CN111101504A - 稳定土挤压固化预制桩及其应用软基处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定土挤压固化预制桩，包括：桩身，其由废弃土加工制成，外周尺寸略小于钢沉管；桩内孔，其自上至下贯穿形成于所述桩身的中心；桩面凹槽，其凹设形成于所述桩身的上下端面，自所述桩内孔沿水平方向向外延伸；桩周凹槽，其凹设形成于所述桩身的外周，自所述桩身的上下端面沿竖直方向延伸。本发明还公开了一种应用稳定土挤压固化预制桩的软基处理方法。本发明的稳定土挤压固化预制桩，就地取材，利用废土，经济环保；混合土挤压固化预制桩身质量可视可控；桩身抗压强度高，可提供较高的单桩承载力，可替换水泥搅拌桩与高压旋喷桩用于软基处理，节省成本，保护环境。

Description

稳定土挤压固化预制桩及其应用软基处理方法

技术领域

本发明涉及土木建筑工程中地基处理技术。更具体地说，本发明涉及一种稳定土挤压固化预制桩及其应用软基处理方法。

背景技术

目前，在工程建设中，比较成熟且常采用的是水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等水泥土桩，该类桩需使用大量水泥、能耗高、污染重。同时在城市工程建设中经常会产生大量废弃土，需长距离外运并占用大量土地进行堆放。如果能够将废弃土经适当的加工，制成具有一定强度和水稳定性的桩体，再将桩体打入或吊装入地基中，与地基土形成复合地基，将大大改善废弃土的运输成本、以及水泥土桩的污染。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种稳定土挤压固化预制桩及其应用软基处理方法，其就地取材，利用废土，经济环保；混合土挤压固化预制桩身质量可视可控；桩身抗压强度高，可提供较高的单桩承载力，可替换水泥搅拌桩与高压旋喷桩用于软基处理，节省成本，保护环境。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种稳定土挤压固化预制桩，包括：

桩身，其由废弃土加工制成，外周尺寸略小于钢沉管；

桩内孔，其自上至下贯穿形成于所述桩身的中心；

桩面凹槽，其凹设形成于所述桩身的上下端面，自所述桩内孔沿水平方向向外延伸；

桩周凹槽，其凹设形成于所述桩身的外周，自所述桩身的上下端面沿竖直方向延伸。

优选的是，所述桩身为类圆柱状结构，所述桩面凹槽沿径向延伸，所述桩周凹槽沿轴向延伸。

优选的是，桩面凹槽的数量为4个，桩周凹槽的数量为4个，桩周凹槽与桩面凹槽贯通形成匚形结构。

优选的是，所述桩身的外径为400mm，所述桩内孔的直径为133mm，所述桩身的长度为1300mm，所述桩面凹槽、桩周凹槽的直径为60mm。

优选的是，制备所述桩身时，捣碎废弃土，粉碎粘土最大粒径不超过20mm，向废弃土中添加其质量4-8％的水泥、1-2％的粉煤灰、0.1-0.2％的石膏、0.05-0.09％的黄碱、0.001-0.002％的盐酸，混合，一次挤压成型，挤压后的桩体压实度不小于98％。

应用所述的稳定土挤压固化预制桩的软基处理方法，包括：

步骤1)根据设计要求，将场地整平至施工要求标高；

步骤2)根据设计要求，精准定位施工桩位，桩机就位；

步骤3)在步骤2)精确定位的施工桩位上，使用履带吊悬吊振动锤，将振动锤与大行程液压钳固定，将大行程液压钳与钢沉管连接，在振动锤的动力作用下，使钢沉管沉入土体，快速成孔；

步骤4)解除大行程液压钳与钢沉管的连接，更换另一个钢沉管，移至下一桩位，重复步骤3)；

步骤5)成孔桩位依次放置所述稳定土挤压固化预制桩，直至桩长达到设计要求；

步骤6)在所述桩内孔、钢沉管与所述稳定土挤压固化预制桩之间的空隙注浆，浆液在空隙、内孔流动，注浆均匀；

步骤7)拔除钢沉管，清洗回收备用；

步骤8)重复步骤5)至步骤7)直至完成施工。

优选的是，步骤6)的注浆过程具体为：

提供一导引装置，包括垫块、导引筒、多个导引管，所述导引管的中间设有气囊，所述导引管的一端插入所述导引筒、另一端朝下悬挂设置；

将所述垫块放置于所述桩内孔，将所述导引筒放置在所述垫块上，将多个导引管沿所述桩面凹槽、桩周凹槽布置，并插入所述空隙，使所述导引管的一端高于另一端；

向导引筒与桩内孔之间持续注浆，同时，向所述导引筒内持续注浆，使所述导引管的一端插入浆面以下、另一端距离所述桩身的下端面一定长度，挤压气囊，使所述导引管中浆液流动；

浆面快没过所述导引管的另一端时，移除所述导引装置，并向所述导引筒内持续注浆至浆面与所述桩身的上端面平齐。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明在预制桩的桩身以及施工方法进行改进，于桩身上下端面、外周均开设凹槽，使水泥浆在桩中心与桩身外周流动均匀，增强桩身质量；本发明的方法使用定位方便快捷的履带吊悬吊振动锤，将振动锤与大行程液压钳固定，将钢沉管通过液压钳和振动锤连接，在振动锤的动力作用下，使桩管沉入土体内，进行快速成孔，并且施工现场准备多个钢沉管进行流水成孔，放置预制桩，先注浆，浇灌水泥浆后拔管，代替水泥土搅拌桩、高压旋喷桩进行软基处理，不但可以减免渣土的外运及堆放的费用，减少水泥的使用，而且稳定土挤压固化预制桩身质量可视可控，桩身抗压强度高(可达3～8MPa)，可提供较高的单桩承载力,经济效益、社会效益非常明显。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一种技术方案的结构示意图；

图2为本发明的一种技术方案的正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，本发明提供一种稳定土挤压固化预制桩，包括：

桩身2，其由废弃土加工制成，外周尺寸略小于钢沉管1；

桩内孔5，其自上至下贯穿形成于所述桩身2的中心；

桩面凹槽4，其凹设形成于所述桩身2的上下端面，自所述桩内孔5沿水平方向向外延伸；

桩周凹槽3，其凹设形成于所述桩身2的外周，自所述桩身2的上下端面沿竖直方向延伸。

在上述技术方案中，桩身2由废弃土捣碎、挤压制成，减免渣土的外运及堆放的费用，其外周尺寸略小于钢沉管1，便于插入钢沉管1内部，桩身2中心形成桩内孔5，便于灌注水泥浆，桩面凹槽4形成向桩周流动的路径，形状不作限制，可以为S形、直线形等，同时仅开设于上下端面避免中间段穿孔降低强度，桩周凹槽3形成桩周的加固空间，形状不作限制，可以为S形、直线形等，通过内外包裹水泥浆固化成型形成加劲芯体与壳体，提高桩身2质量以及复合地基的承载能力。

在另一种技术方案中，所述桩身2为类圆柱状结构，所述桩面凹槽4沿径向延伸，所述桩周凹槽3沿轴向延伸。桩身2形状便于预制成型，桩面凹槽4、桩周凹槽3有利于注浆。

在另一种技术方案中，桩面凹槽4的数量为4个，桩周凹槽3的数量为4个，桩周凹槽3与桩面凹槽4贯通形成匚形结构。预制桩受力均匀，强度高，浆液流动速度快。

在另一种技术方案中，所述桩身2的外径为400mm，所述桩内孔5的直径为133mm，所述桩身2的长度为1300mm，所述桩面凹槽4、桩周凹槽3的直径为60mm。匹配常规的钢沉管1尺寸，较好地应用废弃土，减少水泥用量，预制桩抗压强度可达3～8MPa。

在另一种技术方案中，制备所述桩身2时，捣碎废弃土，向废弃土中添加其质量4-8％的水泥、1-2％的粉煤灰、0.1-0.2％的石膏、0.05-0.09％的黄碱、0.001-0.002％的盐酸，混合，挤压成型。预制桩抗压强度可达8MPa。

应用所述的稳定土挤压固化预制桩的软基处理方法，包括：

步骤1)根据设计要求，将场地整平至施工要求标高；

步骤2)根据设计要求，使用GPS精准定位施工桩位，移动成孔桩机就位；

步骤3)在步骤2)精确定位的施工桩位上，使用挪机、履带吊悬吊振动锤，将振动锤与大行程液压钳固定，将大行程液压钳与钢沉管1连接，在钢沉管1下部还可以加上桩尖(已另做专利申请，可通过多瓣式叶片磁性吸引形成下垂桩尖，向上提拉克服磁性吸引力张开)，在振动锤的动力作用下，使钢沉管1沉入土体，快速成孔；

步骤4)解除大行程液压钳与钢沉管1的连接，更换另一个钢沉管1，移至下一桩位，重复步骤3)；

步骤5)成孔桩位依次放置所述稳定土挤压固化预制桩，直至桩长达到设计要求；

步骤6)在所述桩内孔5、钢沉管1与所述稳定土挤压固化预制桩之间的空隙注浆，浆液在空隙、内孔流动，注浆均匀；

步骤7)拔除钢沉管1，清洗回收备用；

步骤8)重复步骤5)至步骤7)直至完成施工。

在上述技术方案中，使用定位方便快捷的履带吊悬吊振动锤，将振动锤与大行程液压钳固定，将钢沉管1通过液压钳和振动锤连接，在振动锤的动力作用下，使桩管沉入土体内，进行快速成孔，并且施工现场准备多个钢沉管1进行流水成孔，放置预制桩，先注浆，浇灌水泥浆后拔管，代替水泥土搅拌桩、高压旋喷桩进行软基处理，不但可以减免渣土的外运及堆放的费用，减少水泥的使用，而且稳定土挤压固化预制桩身2质量可视可控，桩身2抗压强度高(可达3～8MPa)，可提供较高的单桩承载力，经济效益、社会效益非常明显。

在另一种技术方案中，步骤6)的注浆过程具体为：

提供一导引装置，包括垫块、导引筒、多个导引管，所述导引管的中间设有气囊，所述导引管的一端插入所述导引筒、另一端朝下悬挂设置；

将所述垫块放置于所述桩内孔5，将所述导引筒放置在所述垫块上，将多个导引管沿所述桩面凹槽4、桩周凹槽3布置，并插入所述空隙，使所述导引管的一端高于另一端；

向导引筒与桩内孔5之间持续注浆，同时，向所述导引筒内持续注浆，使所述导引管的一端插入浆面以下、另一端距离所述桩身2的下端面一定长度，挤压气囊，使所述导引管中浆液流动；

浆面快没过所述导引管的另一端时，移除所述导引装置，并向所述导引筒内持续注浆至浆面与所述桩身2的上端面平齐。

在上述技术方案中，由于桩身2外周与钢沉管1间隙较小，直接注浆容易导致浆液喷射至外周，造成污染与浪费，利用垫块增加导引筒的高度，使导引管的两端形成较大的高度差，通过设置气囊，实现挤压形成负压以促使浆液流动，导引筒的容量小于桩内孔5，便于快速形成高于导引管一端的浆面高度，导引筒内部、外部同时持续注浆，相当于桩周上部、下部同时注浆，此外桩内孔5、桩周同时持续注浆，大大缩短注浆的耗时，避免时间过长造成浆液内部固化程度不均匀导致预制桩的强度不达标。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.稳定土挤压固化预制桩，其特征在于，包括：

桩身，其由废弃土加工制成，外周尺寸略小于钢沉管；

桩内孔，其自上至下贯穿形成于所述桩身的中心；

桩面凹槽，其凹设形成于所述桩身的上下端面，自所述桩内孔沿水平方向向外延伸；

桩周凹槽，其凹设形成于所述桩身的外周，自所述桩身的上下端面沿竖直方向延伸。

2.如权利要求1所述的稳定土挤压固化预制桩，其特征在于，所述桩身为类圆柱状结构，所述桩面凹槽沿径向延伸，所述桩周凹槽沿轴向延伸。

3.如权利要求2所述的稳定土挤压固化预制桩，其特征在于，桩面凹槽的数量为4个，桩周凹槽的数量为4个，桩周凹槽与桩面凹槽贯通形成匚形结构。

4.如权利要求3所述的稳定土挤压固化预制桩，其特征在于，所述桩身的外径为400mm，所述桩内孔的直径为13 3mm，所述桩身的长度为1300mm，所述桩面凹槽、桩周凹槽的直径为60mm。

5.如权利要求1所述的稳定土挤压固化预制桩，其特征在于，制备所述桩身时，捣碎废弃土，粉碎粘土最大粒径不超过20mm，向废弃土中添加其质量4-8％的水泥、1-2％的粉煤灰、0.1-0.2％的石膏、0.05-0.09％的黄碱、0.001-0.002％的盐酸，混合，一次挤压成型，挤压后的桩体压实度不小于98％。

6.应用权利要求1-5任一项所述的稳定土挤压固化预制桩的软基处理方法，其特征在于，包括：

步骤1)根据设计要求，将场地整平至施工要求标高；

步骤2)根据设计要求，精准定位施工桩位，桩机就位；

步骤3)在步骤2)精确定位的施工桩位上，使用履带吊悬吊振动锤，将振动锤与大行程液压钳固定，将大行程液压钳与钢沉管连接，在振动锤的动力作用下，使钢沉管沉入土体，快速成孔；

步骤4)解除大行程液压钳与钢沉管的连接，更换另一个钢沉管，移至下一桩位，重复步骤3)；

步骤5)成孔桩位依次放置所述稳定土挤压固化预制桩，直至桩长达到设计要求；

步骤6)在所述桩内孔、钢沉管与所述稳定土挤压固化预制桩之间的空隙注浆，浆液在空隙、内孔流动，注浆均匀；

步骤7)拔除钢沉管，清洗回收备用；

步骤8)重复步骤5)至步骤7)直至完成施工。

7.如权利要求6所述的稳定土挤压固化预制桩的软基处理方法，其特征在于，步骤6)的注浆过程具体为：

提供一导引装置，包括垫块、导引筒、多个导引管，所述导引管的中间设有气囊，所述导引管的一端插入所述导引筒、另一端朝下悬挂设置；

将所述垫块放置于所述桩内孔，将所述导引筒放置在所述垫块上，将多个导引管沿所述桩面凹槽、桩周凹槽布置，并插入所述空隙，使所述导引管的一端高于另一端；

向导引筒与桩内孔之间持续注浆，同时，向所述导引筒内持续注浆，使所述导引管的一端插入浆面以下、另一端距离所述桩身的下端面一定长度，挤压气囊，使所述导引管中浆液流动；

浆面快没过所述导引管的另一端时，移除所述导引装置，并向所述导引筒内持续注浆至浆面与所述桩身的上端面平齐。

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