CN109763485B - 一种便于施工的排水型预制桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于施工的排水型预制桩及其施工方法，设计要点在于，包括：内部桩体、外部壳体、桩尖；外部壳体分为：突起部、匹配部，匹配部与内部桩体的形状适配，外部壳体设置有若干竖向延伸的突起，外部壳体的突起与内部桩体之间形成的突起空间作为竖向排水通道；突起部上设置有若干透水孔，以便使得水分从突起部渗入突起空间中；内部桩体的下部设置有桩尖，内部桩体的下部设置有环状的突出台；桩尖为圆锥形体，其上部设置有与径向突出台匹配的环形凹槽，在桩尖的外部设置有斜向上升的螺旋状凸起。采用本申请的便于施工的排水型预制桩及其施工方法，能够在地震工况下起到防止桩周土体发生液化的作用；且在易于施工。

Description

一种便于施工的排水型预制桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及岩土、建筑、桩基等领域，具体涉及一种便于施工的排水型预制桩及其施工方法。

背景技术

CN206655217U公开了一种预制混凝土排水桩，包括预制透水混凝土管，预制透水混凝土管顶部开有溢流槽，溢流槽的底部连通有竖直的排水通道，排水通道与外界连通，预制透水混凝土管外部套有混凝土套筒，混凝土套筒底部为斜面，预制透水混凝土管内部安装有预制混凝土桩芯，预制混凝土桩芯底部一体成型有圆锥形的芯尖，芯尖顶部的直径大于预制透水混凝土管的内径，芯尖上通过胡蝶合页连接有安装板。

CN205382480U，公开了一种抗液化排水预制混凝土方桩。采用在预制混凝土方桩的侧面对称设置竖向空腔,用带孔铝合金扣板围合,带孔区域外包滤水型土工织物。解决了液化地基土加固过程中散体材料桩强度不足、刚性桩不能排水的局限

CN107604929A公开了一种集排水防液化抗滑桩及施工方法由钢管混凝土桩、钢筋混凝土底墩、环形集水铁箱、透水混凝土筒桩、反滤网、抽水管和手提抽水泵组成；环形集水铁箱套在钢管混凝土桩外，放置于钢筋混凝土底墩上，环形集水铁箱再浇筑透水混凝土筒桩；反滤网套入透水混凝土筒桩；抽水管预埋在透水混凝土筒桩内，且插入环形集水铁箱底部；手提抽水泵安装在桩体顶部，与抽水管连接。

CN205088671U公开了一种预制混凝土排水桩，适用于覆盖层基础抗液化处理。本实用新型包括预制透水混凝土管，预制透水混凝土管的管内固定设有与其相适配的预制钢筋混凝土桩芯，预制钢筋混凝土桩芯的下端固定设有桩尖，桩尖位于预制透水混凝土管的管外。本实用新型采用预制常态钢筋混凝土外包透水混凝土的方式，提高预制混凝土排水桩桩身强度和桩尖强度，在保持透水混凝土桩透水特性的同时，又可像普通预制混凝土桩一样直接沉桩，简化了施工工序和施工难度，提高了施工效率，还节约了沉管或造孔的费用，提高了施工质量。

上述文献说明：为了防液化，在桩基内设置：竖向排水管-抽水泵(负压)，以便在地震时，将水抽出，从而达到防液化的目的。不同之处，在于将液化土层中的水流入到竖向排水管中的设计不同。

而类似的在桩基上设置竖向管的设计，也可用于处理软土地基。

如：CN102995622A公开了一种用于处理液化地基的套管排水端承桩及施工方法。桩体由塑料内管、塑料外管、盲沟、混凝土、土工布组成。套管桩为端承桩，采用钻机钻孔将包裹土工布的塑料外管打入地基持力层，在塑料外管内侧放入直径比外管略小的环形排水盲沟，形成竖直排水通道，再在环形排水盲沟内侧放入塑料内管，在塑料内管内部浇筑混凝土成桩；在桩顶沿水平方向铺设碎石垫层，形成水平方向的排水通道。本发明提高了相等混凝土用量情况下桩的承载力，应用范围广，适用于一般软弱地基、液化地基的处理，在地基液化时提供了水平、竖向排水通道，降低了地基液化的可能性，结构合理，成桩效果好，造价低廉，施工方便，达到了地基处理、抗震加固的作用。

JPS5526378A公开了一种空心桩，在桩壁上设置孔，将空心桩包上透水材料后打入基土中，在空心桩中装有水管，用抽水泵将渗入桩中的水抽出，提高软土地基固结的速度。

从上述文献可知，桩基中设置竖向的抽水管、然后连接水泵，将水分抽走，是处理软土地基、液化地基是有效的一种设计；其区别主要是，抽水管设置在桩的内部(空心桩)、内外桩之间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于施工的排水型预制桩及其施工方法。

本申请的方案如下：

一种便于施工的排水型预制桩，包括：内部桩体、外部壳体、桩尖；

内部桩体为预制钢筋混凝土，；

外部壳体分为：突起部、匹配部，匹配部与内部桩体的形状适配，外部壳体设置有若干竖向延伸的突起，外部壳体的突起与内部桩体之间形成的突起空间作为竖向排水通道；突起部上设置有若干透水孔，以便使得水分从突起部渗入突起空间中；

匹配部与内部桩体接触使得外部壳体与内部桩体共同受力；

外部壳体的突起部均匀设置；

在每个突起空间中设置有抽水管，若干抽水管与主管连接，然后主管再连接到水泵，使得抽水管产生一定的真空度，将突起空间中的水分抽走；

内部桩体的下部设置有桩尖，内部桩体的下部设置有环状的突出台；桩尖为圆锥形体，其上部设置有与径向突出台匹配的环形凹槽，环状的突出台插入到环形凹槽中；

桩尖与内部桩体相互独立，桩尖的横截面范围大于内部桩体以及外部壳体的横截面范围；

在桩尖的外部设置有斜向上升的螺旋状凸起。

进一步，外部壳体采用钢管。

进一步，内部桩体的形状为圆形或者方形。

进一步，所述环状的突出台沿着内部桩体的长度方向设置多个，环形凹槽的数量沿着桩尖5的数量也为多个，且环状的突出台的数量与环形凹槽的数量相同。

进一步，还包括：桩帽，桩帽的横截面范围大于内部桩体以及外部壳体的横截面范围；外部壳体2的顶端插入到桩帽中，以密封外部壳体的顶端。

进一步，突起部2-1的横截面为弧状。

进一步，在外部壳体2的突起部2-1的外侧设置有反滤网或者透水土工布。

进一步，突起部的横截面为弧状。

进一步，在外部壳体的突起部的外侧设置有反滤网或者透水土工布。

进一步，环状的突出台的横截面范围大于矩形的内部桩体的横截面范围。

一种便于施工的排水型预制桩，包括以下施工步骤：

(1)找平现场，然后将预制桩打入土中：在锤击的过程中，桩尖转入土中；

(2)安装抽水管以及抽水泵；

(3)然后在桩顶上施工桩帽；

(4)待桩帽施工完成后，开启抽水泵，进行抽水；

(5)最后，对抽水管进行密封、且抽水管中存留有一定的真空度。

本发明的优点在于：

第一，实施例一在力学上实质上是一种钢管混凝土桩，即外部壳体参与受力，能够提高桩基的竖向承载力。

第二，实施例一的主要构思之一是，通过设置突起部，使得桩基与土体接触的面积增大，对于液化地基而言，在地震产生超孔隙水压力时，能够通过透水孔进入到突起部中，进而防止土体在地震作用下液化；对于软土地基而言，可以通过抽出突起部(竖向的突起部构成了竖向排水通道)中的水分，加快排水，提高固结。

第三，通过设置突起部，使得桩基与土体接触的面积增大，还可以增强桩的侧摩阻力，进而提高桩的竖向承载力。即，采用突起的设计，除了可以起到处理液化地基、软土地基的作用，还可以提高竖向承载力。

第四，由于设置突起部，也增加了打桩的难度；因此，采用了桩尖与内部桩体分开的设计，且在桩尖上设置螺旋形凸起(可采用分段式的螺旋形凸起)，以便在打桩时，使得桩尖能够转动钻入途中，便于施工。

第五，由于桩尖在锤击时转动，会带动内部的桩体以及外部壳体2转动；实施例一中的的外壳径向设置有若干突起部2-1，会对上述内部的桩体以及外部壳体2转动提高反力。

第六，由于桩尖在锤击时转动，会带动内部的桩体以及外部壳体2转动，虽然实施例一中的外壳外部设置有若干突起部2-1，降低了桩体转动的可能性，然而，矩形桩本身较圆形桩更加难以转动，因此，实施例二的设计更佳。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是实施例一的外部壳体的设计图。

图2是实施例一的外部壳体的突出部与内部桩体的放大图。

图3是实施例一的突起空间与抽水管的设计示意图。

图4是实施例一的预制桩的设计图。

图5是实施例一的桩尖的设计图。

图6是实施例二的外部壳体的设计图。

图7是实施例二的内部桩体与环形的突出台的横截面设计图。

具体实施方式

实施例一：一种自排水预制桩，包括：内部桩体1、外部壳体2；内部桩体1为预制钢筋混凝土，其形状为圆形。

外部壳体2分为：突起部2-1、匹配部2-2，匹配部2-2与内部桩体1的形状适配，在外部壳体2设置有若干竖向延伸的突起2-1，外部壳体2的突起2-1与内部桩体1之间形成的突起空间3作为竖向排水通道。

突起部2-1上设置有若干透水孔2-2，以便使得水分从突起部2-1渗入突起空间3中；

匹配部2-2与内部桩体1接触。

外部壳体2的突起部2-1均匀设置。

在每个突起空间中设置有抽水管4，抽水管4与抽水泵连接，使得抽水管4产生一定的真空度，将突起空间3中的水分抽走。

外部壳体2采用钢，与内部桩体1粘结在一起。

还包括：内部桩体1的下部设置有桩尖5，内部桩体1的下部设置有环状的突出台1-1；桩尖5为圆锥形体，其上部设置有与径向突出台1-1匹配的环形凹槽5-1，环状的突出台1-1插入到环形凹槽5-1中。

所述环状的突出台1-1沿着内部桩体的长度方向设置多个，对应的，环形凹槽5-1的数量沿着桩尖5的数量也为多个。

桩尖5与内部桩体相互独立，桩尖的横截面范围大于内部桩体1以及外部壳体2的横截面范围。

在桩尖的外部设置有斜向上升的螺旋状凸起5-2；在打桩过程中，土体对于桩尖的螺旋状凸起有反作用力，由于螺旋状凸起是倾斜设置的，反作用力有使得螺旋状转动(类似于锤击螺丝)；即，在打桩过程中，桩尖能够转动，使得其能够更易于施工；同时由于螺旋凸起的存在，也提高了桩基的抗拔承载力。

进一步，还包括：桩帽6，桩帽的横截面范围大于内部桩体1以及外部壳体2的横截面范围；若干抽水管4与主管连接，然后主管再连接到水泵。

进一步，突起部2-1的横截面为弧状。

进一步，在外部壳体2的突起部2-1的外侧设置有反滤网或者透水土工布。

实施例一的抽水设计仍然采用：水泵-抽水管的设计；其不同点在于：

第一，实施例一在力学上实质上是一种钢管混凝土桩，即外部壳体参与受力，能够提高桩基的竖向承载力。

第二，实施例一的主要构思之一是，通过设置突起部，使得桩基与土体接触的面积增大，对于液化地基而言，在地震产生超孔隙水压力时，能够通过透水孔进入到突起部中，进而防止土体在地震作用下液化；对于软土地基而言，可以通过抽出突起部(竖向的突起部构成了竖向排水通道)中的水分，加快排水，提高固结。

第三，通过设置突起部，使得桩基与土体接触的面积增大，还可以增强桩的侧摩阻力，进而提高桩的竖向承载力。即，采用突起的设计，除了可以起到处理液化地基、软土地基的作用，还可以提高竖向承载力。

第四，由于设置突起部，也增加了打桩的难度；因此，采用了桩尖与内部桩体分开的设计，且在桩尖上设置螺旋形凸起(可采用分段式的螺旋形凸起)，以便在打桩时，使得桩尖能够转动钻入途中，便于施工。

第五，由于桩尖在锤击时转动，会带动内部的桩体以及外部壳体2转动；实施例一中的的外壳径向设置有若干突起部2-1，会对上述内部的桩体以及外部壳体2转动提高反力。

实施例二：如图6-7所示，内部桩体1为矩形，外部壳体2的轮廓也为矩形，外部壳体2分为：突起部2-1、匹配部2-2，匹配部2-2与内部桩体1的形状适配，在外部壳体2设置有若干竖向延伸的突起2-1，外部壳体2的突起2-1与内部桩体1之间形成的突起空间3作为竖向排水通道；突起部2-1上设置有若干透水孔2-2，以便使得水分从突起部2-1渗入突起空间3中；匹配部2-2与内部桩体1接触；外部壳体2的突起部2-1在矩形的每边均设置多个；

在内部桩体1的下部设置有桩尖5，内部桩体1的下部设置有环状(闭合)的突出台1-1；环状的突出台1-1的横截面范围大于矩形的内部桩体1的横截面范围；

桩尖5的设计同实施例一。

实施例二，是将上述构思应用与矩形的预制桩上，由于桩尖在锤击时转动，会带动内部的桩体以及外部壳体2转动，虽然实施例一中的外壳外部设置有若干突起部2-1，降低了桩体转动的可能性，然而，矩形桩本身较圆形桩更加难以转动，因此，实施例二的设计更佳。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (9)

1.一种便于施工的排水型预制桩，包括：内部桩体、外部壳体、桩尖；

内部桩体为预制钢筋混凝土；

其特征在于，外部壳体分为：突起部、匹配部，匹配部与内部桩体的形状适配，外部壳体设置有若干竖向延伸的突起，外部壳体的突起与内部桩体之间形成的突起空间作为竖向排水通道；突起部上设置有若干透水孔，以便使得水分从突起部渗入突起空间中；

匹配部与内部桩体接触使得外部壳体与内部桩体共同受力；

外部壳体的突起部均匀设置；

在每个突起空间中设置有抽水管，若干抽水管与主管连接，然后主管再连接到水泵，使得抽水管产生一定的真空度，将突起空间中的水分抽走；

内部桩体的下部设置有桩尖，内部桩体的下部设置有环状的突出台；桩尖为圆锥形体，其上部设置有与径向突出台匹配的环形凹槽，环状的突出台插入到环形凹槽中；

桩尖与内部桩体相互独立，桩尖的横截面范围大于内部桩体以及外部壳体的横截面范围；

在桩尖的外部设置有斜向上升的螺旋状凸起。

2.如权利要求1所述的排水型预制桩，其技术特征在于，外部壳体采用钢管。

3.如权利要求1所述的排水型预制桩，其技术特征在于，内部桩体的形状为圆形或者矩形。

4.如权利要求1所述的排水型预制桩，其技术特征在于，所述环状的突出台沿着内部桩体的长度方向设置多个，环形凹槽的数量沿着桩尖5的数量也为多个，且环状的突出台的数量与环形凹槽的数量相同。

5.如权利要求1所述的排水型预制桩，其技术特征在于，还包括：桩帽，桩帽的横截面范围大于内部桩体以及外部壳体的横截面范围；外部壳体的顶端插入到桩帽中，以密封外部壳体的顶端。

6.如权利要求1所述的排水型预制桩，其技术特征在于，突起部的横截面为弧状。

7.如权利要求1所述的排水型预制桩，其技术特征在于，在外部壳体的突起部的外侧设置有反滤网或者透水土工布。

8.如权利要求3所述的排水型预制桩，其技术特征在于，内部桩体的形状为矩形，环状的突出台的横截面范围大于矩形的内部桩体的横截面范围。

9.如权利要求1所述的一种便于施工的排水型预制桩的施工方法，包括以下施工步骤：

(1)找平现场，然后将预制桩打入土中：在锤击的过程中，桩尖转入土中；

(2)安装抽水管以及抽水泵；

(3)然后在桩顶上施工桩帽；

(4)待桩帽施工完成后，开启抽水泵，进行抽水；

(5)最后，对抽水管进行密封、且抽水管中存留有一定的真空度。

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