回灌砂砾段内安装排水管6，排水管6与桩内竖向排水板13连接；

9）安装桩顶预制盖板：吊装桩顶预制盖板4至施工位置，并及时采用螺帽7将其与预制钢筋混凝土套筒10及现浇钢筋混凝土管桩连接固定。

Claims (6)

1.一种排水式现浇混凝土薄壁管桩的施工方法，其特征在于，所述排水式现浇混凝土薄壁管桩的桩身上部外侧设置有预制钢筋混凝土套筒，预制钢筋混凝土套筒壁上设置有混凝土溢流通道；桩身下部连接有预制桩尖，预制桩尖内设置有破土刀刃，破土刀刃通过螺栓与桩身内的竖向排水板连接；薄壁管桩上部的桩周设有固化土层；在薄壁管桩顶部和预制钢筋混凝土套筒顶部与桩顶预制盖板之间设置有预埋连接螺杆；桩顶预制盖板内设有与竖向排水板连通的排水通道；

所述施工方法包括以下步骤：

1）施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测定桩体位置，绘制施工轮廓线，组织施工材料、机械、人员就位；

2）摊铺固化土：施工场地平整后摊铺固化土或就地固化后压实摊平，并根据设计桩径，在桩位处预留打设孔；

3）钢沉管和护筒打设：采用振动或静压沉管法，将与预制桩尖连接好的双层钢沉管连同其内侧的竖向排水板一同打设下沉；

4）安装预制钢筋混凝土套筒：待主体桩身施工装置压入土体一定长度后，开挖一定范围内的土体，将包裹土工滤布的预制钢筋混凝土套筒采用吊机套至外钢沉管外，并一同打设至桩顶设计标高；

5）浇筑桩身混凝土：根据设计要求放入钢筋笼后，向双层钢沉管与底部预制桩尖围合形成的环形空腔内灌注混凝土；

6）振动拔管：环形空腔内的混凝土灌至设计标高后，先振动再拔管，并分段添加混凝土，至桩顶2000mm时一次性拔管到地面；

7）桩顶填补：待双沉管拔出后，采用砂砾填筑管桩上部空缺部分，填筑高度与固化土层上表面齐平；

8）预埋连接螺杆和排水管：在混凝土初凝前，向薄壁管桩顶部插入与桩顶预制盖板连接的螺杆，并在回灌砂砾段内安装排水管，排水管与桩内竖向排水板连接；

9）安装桩顶预制盖板：吊装桩顶预制盖板至施工位置，采用螺帽将其与预制钢筋混凝土套筒及现浇混凝土薄壁管桩连接固定。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述的预制桩尖呈环状中空结构，中空结构内设置有竖直向下的破土刀刃，破土刀刃中间预留有螺栓连接孔，预制桩尖上表面设有与双层钢沉管对应的限位凹槽。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述的竖向排水板垂直于破土刀刃设置，竖向排水板底端与破土刀刃采用螺栓锚固连接。

4.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述的双层钢沉管由钢制的内沉管和外沉管组成，内沉管与外沉管均嵌于预制桩尖的限位凹槽内。

5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述的预制钢筋混凝土套筒采用透水混凝土制成，上部设置扩大端，下部筒壁上均匀设置有圆形混凝土溢流通道，钢筋混凝土套筒顶部及扩大端顶面均设有预埋连接螺杆，钢筋混凝土套筒表面外包土工滤布。

6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述桩顶预制盖板为预制钢筋混凝土盖板，采用透水混凝土制成，在桩顶预制盖板上预留锚杆贯穿孔及排水通道，孔位与桩顶及钢筋混凝土套筒顶的预埋连接螺杆相对应。