CN106087976B - 一种混凝土预制摩擦桩及沉桩方法 - Google Patents

Abstract

一种新型混凝土预制摩擦桩及沉桩方法，摩擦桩包括桩柱，在所述桩柱表面设有注浆孔，在所述注浆孔的孔口表面设置的分隔结构；在所述桩柱尾部设有进料口，进料口与设在桩柱内的中间通道连通，注浆孔与中间通道连通；所述中间通道与所述注浆孔均设在配筋间隙。方法包括测试沉桩区域土壤承载力——沉桩——注浆。本发明的优点在于，该摩擦桩与周边土层的结合紧密，提高了桩的承载力。

Description

一种混凝土预制摩擦桩及沉桩方法

技术领域

本发明属于桩基础工程领域，具体涉及一种混凝土预制摩擦桩。

背景技术

桩基础具有承载力高，沉降量小且速率缓慢均匀等特点，能承受垂直荷载、水平荷载、上拔力、机器振动及相关动力作用，作为普适性较强的基础形式，已广泛应用于房屋地基、桥梁、水利等工程中。

发明内容

本发明是提供一种混凝土预制摩擦桩，该摩擦桩与周边土层的结合紧密，提高了桩的承载力。

实现本发明的技术方案是，.一种混凝土预制摩擦桩包括桩柱，在所述桩柱表面设有注浆孔，在所述注浆孔的孔口表面设置的分隔结构；

在所述桩柱尾部设有进料口，进料口与设在桩柱内的中间通道连通，注浆孔与中间通道连通；

所述中间通道与所述注浆孔均设在配筋间隙。

进一步讲，分隔结构为薄膜。

进一步讲，分隔结构包括固定板、梯形推块，在所述注浆孔内壁上设有滑槽，梯形推块设在注浆孔内、且通过滑动杆与滑槽连接，滑动杆能相对滑槽滑动；固定板对进行限位。

滑槽内设有弹簧，弹簧与滑动杆相接触、且能阻止滑动杆滑动。

一种混凝土预制摩擦桩沉桩方法包括测试沉桩区域土壤承载力——沉桩——注浆；

所述测试沉桩区域土壤承载力,采用平板静载荷试验来检测，承载力满足静压桩施工条件；

所述沉桩，将摩擦桩采用压力设备压入沉桩区域、并预压到指定位置；

所述注浆，开始注浆时使用的泵压力要低，浆液从桩柱尾部进料口注入，并通过中间通道到达注浆孔，浆液充满摩擦桩中间通道百分之四十后，泵压力相对于初始压力增加百分之二十至百分之三十，浆液充满摩擦桩中间通道百分之六十后，泵压力相对于初始压力增加百分之五十至百分之六十，浆液充满摩擦桩中间通道百分之八十后，泵压力相对于初始压力增加百分之八十至百分之九十，浆液充满摩擦桩中间通道百分之九十后，泵压力对于初始压力增加百分之百，在泵压力相对于初始压力增加到百分之八十后，浆液推动梯形推块沿滑槽滑动，梯形推块前端穿出桩柱，穿入桩柱周边的土层中，同时浆液通过梯形推块边缘与注浆孔之间的缝隙喷出桩柱、并包裹在梯形推块表面；

经过以上步骤实现混凝土预制摩擦桩沉桩。

本发明的优点在于，在工程应用中，摩擦桩与土层间存在负摩阻力，对桩基础产生一定危害。密集型打桩使周围土层中产生很大的超空隙水压力，沉桩后周围土体重新固结引起土层沉降进而产生负摩阻力。摩擦桩极大地增加了桩侧面与土层的摩擦系数，在打桩深度相同的情况下减少了摩擦桩的使用数量，从而消弱负摩阻力的影响。

通过高压注浆后，摩擦桩内部预留孔洞得以填充，其抗压强度可以满足设计承载负荷，且形成的桩钉能有效地增强摩擦桩与土层的结合，极大地增加摩擦桩与土层的摩擦系数，在纵向荷载一定的情况下减小所需的摩擦桩与土层的接触面积，即减小了摩擦桩进入土层的深度或摩擦桩的用量，节省了生产摩擦桩的原料。

预留孔洞与土层接触面设置的薄膜有效防止沉桩过程中杂物进入孔洞内，保证注浆有效性，避免二次清空所增加工程量。

该预制摩擦桩是先打桩再注浆之后形成的桩钉，此形式能更好与土层结合，避免桩钉深入土层造受破坏。

附图说明

图1摩擦桩内部构造示意图。

图2摩擦桩注浆后示意图。

图3预留孔洞结构示意图。

图4为优选配筋结构示意图。

图5为分隔结构优选结构示意图。

图中，1－注浆孔、2－配筋、3－竖筋、4－分隔结构、5－桩柱、6－进料口、7－中间通道、8－固定板、9－梯形推块、10－滑槽、11－滑动杆、12－弹簧。

具体实施例

如图1、3所示，一种混凝土预制摩擦桩包括桩柱5，在所述桩柱5表面设有注浆孔1，在所述注浆孔1的孔口表面设置有分隔结构4；

在所述桩柱5尾部设有进料口6，进料口6与设在桩柱5内的中间通道7连通，注浆孔1与中间通道7连通；中间通道7内部中空，但外壁可采用钢质材料，中间通道7与配筋2一起成为了混凝土预制摩擦桩骨架结构；

中间通道7与所述注浆孔1均设在配筋2间隙，配筋的前端设有竖筋3，配筋2增强桩柱的强度，竖筋3增强桩尖的强度，优选的配筋2为螺旋结构。

优优选的，分隔结构4为薄膜，对于长度不超过2米的短桩，可以采用薄膜对注浆孔1进行封堵。

对于长度超过2米，或是在水下作业时，采用薄膜封堵注浆孔1，无法取得封堵的效果。

优选的，如图5中，分隔结构4包括固定板8、梯形推块9，在所述注浆孔1内壁上设有滑槽10，梯形推块9设在注浆孔1内、且通过滑动杆11与滑槽10连接，滑动杆11能相对滑槽10滑动，优选的，滑槽10内设有弹簧12，弹簧12与滑动杆11相接触、且能阻止滑动杆11滑动。在注浆后，所注浆液通过进料口6进入桩柱5内部，并通过中间通道7到达注浆孔1，随着注浆压力到达一定值后，能克服弹簧12的拉力，使梯形推块9沿滑槽10滑动，随着梯形推块9的滑动，浆液会将已滑过的滑槽10填满（使梯形推块9只能向外移动），能同时防止梯形推块9因注浆压力值的波动，而引起梯形推块9的回缩，梯形推块9被推出注浆孔后，梯形推块9前端被推入桩柱周边的土层中，固定板8对梯形推块9进行限位，阻止了梯形推块9继续移动，浆液通过梯形推块9边缘与注浆孔之间的间隙喷出桩柱，部分浆液会包裹在梯形推块9外表面，在桩柱外部形成桩钉。

一种混凝土预制摩擦桩沉桩方法包括测试沉桩区域土壤承载力——沉桩——注浆；

所述测试沉桩区域土壤承载力,采用平板静载荷试验来检测，承载力满足静压桩施工条件，地基承载力检测可分为天然地基承载力检测和复合地基承载力检测，但检测方法原理都差不多的。通常采用平板静载荷试验来检测。具体做法大致如下：使用一定大小的钢板（需要具有一定的刚度，所以一般采用多块钢板按照从上到下从小大大的顺序叠加），置于准备检测的地基土上，如果是复合地基检测，一般还需要在钢板下面铺设一定厚度的褥垫层，在上面放置一个千斤顶，千斤顶上面架设荷载平台，平台上面堆放配重，可用水泥块，也用口袋装砂石作为配重，如果承载力较大的时候，也可采用锚桩作为反力。然后通过千斤顶逐级加载并测定相应的沉降情况，指导地基土沉降量满足不稳定条件时，测得的荷载配重量除以钢板的面积即可算出地基承载力；

所述沉桩，将摩擦桩采用压力设备压入沉桩区域、并预压到指定位置，压桩顺序：压桩顺序应根据地形、土质和桩布置的密度确定。由于桩对土体产生挤压，先压入的桩常被后压入的桩推挤而发生水平位移，因此应拟定合理的打桩顺序。当逐排打桩时，压桩的推进方向应逐渐改变，以免朝一个方向受到挤压，导致土挤压不均匀。并且对同一排桩而言，必要时可采用间隔跳压的方式进行。大面积压桩时，可以先从中间压，逐渐向四周推进；也可采用分段压，以减少对桩的挤压。

压桩质量的控制：压桩的质量要视打入后的偏差是否在允许范围之内、贯入度和沉桩标高是否满足设计要求以及桩顶、桩身是否被打坏而定；

所述注浆，开始注浆时使用的泵压力要低，浆液从桩柱尾部进料口注入，并通过中间通道到达注浆孔，浆液充满摩擦桩中间通道百分之四十后，泵压力相对于初始压力增加百分之二十至百分之三十，浆液充满摩擦桩中间通道百分之六十后，泵压力相对于初始压力增加百分之五十至百分之六十，浆液充满摩擦桩中间通道百分之八十后，泵压力相对于初始压力增加百分之八十至百分之九十，浆液充满摩擦桩中间通道百分之九十后，泵压力对于初始压力增加百分之百，在泵压力相对于初始压力增加到百分之八十后，浆液推动梯形推块沿滑槽滑动，梯形推块前端穿出桩柱，穿入桩柱周边的土层中，同时浆液通过梯形推块边缘与注浆孔之间的缝隙喷出桩柱、并包裹在梯形推块表面；注浆压力缓慢提高，可以使浆液能充满桩柱内，防止在桩柱内形成负压区，从而减弱桩柱自身的强度。

经过以上步骤实现混凝土预制摩擦桩沉桩。

工作原理：利用高压注浆(比如：水玻璃化学灌浆)方式，将浆液通过所述注浆孔的孔洞，灌输至桩侧面与土层内；在高压作用下，最终突破薄膜渗入土体之中形成桩钉4，同时预注浆孔也得以填充。本发明提出一个混凝土预制摩擦桩可以在满足设计承载强度要求前提下，通过增大所述桩与接触土层间的摩擦系数，在荷载一定的情况下减少所述桩与土层间的接触面积，减小所述桩沉入土层的深度，节省制备所述桩的材料。

Claims (2)

1.一种混凝土预制摩擦桩，其特征是：所述摩擦桩包括桩柱(5)，在所述桩柱（5）表面设有注浆孔(1)，在所述注浆孔（1）的孔口表面设置有分隔结构(4)；

在所述桩柱（5）尾部设有进料口（6），进料口（6）与设在桩柱（5）内的中间通道（7）连通，注浆孔（1）与中间通道（7）连通；

所述中间通道（7）与所述注浆孔（1）均设在配筋间隙；

所述分隔结构(4)包括固定板（8）、梯形推块（9），在所述注浆孔（1）内壁上设有滑槽（10），梯形推块（9）设在注浆孔（1）内、且通过滑动杆（11）与滑槽（10）连接，滑动杆（11）能相对滑槽（10）滑动;

所述滑槽（10）内设有弹簧（12），弹簧（12）与滑动杆（11）相接触、且能阻止滑动杆（11）滑动；

梯形推块（9）被推出注浆孔（1）后，固定板（8）对梯形推块（9）进行限位，阻止梯形推块（9）继续移动。

2.如权利要求1所述的一种混凝土预制摩擦桩的沉桩方法，其特征在于：所述方法包括测试沉桩区域土壤承载力——沉桩——注浆；

所述测试沉桩区域土壤承载力,采用平板静载荷试验来检测，承载力满足静压桩施工条件；

所述沉桩，将摩擦桩采用压力设备压入沉桩区域、并预压到指定位置；

所述注浆，开始注浆时使用的泵压力要低，浆液从桩柱尾部进料口注入，并通过中间通道到达注浆孔，浆液充满摩擦桩中间通道百分之四十后，泵压力相对于初始压力增加百分之二十至百分之三十，浆液充满摩擦桩中间通道百分之六十后，泵压力相对于初始压力增加百分之五十至百分之六十，浆液充满摩擦桩中间通道百分之八十后，泵压力相对于初始压力增加百分之八十至百分之九十，浆液充满摩擦桩中间通道百分之九十后，泵压力对于初始压力增加百分之百，在泵压力相对于初始压力增加到百分之八十后，浆液推动梯形推块沿滑槽滑动，梯形推块前端穿出桩柱，穿入桩柱周边的土层中，同时浆液通过梯形推块边缘与注浆孔之间的缝隙喷出桩柱、并包裹在梯形推块表面；

经过以上步骤实现混凝土预制摩擦桩沉桩。