CN106836201B - 沉管成模排水现浇钢筋混凝土桩机及软土地基加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了沉管成模排水现浇钢筋混凝土桩机及软土地基加固方法，混凝土桩机包括振动沉管成模、排水、现浇混凝土装置，其中，振动沉管成模装置包括设备基础、支架、振动头、成模沉管、混凝土预制桩头；排水装置包括钢筋笼、透水土工布和抽排水系统；现浇混凝土装置包括导管和振捣棒。该发明采用在地基中打入成模沉管和成模沉管下端接触的混凝土预制桩头，直至设计深度，将用透水土工布包裹的钢筋笼放入成模沉管至预设深度，拔出成模沉管，经过一定时间后，将钢筋笼内的水抽出，直至钢筋笼内含水量满足注入混凝土的条件，向钢筋笼内注入混凝土，在地基内便形成了沉管成模排水现浇钢筋混凝土桩。本发明成桩质量稳定，沉桩较深，检测简便。

Description

沉管成模排水现浇钢筋混凝土桩机及软土地基加固方法

技术领域

本发明涉及沉管成模排水现浇钢筋混凝土桩机及软土地基加固方法，属于建筑施工软土地基加固技术领域。

背景技术

我国正处在经济建设的关键时期，公路、市政和城市化建设发展蓬勃发展，这就对工程建设提出了较高的要求。在我国广大沿海地区，普遍存在着许多复杂的软土地基，为保证软土地基的稳定并减少沉降，在施工建设过程中必须对其进行加固处理。软土地基处理的方法有很多，主要有桩基、水泥土搅拌桩、排水固结法和强夯法等加固方法。其中，水泥土搅拌桩施工质量难以控制，加固深度也有限，处理后的桩体强度低，且检测量大费用高；排水固结法需要工期长，工程造价高，而且加固质量得不到保证；强夯法利用重锤自由落下产生的冲击波使地基密实，不适宜软黏土加固，对沿海地区的黏土和淤泥质土加固效果不明显。

当软土层较厚，难以大面积进行深处理，可采用桩基法进行加固处理。桩基法技术多种多样，包括钢筋混凝土预制桩(钢筋混凝土桩和预应力管桩)和灌注桩，可明显提高地基的承载力，减少基础的沉降。但预制桩需要在工厂预制，在运输和打入过程中可能会出现断桩现象，且造价较高。灌注桩的现场施工，孔内泥浆的抽出清理，一方面对施工环境带来影响，二则造价较高。并且，预制桩、灌注桩两类桩型作为复合地基处理技术，都没有将预处理地层中的部分孔隙水抽出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供沉管成模排水现浇钢筋混凝土桩机及软土地基加固方法，克服了预制桩和灌注桩两类桩型作为软土地基处理技术的不足。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机，包括振动沉管成模装置、排水装置、现浇混凝土装置，其中，振动沉管成模装置包括设备基础、支架、振动头、成模沉管、混凝土预制桩头；所述设备基础与支架的下部固定连接，混凝土预制桩头的尖端与地面接触，顶端与成模沉管下端接触，成模沉管上端固定连接振动头下端，振动头上端连接支架的上部，振动头向下运动将与之连接的成模沉管和与成模沉管接触的混凝土预制桩头打入地基中，形成管状地基；所述排水装置用于将管状地基内的水排出直至地基内含水量达到灌注混凝土条件；所述现浇混凝土装置用于在含水量达到灌注混凝土条件时，在管状地基内灌注混凝土，形成振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩。

作为本发明的一种优选方案，所述排水装置包括钢筋笼、透水土工布和抽排水系统，其中抽排水系统包括水泵、抽水管道和排水管道；所述透水土工布包裹在钢筋笼的侧面和底面，且钢筋笼设置于振动沉管成模装置打出的管状模具内，钢筋笼的长度等于预设的加固深度，抽水管道一端置于钢筋笼内，另一端与水泵连接，排水管道一端与水泵连接，另一端置于钢筋笼外部。

作为本发明的一种优选方案，所述现浇混凝土装置包括导管、振捣棒，所述导管一端置于钢筋笼内，另一端置于钢筋笼外部，振捣棒用于在导管注入混凝土后，将混凝土振捣密实。

作为本发明的一种优选方案，所述成模沉管的半径比混凝土预制桩头顶面半径小2cm。

软土地基加固方法，该方法基于如上所述振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机实现，包括如下步骤：

步骤1，将振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机布置在要打桩的地基处；

步骤2，启动振动头向下运动，带动与之连接的成模沉管和与成模沉管接触的混凝土预制桩头向下，并沉入预设的加固深度，形成地基中管状模具；

步骤3，移开振动头，将用透水土工布包裹的钢筋笼放入成模沉管，并沉入预设的加固深度；

步骤4，移回振动头，并连接成模沉管，启动振动头向上运动，将与之连接的成模沉管拔出地基，混凝土预制桩头与用透水土工布包裹的钢筋笼留在地基内；

步骤5，过24-48个小时，检测钢筋笼内的含水量，如果钢筋笼内含水量达到灌注混凝土的条件，则不需要抽水；如果钢筋笼内含水量没有达到灌注混凝土的条件，用抽排水系统将钢筋笼内的水抽出，直到水排尽，水抽出后3小时，钢筋笼内含水量达到灌注混凝土的条件时，抽水停止；如果钢筋笼内含水量经过60个小时没有达到灌注混凝土的条件，则利用固结排水法对钢筋笼周围土层进行处理，直到钢筋笼内含水量达到灌注混凝土的条件；

步骤6，收起抽排水系统，向钢筋笼内放入导管，并均匀注入混凝土并振捣密实；输送混凝土并振捣结束后，在地基内形成振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明桩体直径300mm～350mm左右，属于挤土桩，在振动沉管造孔时，对桩周土体有振动挤密作用。

2、本发明在放入钢筋笼后，将成模沉管拔出，钢筋笼起到了护壁作用，避免缩壁和塌壁现象，由于土工布的透水性，桩周土体空隙水部分汇集在钢筋笼内，并用抽排水系统抽出，降低桩体周围土体含水量，降低孔隙率，有效提高地基承载力。

3、本发明钢筋笼底部的透水土工布，保证了在桩头与钢筋笼的接触部位不密封的情况下，桩周土体不能进入钢筋笼的内部，确保有效桩长和桩体完整。

4、本发明成模沉管半径比桩头顶面半径小2cm，成模沉管在沉入和拔出地基过程中受到周围土体摩擦阻力较小，成模沉管能反复使用，维护成本小，因而降低工程造价。

5、本发明成桩质量稳定，可沉桩较深(20m～25m)，桩体与桩周土体形成复合地基，复合地基承载力得到显著提高。

6、本发明设备施工，与灌注桩相比，由于没有造孔泥浆排出，对周边环境没有任何污染和影响。同等工作量，工期将缩短一半以上。

7、本发明设备施工成桩，与预制桩比，造价下降30％以上。

8、本发明设备施工成桩，现场检测监测直观常规，简便易行，施工和成桩质量容易控制。

附图说明

图1是本发明中振动沉管成模装置的结构正视图。

图2是本发明中振动沉管成模装置的结构侧视图。

图3是本发明中钢筋笼的结构示意图。

图4是本发明中钢筋笼放入成模沉管的施工示意图。

图5是本发明中抽排水系统在钢筋笼内抽水的施工示意图。

图6是本发明中导管向钢筋笼内注入混凝土成桩的施工示意图。

其中，1-设备基础、2-支架、3-振动头、4-成模沉管、5-混凝土预制桩头、6-钢筋笼、7-透水土工布、8-抽排水系统(含水泵和管道)、9-导管、10-振捣棒。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本实例提供了振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机，其中振动沉管成模装置的结构正视图、侧视图分别如图1、图2所示，包括设备基础1、支架2、振动头3、成模沉管4、混凝土预制桩头5。如图3、图4、图5、图6所示排水装置包括钢筋笼6、透水土工布7和抽排水系统(含水泵和管道)8。如图6所示现浇混凝土装置包括导管9和振捣棒10。

其中，振动沉管成模装置、排水装置、现浇混凝土装置依次进行操作。

设备基础1与支架2的下部固定连接，支架2上部下接振动头3，振动头3下端固定连接成模沉管4，成模沉管4下端与混凝土预制桩头5接触，所述的振动头3能向下将与之连接的成模沉管4和与成模沉管接触的混凝土预制桩头5打入地基中，对桩周土体有振动挤密作用。

成模沉管4半径比混凝土预制桩头5顶面半径小2cm，用于减少成模沉管4在沉入和拔出地基过程中受到周围土体摩擦阻力，成模沉管4能反复使用。

钢筋笼6的侧面和底面用透水土工布7进行包裹，所述的透水土工布7能将桩周土体之间的孔隙水部分汇集在钢筋笼6内，并能保证混凝土预制桩头5与钢筋笼6接触部位不密封的情况下，桩周土体不能进入钢筋笼6内部。

抽排水系统(含水泵和管道)8能伸入钢筋笼6内，将钢筋笼6内的水抽出。

导管9能伸入钢筋笼6内，并均匀注入混凝土，所述的振捣棒10能将混凝土振捣密实。

采用本实例中的振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机用于对软土地基进行加固时，施工过程如下：

1)将振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机布置在要打桩的地基处；

2)启动振动头3向下振动，带动与之连接的成模沉管4和与成模沉管4接触的混凝土预制桩头5向下，并沉入预定的设计加固深度，形成地基中管状模具；

3)移开机具，将用透水土工布7进行包裹好的钢筋笼6放入成模沉管4，并沉入预定的设计加固深度；

4)移回机具，连接成模沉管4，启动振动3头向上，与之相连的成模沉管4被拔出地基，混凝土预制桩头5与用透水土工布7进行包裹的钢筋笼6留在地基内；

5)过24-48个小时，检测钢筋笼6内的含水量，如果钢筋笼6内含水量达到灌注混凝土的条件，则不需要抽水；如果钢筋笼6内含水量没有达到灌注混凝土的条件，用抽排水系统(含水泵和管道)8将钢筋笼6内的水抽出，直到水排尽，水抽出后3小时左右，钢筋笼6内含水量达到灌注混凝土的条件时，抽水停止；如果钢筋笼6内含水量长时间(即钢筋笼放入成模沉管起共经过60个小时左右)没有达到灌注混凝土的条件，则需要用固结排水法对钢筋笼6周围土层进行处理，直到钢筋笼6内含水量达到灌注混凝土的条件；

6)收起抽排水系统(含水泵和管道)8，向钢筋笼6内放入导管9，并均匀注入混凝土，用振捣棒10将混凝土振捣密实；输送混凝土并振捣结束后，在地基内便形成了振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩。

由于本地基加固的结构装置的挤压排水、现浇钢筋混凝土的特性，既保证了成桩质量稳定，又降低了工程造价。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机，其特征在于，包括振动沉管成模装置、排水装置、现浇混凝土装置，其中，振动沉管成模装置包括设备基础、支架、振动头、成模沉管、混凝土预制桩头；所述设备基础与支架的下部固定连接，混凝土预制桩头的尖端与地面接触，顶端与成模沉管下端接触，所述成模沉管的半径比混凝土预制桩头顶面半径小2cm，成模沉管上端固定连接振动头下端，振动头上端连接支架的上部，振动头向下运动将与之连接的成模沉管和与成模沉管接触的混凝土预制桩头打入地基中，形成管状地基；所述排水装置用于将管状地基内的水排出直至地基内含水量达到灌注混凝土条件；所述现浇混凝土装置用于在含水量达到灌注混凝土条件时，在管状地基内灌注混凝土，形成振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩；

所述排水装置包括钢筋笼、透水土工布和抽排水系统，其中抽排水系统包括水泵、抽水管道和排水管道；所述透水土工布包裹在钢筋笼的侧面和底面，且钢筋笼设置于振动沉管成模装置打出的管状模具内，钢筋笼的长度等于预设的加固深度，抽水管道一端置于钢筋笼内，另一端与水泵连接，排水管道一端与水泵连接，另一端置于钢筋笼外部。

2.根据权利要求1所述振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机，其特征在于，所述现浇混凝土装置包括导管、振捣棒，所述导管一端置于钢筋笼内，另一端置于钢筋笼外部，振捣棒用于在导管注入混凝土后，将混凝土振捣密实。

3.软土地基加固方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机实现，包括如下步骤：

步骤1，将振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩机布置在要打桩的地基处；

步骤2，启动振动头向下运动，带动与之连接的成模沉管和与成模沉管接触的混凝土预制桩头向下，并沉入预设的加固深度，形成地基中管状模具；

步骤3，移开振动头，将用透水土工布包裹的钢筋笼放入成模沉管，并沉入预设的加固深度；

步骤4，移回振动头，并连接成模沉管，启动振动头向上运动，将与之连接的成模沉管拔出地基，混凝土预制桩头与用透水土工布包裹的钢筋笼留在地基内；

步骤5，过24-48个小时，检测钢筋笼内的含水量，如果钢筋笼内含水量达到灌注混凝土的条件，则不需要抽水；如果钢筋笼内含水量没有达到灌注混凝土的条件，用抽排水系统将钢筋笼内的水抽出，直到水排尽，水抽出后3小时，钢筋笼内含水量达到灌注混凝土的条件时，抽水停止；如果钢筋笼内含水量经过60个小时没有达到灌注混凝土的条件，则利用固结排水法对钢筋笼周围土层进行处理，直到钢筋笼内含水量达到灌注混凝土的条件；

步骤6，收起抽排水系统，向钢筋笼内放入导管，并均匀注入混凝土并振捣密实；输送混凝土并振捣结束后，在地基内形成振动沉管成模挤压排水现浇钢筋混凝土桩。