CN109914392A - 上节排水下节不排水组合型预制管桩及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上节排水下节不排水组合型预制管桩及施工方法。预制管桩分为上下两节，上节预制管桩侧壁开有孔，孔呈阵列分布；下节预制管桩侧壁不开孔；将预制管桩分别套上土工织物，先将下节预制管桩植入设计深度，再将上节预制管桩植入不开孔管桩上方，二者通过接桩的方法连接；桩周土中的水经过土工织物由上节预制管桩开孔渗透进入内管后进行排水；待排水固结后，将土工织物刺破，桩周土经预制管桩开孔进入内管；从预制管桩顶部向内管继续灌入桩周土，待平整后回填碎石垫层及格栅。本发明不仅具有开孔管桩的省材料、承载力高、处理软土地基用时短等优点，还可以有效解决在加固深度较大地区开孔管桩过长会使桩身强度损失的问题。

Description

上节排水下节不排水组合型预制管桩及施工方法

技术领域

本发明属于一种管桩及其施工方法，特别涉及土木工程施工技术领域的一种上节排水下节不排水组合型预制管桩及施工方法。

背景技术

随着我国综合国力和经济实力的提升，我国在基础设施方面建设方面取得了飞速的发展，尤其是东部沿海地区经济发达，吸引力大批企业入驻，但由于土地资源有限且大部分是性质不好的软土，因此如何经济有效的处理软土地基成为了设计者不能绕过的问题，尤其是以环渤海湾经济带、长江三角洲、珠江三角洲这些普遍存在于软弱土环境中的沿海产业聚集区为典型代表。现常用的柔性桩复合地基虽然造价低廉但是桩身强度低，加固深度有限；刚性桩桩身强度高，加固深度大但是费用高。而现在新开发的现浇混凝土大直径管桩(PCC桩)虽然结合了以上两种桩的优点，但是又存在施工过程产生泥浆污染，施工效率不高等缺点。单独使用开孔管桩虽然能解决上述大部分问题，但由于开孔桩长度过长会使桩体强度不足，在加固深度较深的软土地区使用过长的开孔桩会面临桩身强度缺失的情况。

因此开发一种能够拥有开孔预制管桩的优点并不降低桩体强度的管桩及其施工方法具有重要的意义。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种可以兼顾开孔桩加快排水兼提升摩阻力等优点并且以不损桩体强度为前提的预制管桩及其施工方法，从而能够实现有效提高桩基承载力以及施工效率的目的。

本发明的技术方案如下：

一、一种上节排水下节不排水组合型预制管桩，

本发明包括两节预制管桩，分别为上节预制管桩和下节预制管桩，上节预制管桩和下节预制管桩通过接桩方式上下相互连接；上节预制管桩沿轴向和桩壁周面周向阵列布置有开孔，即开孔沿桩身表面的横向纵向规则排布；下节预制管桩桩壁周面未开孔；两节预制管桩外周面均套有用于提高预制管桩承载力的土工织物，在上节预制管桩开孔处所对应土工织物均被刺破后形成有小孔；两节预制管桩内部均灌注有桩周土，通过开孔和土工织物的结合进行固结排水和提高承载力。

所述开孔满足以下关系：沿上节预制管桩轴向相邻的两个开孔之间间距h≥5φ，桩壁周面沿径向方向的开孔数n≤6，预制管桩的外径D≥10φ，φ表示开孔的孔径。

所述上节预制管桩和下节预制管桩均采用混凝土制成。

所述预制管桩长度根据设计改变。

所述土工织物采用无纺土工布。

通过开孔和土工织物的结合进行固结排水和提高预制管桩承载力。

二、一种上节排水下节不排水组合型预制管桩的施工方法

包括如下步骤：

第一步：在上节预制管桩和下节预制管桩外周面均套上土工织物。

第二步：将下节预制管桩植入软土中，再将上节预制管桩植入下节预制管桩上方，然后采用接桩的方法连接上节预制管桩和下节预制管桩，采用接桩的方法连接上节预制管桩和下节预制管桩，使得下节预制管桩顶端与上节预制管桩底端相连接。

第三步：上节预制管桩顶部进行水泥封口后在顶部形成水泥封盖，真空管穿过水泥封盖插入至上节预制管桩内部，与真空管相连的抽真空泵对上节预制管桩内部进行抽真空，由于上节预制管桩孔内外的压差，预制管桩外周的桩周土中的水经土工织物后通过上节预制管桩周面的开孔渗透进入管内，实现预制管桩外周桩周土的排水，加速桩周软土的固结。

第四步：预制管桩外周桩周土排水固结后，停止抽真空，从上节预制管桩顶部伸入工具将位于开孔处的土工织物刺破，桩周土经上节预制管桩开孔进入管内，预制管桩外周的桩周土整体高度下降，桩侧摩阻力增加，缓和挤土效应。

第五步：拆除水泥封盖，从上节预制管桩顶部向管内灌入桩周土使桩周土表面与预制管桩管口平齐，在插入预制管桩的土体表面回填碎石垫层及格栅，直至回填后的碎石垫层及格栅高度与设计标高相同。

作为软弱土地基处理复合地基中的现有桩基，一般是以摩擦桩为主，单桩承载力以桩侧摩阻力为主。因此要提高桩的承载力，必须尽量提高基桩表面积。对于加固深度较浅的地区，单独使用开孔桩就可以达到要求，但对于加固深度较深的不良地质区域，大尺度的开孔桩可能面临桩身强度不足的问题。而本发明提出的用于软粘土处理的排水多功能预制管桩可以有效解决这个问题，本发明的这种预制管桩上部使用开孔桩，能有效加速软土的排水固结，处理不良地层，并且在下部连接有不开孔桩，极大提高了桩身整体强度。并且一般开孔管桩的加固影响深度也就15m左右，如此施工也不会对上部软土固结产生不利影响。

本发明的有益效果：

(1)本发明在上节预制管桩桩身开孔的设计加速了桩周土体排水固结，节省了工期；在植入过程中桩周软土经过挤压，孔隙水可由预制管桩侧面孔洞进入内管达到固结排水的效果，排水固结结束后又通过钢丝钩刺破土工织物，桩周土从周围经过孔洞进入预制管桩内，增加了桩的侧摩阻力。

(2)本发明的下节预制管桩不开孔有效改善了开孔桩身强度损失的问题，通过接桩的方式连接两节预制管桩有效解决了在加固深度较大地区开孔管桩过长会使桩身强度损失的问题。

(3)本发明结构简单、施工速度快周期短，在抢险工程中可以达到高效、快速的结果，且在施工时无噪音和泥浆污染，对地面扰动小。

(4)本发明由于使用开孔管桩，所以与全部使用不开孔管桩相比，节约了混凝土，有效节省了工程费用。

附图说明

图1是本发明预制管桩的结构示意图。

图2是两节预制管桩套上土工织物的结构示意图。

图3是上节预制管桩植入后示意图。

图4是下节预制管桩植入后与上节预制管桩接桩后示意图。

图5是预制管桩植入后排水过程示意图。

图6是桩周土进入预制管桩以增加摩阻力的过程示意图。

图7是回填碎石垫层及格栅后的结构示意图。

图中：0、管桩结构，1、上节预制管桩，2、下节预制管桩，3、开孔，4、土工织物，5、抽真空泵，6、水泥封盖，7、真空管，8、接桩处，9、桩周土，10、碎石垫层及格栅。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的管桩结构0包括两节预制管桩，分别为上节预制管桩1和下节预制管桩2，上节预制管桩1和下节预制管桩2通过接桩方式上下相互连接在中间形成接桩处8；上节预制管桩1沿轴向和桩壁周面周向阵列布置有开孔3，即开孔3沿桩身表面的横向纵向规则排布；下节预制管桩2桩壁周面未开孔；两节预制管桩外周面均套有用于提高预制管桩承载力的土工织物4，在上节预制管桩1开孔3处所对应土工织物4均被刺破后形成有小孔；两节预制管桩内部均灌注有桩周土9。

本发明的实施例如下：

第一步：如图2所示，在上节预制管桩1和下节预制管桩2外周面均套上土工织物4。

第二步：如图3所示，将下节预制管桩2植入设计深度中。

第三步：如图4所示，将上节预制管桩1植入设计深度，采用接桩的方法连接上节预制管桩1和下节预制管桩2，使得下节预制管桩2顶端与上节预制管桩1底端相连接。

第四步：如图5所示，上节预制管桩1顶部进行水泥封口后在顶部形成水泥封盖6，真空管7穿过水泥封盖6插入至上节预制管桩1内部，与真空管7相连的抽真空泵5对上节预制管桩1内部进行抽真空，由于上节预制管桩1孔内外的压差，预制管桩外周的桩周土9中的水经土工织物4后通过上节预制管桩1周面的开孔3渗透进入管内，实现预制管桩外周桩周土9的排水，加速了软土的固结。

第五步：如图6所示，预制管桩外周桩周土9排水固结后，停止抽真空，从上节预制管桩1顶部伸入钢丝钩将位于开孔3处的土工织物4刺破，桩周土9经上节预制管桩1开孔3进入管内，桩侧摩阻力增加，挤土效应缓和，预制管桩外周的桩周土9整体高度下降。

第六步：如图7所示，拆除水泥封盖6，从上节预制管桩1顶部向管内灌入桩周土9使桩周土9表面与预制管桩管口平齐，在插入预制管桩的土体表面回填碎石垫层及格栅10，直至回填后的碎石垫层及格栅10高度与设计标高相同。

Claims (6)

1.一种上节排水下节不排水组合型预制管桩，其特征在于：包括两节预制管桩，分别为上节预制管桩(1)和下节预制管桩(2)，上节预制管桩(1)和下节预制管桩(2)通过接桩方式上下相互连接；上节预制管桩(1)沿轴向和桩壁周面周向阵列布置有开孔(3)，即开孔(3)沿桩身表面的横向纵向规则排布；下节预制管桩(2)桩壁周面未开孔；两节预制管桩外周面均套有用于提高预制管桩侧摩阻力的土工织物(4)，在上节预制管桩(1)开孔(3)处所对应土工织物(4)均被刺破后形成有小孔；两节预制管桩内部均灌注有桩周土(9)。

2.根据权利要求1所述的上节排水下节不排水组合型预制管桩，其特征在于，所述开孔(3)满足以下关系：沿上节预制管桩(1)轴向相邻的两个开孔(3)之间间距h≥5φ，桩壁周面沿径向方向的开孔数n≤6，预制管桩的外径D≥10φ，φ表示开孔(3)的孔径。

3.根据权利要求1所述的上节排水下节不排水组合型预制管桩，其特征在于，所述上节预制管桩(1)和下节预制管桩(2)均采用混凝土制成。

4.根据权利要求1所述的上节排水下节不排水组合型预制管桩，其特征在于，所述土工织物(4)采用无纺土工布。

5.根据权利要求1所述的上节排水下节不排水组合型预制管桩，其特征在于：通过开孔(3)和土工织物(4)的结合进行固结排水和提高预制管桩承载力。

6.根据权利要求1-5所述的上节排水下节不排水组合型预制管桩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：在上节预制管桩(1)和下节预制管桩(2)外周面均套上土工织物(4)；

第二步：将下节预制管桩(2)植入软土后，再将上节预制管桩(1)植入下节预制管桩(2)上方，然后采用接桩的方法连接上节预制管桩(1)和下节预制管桩(2)，使得下节预制管桩(2)顶端与上节预制管桩(1)底端相连接；

第三步：上节预制管桩(1)顶部进行水泥封口后在顶部形成水泥封盖(6)，真空管(7)穿过水泥封盖(6)插入至上节预制管桩(1)内部，与真空管(7)相连的抽真空泵(5)对上节预制管桩(1)内部进行抽真空，由于上节预制管桩(1)孔内外的压差，预制管桩外周的桩周土(9)中的水经土工织物(4)后通过上节预制管桩(1)周面的开孔(3)渗透进入管内，实现预制管桩外周桩周土(9)的排水；

第四步：预制管桩外周桩周土(9)排水固结后，停止抽真空，从上节预制管桩(1)顶部伸入钢丝钩将位于开孔(3)处的土工织物(4)刺破，桩周土(9)经上节预制管桩(1)开孔(3)进入管内，预制管桩外周的桩周土(9)整体高度下降；

第五步：拆除水泥封盖(6)，从上节预制管桩(1)顶部向管内灌入桩周土(9)使桩周土(9)表面与预制管桩管口平齐，在插入预制管桩的土体表面回填碎石垫层及格栅(10)，直至回填后的碎石垫层及格栅(10)高度与设计标高相同。