CN109162270A - 一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，采用多根呈竖直向布设的水泥混凝土加芯桩对软土地基进行加固，包括步骤：一、芯桩预制；二、芯桩运送；三、地基加固：采用一体式加芯桩机对水泥混凝土加芯桩进行施工；对任一根水泥混凝土加芯桩进行施工时，包括桩机就位、水泥搅拌桩施工、桩机移位、芯桩安装、芯桩竖直下放和压桩六个步骤。本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使用效果好，完成所有芯桩预制后，采用一体式加芯桩机完成水泥混凝土加芯桩中水泥搅拌桩施工和芯桩压桩过程，施工速度快，并且压桩过程中芯桩垂直度易于控制，能有效保证施工成型水泥混凝土加芯桩的质量，确保软土地基加固处理效果。

Description

一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法

技术领域

本发明属于地基加固施工技术领域，尤其是涉及一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法。

背景技术

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。搅拌桩法是现有一种常用软土地基处理(也称软土地基加固)方法，搅拌桩法是采用水泥搅拌桩(也称水泥土搅拌桩)对软土地基进行加固，水泥搅拌桩是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。

加芯搅拌桩是由水泥土搅拌桩和混凝土芯桩组成，在水泥土搅拌桩制成初凝前，用专用设备压入预制混凝土芯桩或复打混凝土灌注芯桩而形成的复合桩。加芯搅拌桩具有高承载力、低沉降、造价低、保护环境、应用范围广等特点。当今铁路施工过程中，广泛采用的水泥混凝土加芯桩为加芯搅拌桩，水泥混凝土加芯桩将水泥土搅拌桩和混泥土芯桩紧密结合在一起，二者有机地且有效地融合在一起，各自发挥各自的长处，既充分低压缩高强度的混凝土芯桩来承担压力，又利用具有拥有极其大直径和大表面积的水泥土柱来增强摩擦，突破传统搅拌桩难以逾越的瓶颈。加芯搅拌桩按使用功能和芯桩施工工艺不同,归纳为三类：第一类是混凝土预制芯桩水泥土搅拌桩，芯桩为圆楔形(含圆柱形)、方楔形(含方柱)或管形，第二类为混凝土灌注芯桩水泥土搅拌桩，芯桩为圆柱形；第三类为混凝土长芯水泥土复合桩，外形芯长桩短，芯桩为混凝土预制芯桩或混凝土灌注芯桩。实际施工时，需先在施工现场对加芯搅拌桩的芯桩进行预制，目前主要采用的是在预制场对各芯桩进行单独预制的方法，存在施工工期长、占用预制场地较大且费工费时、使用效果较差等问题，尤其是芯桩的数量多、规格多且工期紧的情况下，芯桩预制难度更大。

搅拌桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备。与水泥搅拌桩相比，加芯搅拌桩施工增加了压芯桩这一施工工序。目前，对加芯搅拌桩进行施工时，均先采用搅拌桩机对水泥搅拌桩进行施工，再采用压桩机或在挖掘机上增加压桩设备将预先加工成型的芯桩压入水泥搅拌桩中，因而需要单独配置压桩设备，投入成本高，并且压桩设备与搅拌桩机同时使用所需的施工空间大，施工场合受限，施工速度慢，施工效率低，同时压桩过程中芯桩垂直度控制较差，导致桩体复合地基承载力降低，影响工程质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使用效果好，完成所有芯桩预制后，采用一体式加芯桩机完成水泥混凝土加芯桩中水泥搅拌桩施工和芯桩压桩过程，施工速度快，并且压桩过程中芯桩垂直度易于控制，能有效保证施工成型水泥混凝土加芯桩的质量，确保软土地基加固处理效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：采用多根呈竖直向布设的水泥混凝土加芯桩对软土地基进行加固，多根所述水泥混凝土加芯桩的结构均相同；每根所述水泥混凝土加芯桩均包括水泥搅拌桩和由上至下压入水泥搅拌桩内的芯桩，所述芯桩位于水泥搅拌桩的内侧中部，所述芯桩为钢筋混凝土芯桩；

对软土地基进行加固时，包括以下步骤：

步骤一、芯桩预制：对用于加固软土地基的多根所述水泥混凝土加芯桩的芯桩分别进行预制，获得预制成型的多根所述芯桩；

步骤二、芯桩运送：采用运送设备将步骤一中多根所述芯桩均运送至软土地基所处施工区域；

步骤三、地基加固：根据预先设计的软土地基上各根水泥混凝土加芯桩的布设位置，采用一体式加芯桩机对多根所述水泥混凝土加芯桩分别进行施工，多根所述水泥混凝土加芯桩的施工方法均相同；待多根所述水泥混凝土加芯桩均施工完成后，完成软土地基的加固过程；

所述一体式加芯桩机包括对所施工水泥混凝土加芯桩的水泥搅拌桩进行施工的搅拌桩机和将芯桩压入水泥搅拌桩内的压桩设备，所述压桩设备安装在所述搅拌桩机上；所施工水泥混凝土加芯桩由水泥搅拌桩和位于水泥搅拌桩内侧中部的芯桩组成，所述芯桩为钢筋混凝土桩且其与水泥搅拌桩均呈竖直向布设；

所述压桩设备包括压桩平台、对芯桩进行竖向下压且能竖向上下移动的振动锤、安装于压桩平台上且对振动锤进行导向的导向架和安装于振动锤底部的送桩器，所述压桩平台为位于所述搅拌桩机一侧的水平支撑台且其上开有供芯桩竖直下放的通孔，所述压桩平台的内侧固定在所述搅拌桩机的桩架上，所述压桩平台位于导向架下方；所述振动锤和导向架均呈竖直向布设，所述振动锤位于导向架外侧；所述送桩器呈竖直向布设，所述芯桩通过送桩器连接于振动锤下方，所述芯桩顶部与送桩器固定连接，所述芯桩位于送桩器正下方，所述送桩器与振动锤组成送压桩设备；所述导向架上安装有对所述送压桩设备进行竖向提升与竖向下放的竖向提升设备，所述竖向提升设备与所述振动锤连接；

采用所述一体式加芯桩机对任一根所述水泥混凝土加芯桩进行施工时，过程如下：

步骤301、桩机就位：将所述一体式加芯桩机移动至所施工水泥混凝土加芯桩的施工区域，并使所述搅拌桩机的钻杆位于所施工水泥混凝土加芯桩的桩位正上方；

步骤302、水泥搅拌桩施工：采用所述搅拌桩机对所施工水泥混凝土加芯桩的水泥搅拌桩进行施工，获得施工成型的水泥搅拌桩；

步骤303、桩机移位：将所述一体式加芯桩机移动至送桩器位于所施工水泥混凝土加芯桩的桩位正上方；

步骤304、芯桩安装：采用所述竖向提升设备将所述送压桩设备竖直向上提升，直至送桩器底部与压桩平台上部之间的竖向间距大于所施工水泥混凝土加芯桩的芯桩的长度；再将芯桩顶部与送桩器固定连接，并使芯桩呈竖直向布设；

步骤305、芯桩竖直下放：采用所述竖向提升设备对所述送压桩设备与固定于所述送压桩设备下方的芯桩同步进行竖向下放，直至芯桩底部与步骤302中所述水泥搅拌桩接触；

步骤306、压桩：采用所述竖向提升设备继续对所述送压桩设备与固定于所述送压桩设备下方的芯桩同步进行竖向下放，竖向下放过程中采用振动锤对位于其下方的芯桩进行竖向下压，直至芯桩全部压入水泥搅拌桩内。

上述一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征是：步骤三中所述振动锤内侧中部设置有竖向滑移件，所述导向架的外侧壁上设置有供所述竖向滑移件竖向上下移动的竖向导轨；

所述桩架包括呈竖直向布设的塔架，所述塔架底部支撑于呈水平布设的底盘上；

所述导向架和所述搅拌桩机的钻杆均位于塔架的同一侧，所述钻杆位于导向架与塔架之间；所述送压桩设备位于导向架外侧，所述送压桩设备与钻杆分别布设于导向架两侧；

所述压桩平台位于底盘一侧且其内侧固定于底盘上。

上述一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征是：步骤三中进行桩基加固时，由先至后对多根所述水泥混凝土加芯桩分别进行施工；

多根所施工水泥混凝土加芯桩呈均匀布设；所述送桩器与所述搅拌桩机的钻杆之间的水平间距与相邻两个所施工水泥混凝土加芯桩之间的间距相同；

步骤303中进行桩机移位时，将所述一体式加芯桩机的送桩器移动至步骤302中所述水泥搅拌桩的正上方，同时使所述一体式加芯桩机中所述搅拌桩机的钻杆位于下一个所施工水泥混凝土加芯桩的桩位正上方。

上述一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征是：步骤303中桩机移位完成后至步骤306中压桩完成前，采用所述搅拌桩机对下一个所施工水泥混凝土加芯桩的水泥搅拌桩进行施工。

上述一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征是：步骤三中所述一体式加芯桩机还包括竖向下放过程中同步对所述送压桩设备进行竖向下拉的竖向下拉装置，所述竖向下拉装置位于所述送压桩设备下方，所述送桩器与所述竖向下拉装置连接，所述竖向提升设备与所述竖向下拉装置组成提压桩设备；

步骤306中采用振动锤对位于其下方的芯桩进行竖向下压过程中，采用所述竖向下拉装置同步对所述送压桩设备进行竖向下拉。

上述一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征是：所述竖向提升设备包括竖向提升卷扬机、对所述送压桩设备进行竖向提升与竖向下放的提放钢丝绳和安装于导向架上部的吊架，所述吊架位于所述送压桩设备上方；所述吊架上安装有上部定滑轮，所述振动锤的上部安装有动滑轮，所述竖向提升卷扬机安装于导向架的内侧壁上；所述提放钢丝绳一端与所述竖向提升卷扬机连接，所述提放钢丝绳的另一端经所述上部定滑轮和动滑轮后固定于吊架上；

所述竖向提升卷扬机、动滑轮和所述上部定滑轮均布设于同一竖直面上。

上述一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征是：所述竖向下拉装置包括竖向下拉卷扬机和对所述送压桩设备进行竖向下拉的下拉钢丝绳，所述竖向下拉卷扬机安装于导向架的下部内侧壁上；所述压桩平台上安装有外侧下定滑轮，所述外侧下定滑轮位于导向架的底部外侧，所述导向架的底部内侧布设有内侧下定滑轮，所述下拉钢丝绳的一端与所述竖向下拉卷扬机连接且其另一端经内侧下定滑轮和外侧下定滑轮后固定于送桩器上。

上述一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征是：所述竖向提升卷扬机和所述竖向下拉卷扬机采用同一个卷扬机且二者均采用电动卷扬机，所述电动卷扬机安装于导向架的下部内侧壁上；

所述提放钢丝绳中与所述竖向提升卷扬机连接的一端为卷扬机连接端，所述下拉钢丝绳中与所述竖向下拉卷扬机连接的一端为卷扬机连接端，所述提放钢丝绳的卷扬机连接端与下拉钢丝绳的卷扬机连接端连接为一体；

所述提放钢丝绳和下拉钢丝绳采用同一根钢丝绳。

上述一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征是：步骤一中进行芯桩预制时，在预制台座上对多根所述芯桩分别进行预制；预制成的多根所述芯桩由下至上分多层进行布设，每层所述芯桩中包括M根由左至右布设于同一水平面上的芯桩，M根布设于同一水平面上的芯桩组成一个芯桩层，多个所述芯桩层由下至上布设且其结构和尺寸均相同；其中M为正整数且M≥3；所述芯桩的横截面为方形；

对多根所述芯桩进行预制时，采用芯桩预制模板进行分层预制；所述芯桩预制模板包括对M个布设于同一水平面上的芯桩同步进行成型施工的组合钢模板，所述组合钢模板位于预制台座的正上方；

所述组合钢模板包括多个呈平行布设的纵向钢板和两个将多个所述纵向钢板连接为一体的端头模板，所述端头模板与纵向钢板呈垂直布设；所述预制台座、纵向钢板和端头模板均呈水平布设，多个所述纵向钢板均布设于同一水平面上，两个所述端头模板均布设于同一水平面上；所述预制台座为长方形且其长度不小于芯桩的长度，所述纵向钢板沿预制台座的长度方向布设，两个所述端头模板分别布设在预制台座的前后两端上方；所述纵向钢板和端头模板均呈竖直向布设且二者均支撑于预制台座上，所述纵向钢板和端头模板的高度不小于芯桩的厚度；每个所述纵向钢板的前后两端均与一个所述端头模板紧固连接，多个所述纵向钢板均卡装于两个所述端头模板之间；多个所述纵向钢板的高度均相同，两个所述端头模板的高度相同；所述端头模板的高度大于纵向钢板的高度，每个所述纵向钢板的前后两端均为能插装入端头模板内的插头，所述端头模板上开有多个供所述插头插装的插装孔；左右相邻两个所述纵向钢板与预制台座和两个所述端头模板均围成对一个所述芯桩进行成型施工的成型腔；

采用芯桩预制模板进行分层预制时，过程如下：

步骤a、台座隔离膜铺设：在预制台座上平铺一层台座隔离膜；

步骤b、芯桩预制：由下至上对多个所述芯桩层分别进行预制，过程如下：

步骤b1、最底部芯桩层预制：将所述组合钢模板放置于步骤a中平铺有台座隔离膜的预制台座上，再采用所述组合钢模板对位于最底部的一个所述芯桩层中的M个所述芯桩分别进行预制，并在预制成型的所述芯桩层上平铺一层所述桩间隔离膜；

步骤b2、上一个芯桩层预制：将所述组合钢模板竖直向上平移至上一个所述芯桩层的预制位置处，再采用所述组合钢模板对上一个所述芯桩层中的M个所述芯桩分别进行预制，并在预制成型的所述芯桩层上平铺一层所述桩间隔离膜；

步骤b3、一次或多次重复步骤b2，直至完成位于最上部的一个所述芯桩层的预制过程。

上述一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征是：所述芯桩预制模板还包括带动所述组合钢模板进行上下移动的模板升降装置，所述模板升降装置包括两个对端头模板进行竖向升降的横向升降装置，每个所述横向升降装置均支撑于一个所述端头模板的正下方；

步骤b2中将所述组合钢模板竖直向上平移至上一个所述芯桩层的布设位置处时，采用所述模板升降装置将所述组合式钢模板竖直向上顶升至上一个所述芯桩层的预制位置处，并利用下一个已预制成型的所述芯桩层作为底部成型模板。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、施工方法简单、设计合理且投入成本较低。

2、所采用的一体化加芯桩机结构设计合理、使用操作简便且使用效果好，只需在现有搅拌桩机上增加导向架、振动锤、送桩器、压桩平台和提压桩设备即可，投入成本低，并且改造过程简便，只需将导向架、振动锤、送桩器、压桩平台和提压桩设备安装在现有搅拌桩机上即可。

3、所采用的一体化加芯桩机占用空间小，能同时完成水泥搅拌桩施工和芯桩压桩过程，功能完善且施工过程易于控制，能有效解决压桩设备与搅拌桩机同时使用所需的施工空间大、施工场合受限、施工速度慢、施工效率低、压桩过程中芯桩垂直度控制较差导致桩体复合地基承载力降低并影响工程质量等问题。

4、施工效率好，能有效提高水泥混凝土加芯桩的施工进度，确保芯桩与水泥搅拌桩快速、高质量结合，确保施工速度，缩短施工时间，同时能确保芯桩的垂直度，施工噪声小，操作方便，经济效益和社会效益显著。

5、施工成型的水泥混凝土加芯桩使用效果好，该加芯桩是在水泥搅拌桩中插入足够截面和长度的预制钢筋混凝土刚性桩，组合后形成的加芯桩承载力与桩身刚度得到幅度提高，工后沉降大幅减小。钢筋混凝土芯桩承担大部分竖向荷载，利用水泥搅拌桩较大外包面积及芯桩与水泥土良好结合的特性，桩顶荷载有效地递给桩周土与桩端土，使加芯桩兼具混凝土刚性桩与水泥搅拌桩的优点，施工方便，承载力高，造价低、质量稳定。同时，通过多种措施全面保证芯桩施工控制的垂直度，并对芯桩定位、芯桩长度和芯桩插入时间进行限定，进一步确保施工成型水泥混凝土加芯桩的质量。

6、所采用的芯桩预制模板结构简单、设计合理且加工简便，投入成本较低。

7、所采用的芯桩预制模板施工简便且使用操作简便、使用效果好，采用模板升降装置对组合钢模板进行上下移动，从而完成多层芯桩(即多个芯桩层)的预制，尤其适用于数量多且预制场受限的芯桩预制需求，并且预制完成的多层芯桩能同步进行养护，进一步节约养护成本。所采用的组合钢模板结构简单、设计合理且使用效果好，能同步完成多个芯桩的预制过程，省工省时，并且多个芯桩在同一个预制台座上进行预制，所占用的预制场地较小。并且，移动简便，周转率高，能多次重复使用，经济效益和社会效益显著。

8、所采用的芯桩分层预制方法设计合理、预制简便且施工效率高、使用效果好，能有效解决软土地基加固用加芯桩处理工程量大、工期紧、芯桩规格多且数量多的问题，并且确保芯桩的预制质量，同时能减少对现场预制场地的占用，能有效适用于大规模、多规格及小场地的芯桩预制。因而，采用一体式的组合式钢模板进行预制，实现工厂化批量、高质量预制，能有效加快大规模不同规格钢筋混凝土预制方桩的预制时间，节约工期，经济效益显著。

9、施工简便、使用效果好且实用价值高，能简便、快速且高质量完成水泥混凝土加芯桩施工，完成软土地基加固，施工工期短且施工质量好，并且能有效减少施工占地，最大程度减少了对周围环境及建筑物的影响，具有广泛的推广应用前景。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使用效果好，完成所有芯桩预制后，采用一体式加芯桩机完成水泥混凝土加芯桩中水泥搅拌桩施工和芯桩压桩过程，施工速度快，并且压桩过程中芯桩垂直度易于控制，能有效保证施工成型水泥混凝土加芯桩的质量，确保软土地基加固处理效果。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

图2为本发明所采用一体式加芯桩机的施工状态示意图。

图3为本发明所采用芯桩预制模板的平面结构示意图。

图4为本发明所采用芯桩预制模板中组合钢模板和模板升降装置的立面结构示意图。

图5为本发明所采用芯桩预制模板除顶升千斤顶之外的使用状态参考图。

附图标记说明:

1—水泥搅拌桩； 2—芯桩； 3—压桩平台；

4—导向架； 5—振动锤； 6—送桩器；

6-1—夹持装置； 6-2—竖向连接机构；

7—塔架； 8—底盘； 9—钻杆；

10—提放钢丝绳； 11—吊架； 12—动滑轮；

13—内侧上定滑轮； 14—外侧上定滑轮； 15—下拉钢丝绳；

16—外侧下定滑轮； 17—内侧下定滑轮； 18—电动卷扬机；

19—提拉卷扬机； 20—提拉钢丝绳； 21—下部定滑轮；

22—抗拔连杆； 23—固定拉绳； 24—竖向滑轮；

25—支腿； 26—钻头； 27—钢挂钩；

28—驱动电机； 29—传动机构； 30—斜撑杆；

31—预制台座； 32—顶升千斤顶； 33—纵向钢板；

34—端头模板； 35—横肋； 36—竖向连接件；

37—预埋管道； 38—台座隔离膜； 39—桩间隔离膜；

40—软土地基。

具体实施方式

如图1所示的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，采用多根呈竖直向布设的水泥混凝土加芯桩对软土地基40进行加固，多根所述水泥混凝土加芯桩的结构均相同；每根所述水泥混凝土加芯桩均包括水泥搅拌桩1和由上至下压入水泥搅拌桩1内的芯桩2，所述芯桩2位于水泥搅拌桩1的内侧中部，所述芯桩2为钢筋混凝土芯桩；

对软土地基40进行加固时，包括以下步骤：

步骤一、芯桩预制：对用于加固软土地基40的多根所述水泥混凝土加芯桩的芯桩2分别进行预制，获得预制成型的多根所述芯桩2；

步骤二、芯桩运送：采用运送设备将步骤一中多根所述芯桩2均运送至软土地基40所处施工区域；其中，运送设备为运输车；

步骤三、地基加固：根据预先设计的软土地基40上各根水泥混凝土加芯桩的布设位置，采用一体式加芯桩机对多根所述水泥混凝土加芯桩分别进行施工，多根所述水泥混凝土加芯桩的施工方法均相同；待多根所述水泥混凝土加芯桩均施工完成后，完成软土地基40的加固过程；

如图2所示，所述一体式加芯桩机包括对所施工水泥混凝土加芯桩的水泥搅拌桩1进行施工的搅拌桩机和将芯桩2压入水泥搅拌桩1内的压桩设备，所述压桩设备安装在所述搅拌桩机上；所施工水泥混凝土加芯桩由水泥搅拌桩1和位于水泥搅拌桩1内侧中部的芯桩2组成，所述芯桩2为钢筋混凝土桩且其与水泥搅拌桩1均呈竖直向布设；

所述压桩设备包括压桩平台3、对芯桩2进行竖向下压且能竖向上下移动的振动锤5、安装于压桩平台3上且对振动锤5进行导向的导向架4和安装于振动锤5底部的送桩器6，所述压桩平台3为位于所述搅拌桩机一侧的水平支撑台且其上开有供芯桩2竖直下放的通孔，所述压桩平台3的内侧固定在所述搅拌桩机的桩架上，所述压桩平台3位于导向架4下方；所述振动锤5和导向架4均呈竖直向布设，所述振动锤5位于导向架4外侧；所述送桩器6呈竖直向布设，所述芯桩2通过送桩器6连接于振动锤5下方，所述芯桩2顶部与送桩器6固定连接，所述芯桩2位于送桩器6正下方，所述送桩器6与振动锤5组成送压桩设备；所述导向架4上安装有对所述送压桩设备进行竖向提升与竖向下放的竖向提升设备，所述竖向提升设备与所述振动锤5连接；

采用所述一体式加芯桩机对任一根所述水泥混凝土加芯桩进行施工时，过程如下：

步骤301、桩机就位：将所述一体式加芯桩机移动至所施工水泥混凝土加芯桩的施工区域，并使所述搅拌桩机的钻杆9位于所施工水泥混凝土加芯桩的桩位正上方；

步骤302、水泥搅拌桩施工：采用所述搅拌桩机对所施工水泥混凝土加芯桩的水泥搅拌桩1进行施工，获得施工成型的水泥搅拌桩1；

步骤303、桩机移位：将所述一体式加芯桩机移动至送桩器6位于所施工水泥混凝土加芯桩的桩位正上方；

步骤304、芯桩安装：采用所述竖向提升设备将所述送压桩设备竖直向上提升，直至送桩器6底部与压桩平台3上部之间的竖向间距大于所施工水泥混凝土加芯桩的芯桩2的长度；再将芯桩2顶部与送桩器6固定连接，并使芯桩2呈竖直向布设；

步骤305、芯桩竖直下放：采用所述竖向提升设备对所述送压桩设备与固定于所述送压桩设备下方的芯桩2同步进行竖向下放，直至芯桩2底部与步骤302中所述水泥搅拌桩1接触；

步骤306、压桩：采用所述竖向提升设备继续对所述送压桩设备与固定于所述送压桩设备下方的芯桩2同步进行竖向下放，竖向下放过程中采用振动锤5对位于其下方的芯桩2进行竖向下压，直至芯桩2全部压入水泥搅拌桩1内。

其中，所述软土地基40为软土构成的地基。此处，由淤泥、淤泥质土、松软冲填土与杂填土或其他高压缩性软弱土层构成的地基，均为软土地基40。

步骤三中，软土地基40上各根水泥混凝土加芯桩的布设位置指的是各根水泥混凝土加芯桩的桩位。步骤三中进行地基加固之前，先根据预先设计的软土地基40上各根水泥混凝土加芯桩的布设位置，对各根水泥混凝土加芯桩分别进行测量放线，并根据测量放线结果，对各根水泥混凝土加芯桩的桩位(即水泥混凝土加芯桩的布设位置)分别进行标记。

本实施例中，步骤三中所述振动锤5内侧中部设置有竖向滑移件，所述导向架4的外侧壁上设置有供所述竖向滑移件竖向上下移动的竖向导轨。

因而，通过所述竖向滑移件与所述竖向导轨相配合，能有效保证所述送压桩设备下降的垂直度，从而对压桩过程中芯桩2的垂直度进行有效控制，芯桩2的垂直度非常好，能有效保证所施工成型水泥混凝土加芯桩的质量。

本实施例中，所述竖向滑移件为能在所述竖向导轨上进行上下滑移的竖向滑轮24。所述竖向滑轮24的数量为多个，多个所述竖向滑轮24均安装在所述竖向导轨上且其均布设于同一竖直面上。

实际施工时，所述竖向滑移件也可以采用其它类型的滑移件，如滑块等；所述竖向导轨可以为刚性轨道，也可以为竖向滑槽，只需能保证对振动锤5的竖向移动进行导向即可。

如图2所示，所述桩架包括呈竖直向布设的塔架7，所述塔架7底部支撑于呈水平布设的底盘8上。所采用的搅拌桩机为常规对水泥搅拌桩进行施工时所用的搅拌桩机。本实施例中，所述搅拌桩机为对多向搅拌桩进行施工的常规搅拌桩机。并且，所述搅拌桩机为多向搅拌桩机。

通过对所述搅拌桩机进行改造，增加导向架4和所述送压桩设备(即送桩器6和振动锤5)，同时增设所述竖向提升设备。由于水泥混凝土加芯桩与水泥搅拌桩相比增加了压芯桩的工序，为了提高加芯桩的施工效率，所采用搅拌桩机的主电机功率大于37kW且加固深度为15m以内。所采用的搅拌桩机的钻进设备在钻进与提升过程中，正反两方向旋转搅拌土体，使水泥浆与土体得到充分拌和，与原水泥搅拌桩相比，节约了二次复搅钻进与提升所需的时间，使加芯桩施工工效略有提高。

同时增设导向架4和所述送压桩设备，能有效控制沉桩的垂直度，确保工程质量，并且操作简便，压桩过程易于控制。

为了使芯桩2顺利压入水泥搅拌桩1，水泥搅拌桩1所采用水泥浆的水灰比(水灰比也叫水灰比率，是指水泥浆中水的用量与水泥用量的重量比值)常规水泥搅拌桩施工所用水泥浆的水灰比大，经现场试桩，水泥搅拌桩1所采用水泥的水灰比为1︰1，每延米水泥掺量为50kg/m，现场控制水泥搅拌桩1中每10cm桩体节段的注浆量为6.6L/10cm，比重为1.51。

水泥浆制备时先加水且后加入水泥，搅拌时间不少于4min。每盘水泥浆拌和均匀后，用比重计测量水泥浆的比重，符合要求储存在储浆桶内备用，浆液注入储浆桶时加筛过滤。水泥浆随拌随用，备用浆不超过2h。储浆桶内的水泥浆随时搅拌，以保证浆液不离析。施工过程按搅拌筒每次的搅拌量，计算水位高与水泥袋数进行水泥浆拌和的控制。

每次所述一体式加芯桩机移动到位后，均采用锤球法调整底盘8，使钻架(即塔架7)保持垂直(即塔架7呈竖直向布设)，并将底盘8的支腿25支垫稳固。所述钻架7的垂直度小于1％，桩位偏差≤5cm。钻进过程中(即水泥搅拌桩1施工过程中)随时观察，所述钻架7的垂直度偏差不大于1.5％。同时，步骤305中进行芯桩竖直下放过程中和步骤306中进行压桩过程中，所述钻架7的垂直度偏差不大于1.5％。

步骤302中进行水泥搅拌桩施工时，启动所述搅拌桩机的电机，安装于钻杆9底部的钻头26先在原地搅拌1min～3min，待钻头26(钻头26上设置有搅拌叶片，也称为搅拌头)转速正常后放松起吊链条，使其钻杆9沿导向架4向下搅拌切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，此时搅拌叶片同时正反向旋转搅拌直到设计深度；下钻钻进速度0.6m/min～0.8m/min，转速60r/min～100r/min。正常钻进时，钻机电流按40A～60A控制，进行硬土层电流值按70A～80A控制。达到设计高程或穿透软弱层至硬底以下0.5m方可停止下钻。钻进至达到设计深度后，持续喷浆搅拌不少于30s，使桩端水泥土充分搅拌均匀并形成桩端扩大头，钻进过程中喷浆量为水泥搅拌桩1所用水泥浆总量的80％控制，喷浆压力为0.4MPa～0.9MPa。

钻进到达设计深度(标高)后，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头，边喷浆边提升，提升速度为1.0m/min～1.2m/min，转速80r/min～120r/min；喷浆压力：0.4～0.9Mpa。搅拌、喷浆提升到地表完成单根水泥砂浆桩(即水泥搅拌桩1)的施工。提升过程中，喷浆量为水泥搅拌桩1所用水泥浆总量的20％，此时喷浆目的是为了避免喷浆口被堵塞，同时搅拌叶片正反向旋转，继续搅拌水泥土。

所述钻头26提升至地面以下1m后宜慢速提升；当喷浆口即将出地面时，应停止提升，喷浆搅拌数秒，以保证桩头均匀密实。钻进过程中，遇有阻力过大、钻进太慢时，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压或边输入浆液边搅拌钻进。施工时防止冒浆和同心钻(搅拌头和混合土同步旋转)。

所述水泥搅拌桩1施工过程中做好记录，记录员按规定表式记录搅拌时间、水泥用量、水灰比、每延米喷浆量(喷浆遍数、时间)及搅拌次数等，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5s，施工中发现的问题及处理情况均应注明。

步骤303中桩机移位后，还需清理所施工水泥搅拌桩1桩位附近水泥浆，核对确认水泥搅拌桩1的中心位置无误后方可压芯桩。压芯桩工序控制在水泥土搅拌桩成桩后30min内进行。因而，步骤306进行压桩时，步骤302中所述水泥搅拌桩1施工完成30min内开始进行压桩，不仅能有效提供施工效率，同时能确保芯桩2的压桩质量，减小压桩难度，并能确保水泥搅拌桩1与芯桩2的连接强度，保证所施工成型水泥混凝土加芯桩的质量。

本实施例中，所述一体式加芯桩机还包括将预先加工成型的芯桩2提拉至导向架4外侧下方的芯桩提拉装置，所述芯桩提拉装置包括提拉卷扬机19和提拉钢丝绳20，所述提拉卷扬机19安装于导向架4的下部，所述提拉钢丝绳20的一端与提拉卷扬机19连接且其另一端经下部定滑轮21后与所提拉芯桩2的桩体顶部连接；所述下部定滑轮21位于提拉卷扬机19的外侧上方。

实际施工时，步骤303中进行桩机移位过程中，通过所述芯桩提拉装置将下一个所施工水泥混凝土加芯桩的芯桩2提拉至导向架4外侧下方，因而能有效提高施工效率，功能完全。待桩机移位到位后，同步完成下一个所施工水泥混凝土加芯桩的芯桩2的提拉过程。

本实施例中，所述芯桩2顶部设置有挂装件(如挂绳、钢筋挂件等)，所述提拉钢丝绳20的另一端装有用于钩挂所述挂装件的钢挂钩27。实际操作非常简便，在桩机移位过程中同步完成芯桩2的提拉过程。

步骤306中进行压桩之前，复查导向架4的垂直度，芯桩2压入水泥搅拌桩1内1m后，停止下压，由测量人员沿两个方向核对芯桩2的垂直度，芯桩2的垂直度偏差不大于0.5％，确认无误后方可继续沉桩(即压桩)。因而，步骤306中压桩过程中，所述芯桩2的垂直度偏差不大于0.5％。因而，能有效保证芯桩2的垂直度。

本实施例中，所述导向架4和所述搅拌桩机的钻杆9均位于塔架7的同一侧，所述钻杆9位于导向架4与塔架7之间；所述送压桩设备位于导向架4外侧，所述送压桩设备与钻杆9分别布设于导向架4两侧。

实际施工安装时，只需将导向架4、所述压送桩设备和压桩平台3安装在钻杆9外侧即可。实际安装非常简便，并且安装过程不会对所述搅拌机的机构做任何调整，经济实用。

本实施例中，所述压桩平台3位于底盘8一侧且其内侧固定于底盘8上。并且，实际安装时，所述导向架4的内侧底部支撑于底盘8上且其外侧底部支撑于压桩平台3上。由于所述导向架4内侧支撑于底盘8上，而施工过程中搅拌桩机的底盘8的平稳性和稳定性均非常高，因而能有效提高导向架4的平稳性，进一步确保导向架4的垂直度。同时，导向架4的内侧底部支撑于底盘8上，能有效减小导向架4对压桩平台3的支撑强度，使整个桩机结构更稳固，整体性更强。

本实施例中，所述送桩器6包括对芯桩2顶部进行夹持的夹持装置6-1和连接于夹持装置6-1与振动锤5之间的竖向连接机构6-2，所述竖向连接机构6-2上部固定于振动锤5底部。采用送桩器6既可以对芯桩2进行提升，也能对送桩器6进行定位。

实际使用时，所述竖向连接机构6-2为竖向连接架，只需能满足振动锤5与夹持装置6-1之间的稳固、可靠连接即可。

本实施例中，所述导向架4为由多根连接杆拼装组成的竖向桁架。因而，结构稳定性和支撑能力均能得到有效保证，并且结构自重较小。

为拆装简便，所述压桩平台3与底盘8之间通过连接螺栓进行连接。

本实施例中，步骤三中所述一体式加芯桩机还包括竖向下放过程中同步对所述送压桩设备进行竖向下拉的竖向下拉装置，所述竖向下拉装置位于所述送压桩设备下方，所述送桩器6与所述竖向下拉装置连接，所述竖向提升设备与所述竖向下拉装置组成提压桩设备；

步骤306中采用振动锤5对位于其下方的芯桩2进行竖向下压过程中，采用所述竖向下拉装置同步对所述送压桩设备进行竖向下拉。

这样，所述竖向下拉装置与振动锤5组合进行加压，能有效提高压桩进度，提高施工效率，并且通过振动锤5与导向架4相配合，再结合在所述竖向下拉装置的竖向导向作用下，能进一步确保压桩过程中的平稳性，确保压桩过程中芯桩2的垂直度，同时能确保芯桩2压入过程安全、可靠、平稳且快速进行。

另外，压桩过程中，所述芯桩2在自重作用下自动进行压入，同时振动锤也可以作为芯桩2的压载重物，因而能进一步确保压载过程的平稳性和高效性。所述芯桩2在自重作用下也能有效保证垂直度。同时，芯桩2在自重作用、振动锤5的振动和重力下压作用下以及振动锤5与导向架4相配合的竖向导向作用下，能有效提高压桩效率，并能最大程度上保证压桩过程中芯桩2的垂直度。同时，所述压桩平台2上的通孔也能对芯桩2同步进行导向，进一步提高芯桩2的垂直度，确保压桩过程平稳、快速进行。所述芯桩2的桩尖通过压桩平台2上的通孔后由上至下插入已施工完成的水泥搅拌桩1内。

本实施例中，如图2所示，所述竖向提升设备包括竖向提升卷扬机、对所述送压桩设备进行竖向提升与竖向下放的提放钢丝绳10和安装于导向架4上部的吊架11，所述吊架11位于所述送压桩设备上方；所述吊架11上安装有上部定滑轮，所述振动锤5的上部安装有动滑轮12，所述竖向提升卷扬机安装于导向架4的内侧壁上；所述提放钢丝绳10一端与所述竖向提升卷扬机连接，所述提放钢丝绳10的另一端经所述上部定滑轮和动滑轮12后固定于吊架11上；

所述竖向提升卷扬机、动滑轮12和所述上部定滑轮均布设于同一竖直面上。因而，实际安装非常简便，并且操作非常简便。

所述竖向下拉装置包括竖向下拉卷扬机和对所述送压桩设备进行竖向下拉的下拉钢丝绳15，所述竖向下拉卷扬机安装于导向架4的下部内侧壁上；所述压桩平台3上安装有外侧下定滑轮16，所述外侧下定滑轮16位于导向架4的底部外侧，所述导向架4的底部内侧布设有内侧下定滑轮17，所述下拉钢丝绳15的一端与所述竖向下拉卷扬机连接且其另一端经内侧下定滑轮17和外侧下定滑轮16后固定于送桩器6上。

为进一步减少设备成本，并减少压桩过程中的被控制对象，简化压桩工艺，本实施例中，所述竖向提升卷扬机和所述竖向下拉卷扬机采用同一个卷扬机且二者均采用电动卷扬机18，所述电动卷扬机18安装于导向架4的下部内侧壁上；

所述提放钢丝绳10中与所述竖向提升卷扬机连接的一端为卷扬机连接端，所述下拉钢丝绳15中与所述竖向下拉卷扬机连接的一端为卷扬机连接端，所述提放钢丝绳10的卷扬机连接端与下拉钢丝绳15的卷扬机连接端连接为一体；

所述提放钢丝绳10和下拉钢丝绳15采用同一根钢丝绳。

所述竖向提升卷扬机和所述竖向下拉卷扬机采用同一个卷扬机，并且所述提放钢丝绳10和下拉钢丝绳15采用同一根钢丝绳，能有效保证提放钢丝绳10下放和下拉钢丝绳15下拉的同步性，确保二者的进度一致，从而进一步保证压桩效果，并能进一步确保压桩过程中，芯桩2的垂直度。同时，提放钢丝绳10提升过程中，下拉钢丝绳15同步随所述送压桩设备向上提升，所有动作过程一致性好，控制简便。压桩过程中，只需对电动卷扬机18进行控制即可，压桩过程易于控制，能有效保证压桩质量。

本实施例中，所述电动卷扬机18由驱动电机28进行驱动，所述驱动电机28与电动卷扬机18之间通过传动机构29进行传动连接。

为确保导向架4和塔架7的平稳性，所述底盘8上设置有对导向架4和塔架7分别进行支撑的斜撑杆30。

为进一步保证下拉的平稳性，防止下拉影响振动锤5振动以及芯桩2的垂直度，本实施例中，所述下拉钢丝绳15的另一端经内侧下定滑轮17和外侧下定滑轮16后固定于送桩器6的竖向连接机构6-2上。

本实施例中，所述提拉卷扬机19位于电动卷扬机18的外侧下方。实际施工时，可根据具体需要，对提拉卷扬机19和电动卷扬机18的布设位置分别进行相应调整。

为进一步提高芯桩2提升和压桩过程中的施工效率和平稳性，所述下拉钢丝绳15中位于送桩器6与外侧下定滑轮16之间的节段呈竖直向布设，所述下拉钢丝绳15中位于所述竖向下拉卷扬机与内侧下定滑轮17之间的节段呈竖直向布设。

本实施例中，所述内侧下定滑轮17位于外侧下定滑轮16的内侧上方。实际施工时，可根据具体需要，对内侧下定滑轮17和外侧下定滑轮16的布设位置分别进行相应调整。

本实施例中，所述内侧下定滑轮17安装于底盘8上。

本实施例中，所述吊架11为呈水平布设的水平支撑架。

所述上部定滑轮的数量为两个，两个所述上部定滑轮分别为安装于吊架11内侧上方的内侧上定滑轮13和安装于吊架11外侧上方的外侧上定滑轮14；所述吊架11外端伸出至导向架4外侧，所述吊架11外端伸出至导向架4外侧的节段为架体外伸段，所述外侧上定滑轮14安装于所述架体外伸段上方；所述动滑轮12和所述送压桩设备均位于所述架体外伸段下方，所述内侧上定滑轮13位于所述竖向提升卷扬机上方。本实施例中，所述提放钢丝绳10中位于外侧上定滑轮14与动滑轮12之间的节段呈竖直向布设。

实际施工时，可根据具体需要，对所采用所述上部定滑轮的数量、内侧上定滑轮13和外侧上定滑轮14的布设位置以及内侧下定滑轮17和外侧下定滑轮16的布设位置进行相应调整，实际安装非常简便。

步骤306中进行压桩时，启动振动锤5(具体为电动振动锤)和电动卷扬机18，利用所述一体化加芯桩机的自重，使芯桩2在振动状态下下沉，平稳连续不间断地加压芯桩2，完成压桩过程。当芯桩2的设计较长为多节式时，相邻的芯桩节段之间采用在预留的孔洞插入镀锌钢管并灌入水泥浆的方式连接，芯桩2的桩身垂直度中心偏差小于5mm。

压桩过程中密切观察桩机情况及沉桩情况，确定芯桩2贯入的阻力值及相对应的贯入速度，并认真记录。出现异常情况，应停止压入，待处理正常后继续加压下沉，直至芯桩2的顶面与原地面平齐。

所述振动锤5的激振力20kN～50kN.本实施例中，对芯桩2进行安装前，将桩帽安装在芯桩2顶部；下沉芯桩3时，启动振动锤5的振动器，下沉速度一般控制在2m/min～5m/min。因而，步骤306中进行压桩时，所述芯桩2的下沉速度为2m/min～5m/min。

插入预制芯桩2的复打作用和扩头作用，在成桩过程中，水泥浆与桩周土的扩散、共生作用加固了地基。施工成型的所述水泥混凝土芯桩不仅发挥了水泥搅拌桩所承受的侧摩阻力和端阻力，而且增加了芯桩2与水泥搅拌桩1的侧摩阻力和端阻力，变柔性桩为刚性柔性结合桩，加固后复合地基的承载力大幅度提高。

本实施例中，所述提压桩设备的数量为两个，两个所述提压桩设备对称布设于导向架4的左右两侧。图2中两个所述提压桩设备相重叠，实际操作时，两个所述提压桩设备对称布设于所下压芯桩2的左右两侧，因而能进一步提高压桩的平稳性和有效性，进一步保证芯桩2的垂直度。

本实施例中，对芯桩2的长度进行调整，芯桩2的长度小于水泥搅拌桩1的长度，芯桩2的长度只需保证承担荷载的作用即可，这样在芯桩2承担荷载的同时，能充分发挥水泥搅拌桩1的作用，避免了浪费，又减少了芯桩2预制的规格尺寸，便于芯桩2的预制和现场施工。

本实施例中，步骤三中进行桩基加固时，由先至后对多根所述水泥混凝土加芯桩分别进行施工；

多根所施工水泥混凝土加芯桩呈均匀布设；所述送桩器6与所述搅拌桩机的钻杆9之间的水平间距与相邻两个所施工水泥混凝土加芯桩之间的间距相同；

步骤303中进行桩机移位时，将所述一体式加芯桩机的送桩器6移动至步骤302中所述水泥搅拌桩1的正上方，同时使所述一体式加芯桩机中所述搅拌桩机的钻杆9位于下一个所施工水泥混凝土加芯桩的桩位正上方。

并且，为进一步提高施工效率，步骤303中桩机移位完成后至步骤306中压桩完成前，采用所述搅拌桩机对下一个所施工水泥混凝土加芯桩的水泥搅拌桩1进行施工。

同时，如图2所示，所述一体化加芯桩机还包括固定于压桩平台3外侧的抗拔连杆22，所述抗拔连杆22呈水平布设，所述抗拔连杆22内端固定在压桩平台3上且其外端通过固定拉绳23与已施工成型水泥混凝土加芯桩的芯桩2顶部连接。这样，能进一步提高所述一体化加芯桩机的稳定性，确保压桩过程的平稳性和高效性。

结合图3、图4和图5，步骤一中进行芯桩预制时，在预制台座31上对多根所述芯桩2分别进行预制；预制成的多根所述芯桩2由下至上分多层进行布设，每层所述芯桩2中包括M根由左至右布设于同一水平面上的芯桩2，M根布设于同一水平面上的芯桩2组成一个芯桩层，多个所述芯桩层由下至上布设且其结构和尺寸均相同；其中M为正整数且M≥3；所述芯桩2的横截面为方形；

对多根所述芯桩2进行预制时，采用芯桩预制模板进行分层预制；所述芯桩预制模板包括对M个布设于同一水平面上的芯桩2同步进行成型施工的组合钢模板，所述组合钢模板位于预制台座31的正上方；

所述组合钢模板包括多个呈平行布设的纵向钢板33和两个将多个所述纵向钢板33连接为一体的端头模板34，所述端头模板34与纵向钢板33呈垂直布设；所述预制台座31、纵向钢板33和端头模板34均呈水平布设，多个所述纵向钢板33均布设于同一水平面上，两个所述端头模板34均布设于同一水平面上；所述预制台座31为长方形且其长度不小于芯桩2的长度，所述纵向钢板33沿预制台座31的长度方向布设，两个所述端头模板34分别布设在预制台座31的前后两端上方；所述纵向钢板33和端头模板34均呈竖直向布设且二者均支撑于预制台座31上，所述纵向钢板33和端头模板34的高度不小于芯桩2的厚度；每个所述纵向钢板33的前后两端均与一个所述端头模板34紧固连接，多个所述纵向钢板33均卡装于两个所述端头模板34之间；多个所述纵向钢板33的高度均相同，两个所述端头模板34的高度相同；所述端头模板34的高度大于纵向钢板33的高度，每个所述纵向钢板33的前后两端均为能插装入端头模板34内的插头，所述端头模板34上开有多个供所述插头插装的插装孔；左右相邻两个所述纵向钢板33与预制台座31和两个所述端头模板34均围成对一个所述芯桩2进行成型施工的成型腔；

采用芯桩预制模板进行分层预制时，过程如下：

步骤a、台座隔离膜铺设：在预制台座31上平铺一层台座隔离膜38；

步骤b、芯桩预制：由下至上对多个所述芯桩层分别进行预制，过程如下：

步骤b1、最底部芯桩层预制：将所述组合钢模板放置于步骤a中平铺有台座隔离膜38的预制台座31上，再采用所述组合钢模板对位于最底部的一个所述芯桩层中的M个所述芯桩2分别进行预制，并在预制成型的所述芯桩层上平铺一层所述桩间隔离膜39；

步骤b2、上一个芯桩层预制：将所述组合钢模板竖直向上平移至上一个所述芯桩层的预制位置处，再采用所述组合钢模板对上一个所述芯桩层中的M个所述芯桩2分别进行预制，并在预制成型的所述芯桩层上平铺一层所述桩间隔离膜39；

步骤b3、一次或多次重复步骤b2，直至完成位于最上部的一个所述芯桩层的预制过程。

其中，所述芯桩层的预制位置处即为该芯桩层的布设位置。

本实施例中，所述芯桩预制模板还包括带动所述组合钢模板进行上下移动的模板升降装置，所述模板升降装置包括两个对端头模板34进行竖向升降的横向升降装置，每个所述横向升降装置均支撑于一个所述端头模板34的正下方；

步骤b2中将所述组合钢模板竖直向上平移至上一个所述芯桩层的布设位置处时，采用所述模板升降装置将所述组合式钢模板竖直向上顶升至上一个所述芯桩层的预制位置处，并利用下一个已预制成型的所述芯桩层作为底部成型模板，因而实际操作非常简便，并且能有效保证所述组合钢模板升降的平稳性。

本实施例中，所述台座隔离膜38和桩间隔离膜39均为塑料薄膜。

如图4所示，每个所述横向升降装置均包括多个沿端头模板34的长度方向由前至后布设于同一竖直面上的顶升千斤顶10。

本实施例中，所述顶升千斤顶10的数量为四个。实际使用时，可根据具体需要，对顶升千斤顶10的数量和各顶升千斤顶10的布设位置分别进行相应调整。

多个所述纵向钢板33中位于最左侧的纵向钢板33为左侧钢板，多个所述纵向钢板33中位于最右侧的纵向钢板33为右侧钢板。实际使用时，也可以在所述左侧钢板和右侧钢板的正下方分别布设一个或多个千斤顶。

为控制简便，所述顶升千斤顶10为由升降控制器进行控制的数控千斤顶，所述组合钢模板上装有对其升降高度进行实时检测的高度检测单元，所述高度检测单元与所述升降控制器连接。

本实施例中，所述预制台座31为混凝土座。

所述预制台座31的厚度为12cm～18cm。本实施例中，所述预制台座31的厚度为15cm。实际施工时，可根据具体需要，对预制台座31的厚度进行相应调整。

所述纵向钢板33的板厚由前至后均相同或由前至后逐渐增大。本实施例中，所述芯桩2的横截面尺寸由前至后均相同，因而纵向钢板33的板厚由前至后均相同。

实际使用时，当芯桩2的横截面尺寸由前至后逐渐缩小时，则所述纵向钢板33的板厚由前至后逐渐增大，因而实际操作非常简便。

本实施例中，所述组合钢模板还包括多道由前至后布设的横肋35，多道所述横肋35均与端头模板34呈平行布设且其均布设在同一水平面上；

所述横肋35呈水平布设且其位于纵向钢板33上方，每道所述横肋35与多个所述纵向钢板33均紧固连接。

实际施工时，相邻两道所述横肋35之间的间距为55cm～65cm。

本实施例中，每道所述横肋35与多个所述纵向钢板33均通过竖向连接件36紧固连接。

为连接简便、可靠，每道所述横肋35为型钢杆件，所述竖向连接件36为钢支撑杆，所述竖向连接件36与横肋35和纵向钢板33之间均焊接固定。

本实施例中，所述横肋35的数量为两道，两道所述横肋35对称布设于纵向钢板33的前后两侧上方。

实际施工时，可根据具体需要，对所述横肋35的数量和各横肋35的布设位置进行相应调整。

本实施例中，两道所述横肋35为供吊装设备吊装的吊装件。因而，能采用吊装设备简便、快速对所述组合钢模板进行移位。

本实施例中，所述纵向钢板33为长方形钢板，所述端头模板34为槽钢且其槽口朝外。

实际使用时，所述组合钢模板的刚度大，不易变形，且施工工效较高。

如图4所示，所述插头插装于端头模板34的两个翼板之间，所述插头的高度与端头模板34的两个翼板之间的净距相同。实际使用时，通过两个所述端头模板34对所有纵向钢板33进行固定和限位，使多个所述纵向钢板33紧固连接为一体，增强所述组合钢模板的整体性，便于所述组合钢模板进行整体升降和移位。

本实施例中，所述纵向钢板33的数量为11个，采用本发明能同步对10个所述芯桩2进行成型施工。实际使用时，可根据具体需要对纵向钢板33的数量以及各纵向钢板33的布设位置进行相应调整。因而，每个所述芯桩层中均包括10个芯桩2。

实际施工时，先在预制台座31上平铺台座隔离膜38，再先采用所述组合式钢模板在预制台座31上对位于最下方的一个所述芯桩层进行预制，获得预制成型的一个所述芯桩层，也可以采用现有预制方法预制成型多个芯桩2，获得位于最下方的一个所述芯桩层。

采用所述组合式钢模板对位于最底部的一个所述芯桩层进行预制时，将所述组合式钢模板水平放置于预先施工成型的预制台座31上，并在纵向钢板33和端头模板34的成型面涂刷机油作为隔离剂即可。本实施例中，所述芯桩2为钢筋混凝土桩且其两端的中心轴线上均设置有纵向通孔，因而所述组合式钢模板放置后，还需在多个所述成型腔内均放置用于成型所述纵向通孔的预埋管道37，所述端头模板34上开有多个分别供预埋管道37安装的管道安装孔。最后，在多个所述成型腔内分别浇筑混凝土，待混凝土终凝后脱模，便获得施工成型的一个所述芯桩层。

待位于最底部的一个所述芯桩层预制完成后，采用所述模板升降装置将所述组合式钢模板竖直向上顶升至上一个所述芯桩层的预制位置处，并在下一个已预制成型的所述芯桩层上平铺桩间隔离膜39，并利用下一个已预制成型的所述芯桩层作为底部成型模板；随后，利用所述组合式钢模板对上一个所述芯桩层进行预制；待上一个所述芯桩层所浇筑混凝土终凝后，采用所述模板升降装置将所述组合式钢模板竖直向上顶升，顶升过程中同步完成脱模过程。如此多次重复，能完成多个所述芯桩层的预制过程，实际操作简便。

本实施例中，所述芯桩2的长度比水泥搅拌桩1的长度小1m，并且芯桩2的桩底必须伸入持力层底不小于1m。

由于芯桩2均为刚性桩，若芯桩2与水泥搅拌桩1的长度相同，则不能充分发挥水泥搅拌桩1的作用。因而，对芯桩2长度进行较小调整，可使芯桩2承担荷载的同时，充分发挥水泥搅拌桩1的作用，避免了浪费，又减少了芯桩2预制的规格尺寸，便于芯桩预制和现场施工。

由上述内容可知，所述芯桩2在预制台座31上分层预制，下层芯桩2作为上层芯桩2的台座，每个预制台座31预制6层～7层周转一次，每层一次预制10根芯桩2。下层芯桩2混凝土初凝后，用顶升千斤顶10将所述组合式钢模板顶起脱模，在下层芯桩2顶面铺设塑料薄膜，并用垫梁将所述组合式钢模板支垫稳定并对下层芯桩2进行覆盖洒水养生，等终凝后进行上层芯桩2预制，每天可周转3次～4次。所述组合式钢模板采用吊车起吊转移。因而，待一个所述芯桩层的所有芯桩2需终凝后，完成一个所述芯桩层的预制过程。

本实施例中，所述预制台座31采用混凝土台座，厚度为15cm。

对芯桩2进行混凝土浇筑之前，将各芯桩2内的钢筋骨架运送预制台座31附近，人工将钢筋骨架安装在所述组合式钢模板内，并在钢筋骨架上安装垫块并确保护层厚度满足要求。混凝土由拌和站集中拌和，混凝土运输车运至小型构件预制场，人工配合入模，插入振动棒振动密实。混凝土振捣时，避免振捣棒接触钢筋和模板。混凝土表面及时收面压光，避免表面出现细小裂纹。

本实施例中，下层芯桩2混凝土初凝后，用顶升千斤顶32将所述组合式钢模板顶起脱模并高于下层芯桩2约5cm～10cm，在下层芯桩2顶面铺设塑料薄膜；再将所述组合式钢模板下落到位，用垫梁将所述组合式钢模板支垫稳定，支垫点不少于4处；随后对下层芯桩2进行覆盖洒水养生，等终凝后进行上层芯桩2预制，每天可周转3～4次。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：采用多根呈竖直向布设的水泥混凝土加芯桩对软土地基(40)进行加固，多根所述水泥混凝土加芯桩的结构均相同；每根所述水泥混凝土加芯桩均包括水泥搅拌桩(1)和由上至下压入水泥搅拌桩(1)内的芯桩(2)，所述芯桩(2)位于水泥搅拌桩(1)的内侧中部，所述芯桩(2)为钢筋混凝土芯桩；

对软土地基(40)进行加固时，包括以下步骤：

步骤一、芯桩预制：对用于加固软土地基(40)的多根所述水泥混凝土加芯桩的芯桩(2)分别进行预制，获得预制成型的多根所述芯桩(2)；

步骤二、芯桩运送：采用运送设备将步骤一中多根所述芯桩(2)均运送至软土地基(40)所处施工区域；

步骤三、地基加固：根据预先设计的软土地基(40)上各根水泥混凝土加芯桩的布设位置，采用一体式加芯桩机对多根所述水泥混凝土加芯桩分别进行施工，多根所述水泥混凝土加芯桩的施工方法均相同；待多根所述水泥混凝土加芯桩均施工完成后，完成软土地基(40)的加固过程；

所述一体式加芯桩机包括对所施工水泥混凝土加芯桩的水泥搅拌桩(1)进行施工的搅拌桩机和将芯桩(2)压入水泥搅拌桩(1)内的压桩设备，所述压桩设备安装在所述搅拌桩机上；所施工水泥混凝土加芯桩由水泥搅拌桩(1)和位于水泥搅拌桩(1)内侧中部的芯桩(2)组成，所述芯桩(2)为钢筋混凝土桩且其与水泥搅拌桩(1)均呈竖直向布设；

所述压桩设备包括压桩平台(3)、对芯桩(2)进行竖向下压且能竖向上下移动的振动锤(5)、安装于压桩平台(3)上且对振动锤(5)进行导向的导向架(4)和安装于振动锤(5)底部的送桩器(6)，所述压桩平台(3)为位于所述搅拌桩机一侧的水平支撑台且其上开有供芯桩(2)竖直下放的通孔，所述压桩平台(3)的内侧固定在所述搅拌桩机的桩架上，所述压桩平台(3)位于导向架(4)下方；所述振动锤(5)和导向架(4)均呈竖直向布设，所述振动锤(5)位于导向架(4)外侧；所述送桩器(6)呈竖直向布设，所述芯桩(2)通过送桩器(6)连接于振动锤(5)下方，所述芯桩(2)顶部与送桩器(6)固定连接，所述芯桩(2)位于送桩器(6)正下方，所述送桩器(6)与振动锤(5)组成送压桩设备；所述导向架(4)上安装有对所述送压桩设备进行竖向提升与竖向下放的竖向提升设备，所述竖向提升设备与所述振动锤(5)连接；

采用所述一体式加芯桩机对任一根所述水泥混凝土加芯桩进行施工时，过程如下：

步骤301、桩机就位：将所述一体式加芯桩机移动至所施工水泥混凝土加芯桩的施工区域，并使所述搅拌桩机的钻杆(9)位于所施工水泥混凝土加芯桩的桩位正上方；

步骤302、水泥搅拌桩施工：采用所述搅拌桩机对所施工水泥混凝土加芯桩的水泥搅拌桩(1)进行施工，获得施工成型的水泥搅拌桩(1)；

步骤303、桩机移位：将所述一体式加芯桩机移动至送桩器(6)位于所施工水泥混凝土加芯桩的桩位正上方；

步骤304、芯桩安装：采用所述竖向提升设备将所述送压桩设备竖直向上提升，直至送桩器(6)底部与压桩平台(3)上部之间的竖向间距大于所施工水泥混凝土加芯桩的芯桩(2)的长度；再将芯桩(2)顶部与送桩器(6)固定连接，并使芯桩(2)呈竖直向布设；

步骤305、芯桩竖直下放：采用所述竖向提升设备对所述送压桩设备与固定于所述送压桩设备下方的芯桩(2)同步进行竖向下放，直至芯桩(2)底部与步骤302中所述水泥搅拌桩(1)接触；

步骤306、压桩：采用所述竖向提升设备继续对所述送压桩设备与固定于所述送压桩设备下方的芯桩(2)同步进行竖向下放，竖向下放过程中采用振动锤(5)对位于其下方的芯桩(2)进行竖向下压，直至芯桩(2)全部压入水泥搅拌桩(1)内。

2.按照权利要求1所述的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：步骤三中所述振动锤(5)内侧中部设置有竖向滑移件，所述导向架(4)的外侧壁上设置有供所述竖向滑移件竖向上下移动的竖向导轨；

所述桩架包括呈竖直向布设的塔架(7)，所述塔架(7)底部支撑于呈水平布设的底盘(8)上；

所述导向架(4)和所述搅拌桩机的钻杆(9)均位于塔架(7)的同一侧，所述钻杆(9)位于导向架(4)与塔架(7)之间；所述送压桩设备位于导向架(4)外侧，所述送压桩设备与钻杆(9)分别布设于导向架(4)两侧；

所述压桩平台(3)位于底盘(8)一侧且其内侧固定于底盘(8)上。

3.按照权利要求1或2所述的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：步骤三中进行桩基加固时，由先至后对多根所述水泥混凝土加芯桩分别进行施工；

多根所施工水泥混凝土加芯桩呈均匀布设；所述送桩器(6)与所述搅拌桩机的钻杆(9)之间的水平间距与相邻两个所施工水泥混凝土加芯桩之间的间距相同；

步骤303中进行桩机移位时，将所述一体式加芯桩机的送桩器(6)移动至步骤302中所述水泥搅拌桩(1)的正上方，同时使所述一体式加芯桩机中所述搅拌桩机的钻杆(9)位于下一个所施工水泥混凝土加芯桩的桩位正上方。

4.按照权利要求3所述的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：步骤303中桩机移位完成后至步骤306中压桩完成前，采用所述搅拌桩机对下一个所施工水泥混凝土加芯桩的水泥搅拌桩(1)进行施工。

5.按照权利要求1或2所述的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：步骤三中所述一体式加芯桩机还包括竖向下放过程中同步对所述送压桩设备进行竖向下拉的竖向下拉装置，所述竖向下拉装置位于所述送压桩设备下方，所述送桩器(6)与所述竖向下拉装置连接，所述竖向提升设备与所述竖向下拉装置组成提压桩设备；

步骤306中采用振动锤(5)对位于其下方的芯桩(2)进行竖向下压过程中，采用所述竖向下拉装置同步对所述送压桩设备进行竖向下拉。

6.按照权利要求5所述的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：所述竖向提升设备包括竖向提升卷扬机、对所述送压桩设备进行竖向提升与竖向下放的提放钢丝绳(10)和安装于导向架(4)上部的吊架(11)，所述吊架(11)位于所述送压桩设备上方；所述吊架(11)上安装有上部定滑轮，所述振动锤(5)的上部安装有动滑轮(12)，所述竖向提升卷扬机安装于导向架(4)的内侧壁上；所述提放钢丝绳(10)一端与所述竖向提升卷扬机连接，所述提放钢丝绳(10)的另一端经所述上部定滑轮和动滑轮(12)后固定于吊架(11)上；

所述竖向提升卷扬机、动滑轮(12)和所述上部定滑轮均布设于同一竖直面上。

7.按照权利要求6所述的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：所述竖向下拉装置包括竖向下拉卷扬机和对所述送压桩设备进行竖向下拉的下拉钢丝绳(15)，所述竖向下拉卷扬机安装于导向架(4)的下部内侧壁上；所述压桩平台(3)上安装有外侧下定滑轮(16)，所述外侧下定滑轮(16)位于导向架(4)的底部外侧，所述导向架(4)的底部内侧布设有内侧下定滑轮(17)，所述下拉钢丝绳(15)的一端与所述竖向下拉卷扬机连接且其另一端经内侧下定滑轮(17)和外侧下定滑轮(16)后固定于送桩器(6)上。

8.按照权利要求6所述的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：所述竖向提升卷扬机和所述竖向下拉卷扬机采用同一个卷扬机且二者均采用电动卷扬机(18)，所述电动卷扬机(18)安装于导向架(4)的下部内侧壁上；

所述提放钢丝绳(10)中与所述竖向提升卷扬机连接的一端为卷扬机连接端，所述下拉钢丝绳(15)中与所述竖向下拉卷扬机连接的一端为卷扬机连接端，所述提放钢丝绳(10)的卷扬机连接端与下拉钢丝绳(15)的卷扬机连接端连接为一体；

所述提放钢丝绳(10)和下拉钢丝绳(15)采用同一根钢丝绳。

9.按照权利要求1或2所述的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：步骤一中进行芯桩预制时，在预制台座(31)上对多根所述芯桩(2)分别进行预制；预制成的多根所述芯桩(2)由下至上分多层进行布设，每层所述芯桩(2)中包括M根由左至右布设于同一水平面上的芯桩(2)，M根布设于同一水平面上的芯桩(2)组成一个芯桩层，多个所述芯桩层由下至上布设且其结构和尺寸均相同；其中M为正整数且M≥3；所述芯桩(2)的横截面为方形；

对多根所述芯桩(2)进行预制时，采用芯桩预制模板进行分层预制；所述芯桩预制模板包括对M个布设于同一水平面上的芯桩(2)同步进行成型施工的组合钢模板，所述组合钢模板位于预制台座(31)的正上方；

所述组合钢模板包括多个呈平行布设的纵向钢板(33)和两个将多个所述纵向钢板(33)连接为一体的端头模板(34)，所述端头模板(34)与纵向钢板(33)呈垂直布设；所述预制台座(31)、纵向钢板(33)和端头模板(34)均呈水平布设，多个所述纵向钢板(33)均布设于同一水平面上，两个所述端头模板(34)均布设于同一水平面上；所述预制台座(31)为长方形且其长度不小于芯桩(2)的长度，所述纵向钢板(33)沿预制台座(31)的长度方向布设，两个所述端头模板(34)分别布设在预制台座(31)的前后两端上方；所述纵向钢板(33)和端头模板(34)均呈竖直向布设且二者均支撑于预制台座(31)上，所述纵向钢板(33)和端头模板(34)的高度不小于芯桩(2)的厚度；每个所述纵向钢板(33)的前后两端均与一个所述端头模板(34)紧固连接，多个所述纵向钢板(33)均卡装于两个所述端头模板(34)之间；多个所述纵向钢板(33)的高度均相同，两个所述端头模板(34)的高度相同；所述端头模板(34)的高度大于纵向钢板(33)的高度，每个所述纵向钢板(33)的前后两端均为能插装入端头模板(34)内的插头，所述端头模板(34)上开有多个供所述插头插装的插装孔；左右相邻两个所述纵向钢板(33)与预制台座(31)和两个所述端头模板(34)均围成对一个所述芯桩(2)进行成型施工的成型腔；

采用芯桩预制模板进行分层预制时，过程如下：

步骤a、台座隔离膜铺设：在预制台座(31)上平铺一层台座隔离膜(38)；

步骤b、芯桩预制：由下至上对多个所述芯桩层分别进行预制，过程如下：

步骤b1、最底部芯桩层预制：将所述组合钢模板放置于步骤a中平铺有台座隔离膜(38)的预制台座(31)上，再采用所述组合钢模板对位于最底部的一个所述芯桩层中的M个所述芯桩(2)分别进行预制，并在预制成型的所述芯桩层上平铺一层所述桩间隔离膜(39)；

步骤b2、上一个芯桩层预制：将所述组合钢模板竖直向上平移至上一个所述芯桩层的预制位置处，再采用所述组合钢模板对上一个所述芯桩层中的M个所述芯桩(2)分别进行预制，并在预制成型的所述芯桩层上平铺一层所述桩间隔离膜(39)；

步骤b3、一次或多次重复步骤b2，直至完成位于最上部的一个所述芯桩层的预制过程。

10.按照权利要求9所述的一种基于水泥混凝土加芯桩的软土地基加固方法，其特征在于：所述芯桩预制模板还包括带动所述组合钢模板进行上下移动的模板升降装置，所述模板升降装置包括两个对端头模板(34)进行竖向升降的横向升降装置，每个所述横向升降装置均支撑于一个所述端头模板(34)的正下方；

步骤b2中将所述组合钢模板竖直向上平移至上一个所述芯桩层的布设位置处时，采用所述模板升降装置将所述组合式钢模板竖直向上顶升至上一个所述芯桩层的预制位置处，并利用下一个已预制成型的所述芯桩层作为底部成型模板。