CN111733791A - 抽气套管碎石桩复合地基及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抽气套管碎石桩复合地基及其施工方法，所述抽气套管碎石桩复合地基是由抽气套管碎石桩与真空预压后的桩间土组成的；所述的抽气套管碎石桩是由桩身透水套管体系、碎石以及桩帽组成的；所述的桩身透水套管体系是由开孔钢丝塑料套管套入到桩身抽气系统形成的，开孔钢丝塑料套管之间采用套管接头连接；所述桩身抽气系统是由透水桩尖与竖向抽气管连接组成的。

Description

抽气套管碎石桩复合地基及其施工方法

技术领域

本发明涉及地基处理领域，特别涉及一种抽气套管碎石桩复合地基及其施工方法，适用于淤泥、淤泥质土、冲填土或吹填土等软弱地基，处理深度宜在5-20m范围内。

背景技术

随着城市发展，道路交通地不断完善，在建设过程中常常会遇到各类复杂的建设环境，尤其是各类软弱地基给施工带来了很多困难。为了加固软弱地基，在国内外广泛应用碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基。传统的碎石桩适用于挤密松散的砂土、粉土、素填土和杂填土地基，但是不能很好适用于淤泥、淤泥质土、冲填土或吹填土等超软弱地基，虽然可以采用真空预压法，但是所需花费时间长，且地基固结效果一般。

因此，目前亟需寻求一种适用于超软弱地基，且固结效果和承载能力好的抽气套管碎石桩复合地基及其施工方法显得十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于超软弱地基，且固结效果和承载能力好的抽气套管碎石桩复合地基及其施工方法。

本方案提供一种抽气套管碎石桩复合地基的施工方法，包括以下步骤：

1)在抽气套管碎石桩对应的桩位之间的桩间土中央处插设好塑料排水板，先整平原软弱地基的地面，用插板机将塑料排水板插入软弱地基中；

2)制作好符合设计要求的透水桩尖、开孔钢丝塑料套管、竖向抽气管、套管接头；

3)在组装场地将竖向抽气管底部与透水桩尖上的十字定位架使用扣件相连固定，形成桩身抽气系统；

4)将开孔钢丝塑料套管底部与透水桩尖上的套管接头固定相连，套入到已连接好的桩身抽气系统，并通过套管接头将各个开孔钢丝塑料套管连接好，形成桩身透水套管体系，其中竖向抽气管的长度要超出开孔钢丝塑料套管外；

5)使用吊机将钢套管和桩身透水套管体系吊放到设计桩位上，在钢套管朝上端部焊接固定杆，将开孔钢丝塑料套管顶部通过纤绳固定在固定杆上，然后套入钢沉管，使钢沉管底部顶压住透水桩尖；

6)利用沉管打桩机静压打设钢沉管；

7)待钢沉管打入至设计深度以上1.5～2m左右时，向钢沉管内部的桩身透水套管体系中灌入碎石，再利用沉管打桩机开启振动打入模式，并缓慢振动打入使得碎石能在桩身透水套管体系内挤压密实，完成剩余深度的打设工作；

8)达到设计深度后上拔钢沉管至地表，割除过长的开孔钢丝塑料套管，将桩身透水套管体系留在地基中，完成单根抽气套管碎石桩的施工；

9)重复步骤2)～8)，在相应桩位完成所有抽气套管碎石桩的施工；

10)利用抽气滤水管将各抽气套管碎石桩上的竖向抽气管连接起来，并接入到抽气设备中；

11)结合桩间土上的塑料排水板，在地表布设砂石透水垫层和真空预压系统，在软弱地基内埋设好塑料排水板和表面铺设好砂石透水垫层后，用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，密封膜的端部进行埋压处理，使用真空泵在膜下抽真空形成负压；

12)同步对抽气套管碎石桩进行抽气和对桩间土进行抽真空，待桩间土的固结度达到90％以上时停止抽气和抽真空，但抽气和抽真空时间不少于3个月。

根据本发明的另一方面，提供一种抽气套管碎石桩复合地基，根据其上提到的抽气套管碎石桩复合地基施工方法施工得到。

相较现有技术，本技术方案具有以下的特点和有益效果：

(1)在传统沉管碎石桩的基础上，本发明引入桩身内抽气和带孔套管围裹技术，使之可适用于软弱地基，特别适用于超软地基之中，技术优势显著。

(2)本发明将碎石桩与真空预压相互结合，不仅可以缩短地基土的固结时间，还能够提升复合地基的承载力，增强其软基处治效果，一定程度上也缩短了施工周期，其技术和经济优势明显。

(3)本发明不仅在地表进行抽真空，还可以在碎石桩内部进行抽气抽真空，与单一的真空预压技术相比，本发明增强了对地基土的真空围压作用力，进一步提升了桩周土的抗剪强度。

附图说明

图1是抽气套管碎石桩复合地基的示意图。

图2是抽气套管碎石桩复合地基的平面布置图。

图3是抽气套管碎石桩的示意图。

图4是桩身透水套管体系的示意图。

图5是开孔钢丝塑料套管的结构示意图。

图6是桩身抽气系统的示意图。

图7是透水桩尖的结构示意图。

图8是图7的俯视图。

图9是桩身透水套管体系的沉管剖面图。

图10是抽气套管碎石桩的施工剖面图。

其中：1——软弱地基；2——钢沉管；3——纤绳；4——固定杆；5——套管接头；6——开孔钢丝塑料套管；7——竖向抽气管；8——透水桩尖；9——限位吊耳；10——竖向透水孔；11——侧斜向透水孔；12——十字定位架；13——土工布；14——钢丝网；15——开孔；16——碎石；17——透水垫层；18——抽气滤水管；19——抽气设备；20——抽气套管碎石桩；21——塑料排水板；22——桩间土。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

本方案提供一种抽气套管碎石桩复合地基及其施工方法，其中抽气套管碎石桩复合地基的结构如下所述：

抽气套管碎石桩复合地基，适用于加固软弱地基1，至少包括：抽气套管碎石桩20和桩间土22，其中抽气套管碎石桩20插入软弱地基1内，桩间土22被真空预压且置于抽气套管碎石桩20之间，且桩间土22中央处插设好塑料排水板21，塑料排水板21插入软弱地基1内；

在本方案的一实施例中，塑料排水板21间隔设置在桩间土22之间的位置。

抽气套管碎石桩20由桩身透水套管体系和灌入桩身透水套管体系中的碎石16组成，桩身透水套管体系包括桩身抽气系统以及套置在桩身抽气系统外的开孔钢丝塑料套管6组成，开孔钢丝塑料套管6之间采用套管接头5连接，桩身抽气系统由透水桩尖8与连接于透水桩尖8上垂直设置的气竖向抽气管7组成。

透水桩尖8的下侧部设计为圆锥形状，以利于透水桩尖8插入软弱地基1内；透水桩尖8的上侧部设置为圆台形状，以用于连接竖向抽气管7，开孔钢丝塑料套管6以及钢沉管2。

透水桩尖8上表面预埋设置套管接头5，十字定位架12以及限位吊耳9，竖向抽气管7的底部与透水桩尖8上的十字定位架12相连，具体的，竖向抽气管7和十字定位架12通过绳扣相连固定；开孔钢丝塑料套管6的底部与透水桩尖8上的套管接头5相连，另，钢沉管2设置在透水桩尖8上,限位吊耳9和预埋的套管接头5限制钢沉管2在透水桩尖8上。且位于开孔钢丝塑料套管6的边侧，开孔钢丝塑料套管6的顶部通过纤绳3固定在钢沉管2外侧固定杆4上，其中固定杆4焊接在钢沉管2上。

具体的，透水桩尖8的中心竖向透水孔10孔口预埋十字定位架12,以中心位置为圆心凸起预埋圆环状的套管接头5，边侧位置预埋限位吊耳9。

透水桩尖8内对应十字定位架12下方的位置设有相通的竖向透水孔10和侧斜向透水孔11，或者说，在竖向透水孔10孔口设置十字定位架12，其中竖向透水孔10竖直设置，侧斜向透水孔10相对竖向透水孔10倾斜设置并与外界相通。

另外，竖向抽气管7的长度要超出开孔钢丝塑料套管6外，将各个抽气套管碎石桩20上的竖向抽气管7分别与抽气滤水管18连通，并接入到抽气设备19中。

开孔钢丝塑料套管6是由内外两层设有的开孔15的塑料套管之间设置钢丝网14形成的，其中钢丝网14置于内外两层塑料套管之间通过胶水粘合。

竖向抽气管7的管身带有开孔15且外侧包裹着一层透水土工布13。

透水桩尖8为预制混凝土结构，外表包裹或黏贴透水土工布13，预制时提前在透水桩尖8上表面预埋设置限位吊耳9和套管接头5，在内部设置好竖向透水孔10和侧斜向透水孔11，二者相互贯通，并在竖向透水孔10孔口设置十字定位架12。

透水桩尖8原先设置在软弱地基1上，随后利用沉管打桩机静压打设钢沉管2将透水桩尖8打设在软弱地基1内。结合桩间土22上的塑料排水板21，在地表布设砂石透水垫层17和真空预压系统，在软弱地基埋设好塑料排水板21和表面铺设好砂石透水垫层17后，用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，密封膜端部进行埋压处理，可使用真空泵在膜下抽真空形成负压，真空预压宜采用射流真空泵，真空泵的数量根据加固面积而定，每个加固场地至少应设两台真空泵。

所述抽气套管碎石桩复合地基的施工方法，包括以下步骤：

1)如图1、图2所示，在抽气套管碎石桩20对应的桩位之间的桩间土22中央处插设好塑料排水板21，先整平原软弱地基1的地面，用插板机将塑料排水板21插入软弱地基1中；

2)如图5、图7、图8所示，制作好符合设计要求的透水桩尖8、开孔钢丝塑料套管6、竖向抽气管7、套管接头5，具体的透水桩尖8、开孔钢丝塑料套管6、竖向抽气管7、套管接头5的结构及其连接关系见上述结构描述。

3)如图6所示，在组装场地将竖向抽气管7底部与透水桩尖8上的十字定位架12使用扣件相连固定，形成桩身抽气系统；

4)如图4所示，将开孔钢丝塑料套管6底部与透水桩尖8上的套管接头5固定相连，套入到已连接好的桩身抽气系统，并通过套管接头5将各个开孔钢丝塑料套管6连接好，形成桩身透水套管体系，其中竖向抽气管7的长度要超出开孔钢丝塑料套管6外；

5)如图9所示，使用吊机将钢套管2和桩身透水套管体系吊放到设计桩位上，在钢套管2朝上端部焊接固定杆4，将开孔钢丝塑料套管6顶部通过纤绳3固定在固定杆4上，然后套入钢沉管2，使钢沉管2底部顶压住透水桩尖8。

6)利用沉管打桩机静压打设钢沉管2，打桩机机架应稳固可靠，宜采用在钢沉管(2)上画出明显标尺的方法控制成桩深度。

7)如图10所示，待钢沉管2打入至设计深度以上1.5～2m左右时，向钢沉管2内部的桩身透水套管体系中灌入碎石16，再利用沉管打桩机开启振动打入模式，并缓慢振动打入使得碎石16能在桩身透水套管体系内挤压密实，完成剩余深度的打设工作。

8)如图3所示，达到设计深度后上拔钢沉管2至地表，割除过长的开孔钢丝塑料套管6，将桩身透水套管体系留在地基中，完成单根抽气套管碎石桩20的施工。

9)重复步骤2)～8)，在相应桩位完成所有抽气套管碎石桩20的施工。

10)如图1所示，利用抽气滤水管18将各抽气套管碎石桩20上的竖向抽气管7连接起来，并接入到抽气设备19中。

11)如图1所示，结合桩间土22上的塑料排水板21，在地表布设砂石透水垫层17和真空预压系统，在软弱地基1内埋设好塑料排水板21和表面铺设好砂石透水垫层17后，用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，密封膜的端部进行埋压处理，使用真空泵在膜下抽真空形成负压，真空预压宜采用射流真空泵，真空泵的数量根据加固面积而定，每个加固场地至少应设两台真空泵。

12)同步对抽气套管碎石桩20进行抽气和对桩间土22进行抽真空，待桩间土22的固结度达到90％以上时停止抽气和抽真空，但抽气和抽真空时间不少于3个月，完成抽气套管碎石桩复合地基的施工。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抽气套管碎石桩复合地基的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在抽气套管碎石桩(20)对应的桩位之间的桩间土(22)中央处插设好塑料排水板(21)，先整平原软弱地基(1)的地面，用插板机将塑料排水板(21)插入软弱地基(1)中；

2)制作好符合设计要求的透水桩尖(8)、开孔钢丝塑料套管(6)、竖向抽气管(7)、套管接头(5)；

3)在组装场地将竖向抽气管(7)底部与透水桩尖(8)上的十字定位架(12)使用扣件相连固定，形成桩身抽气系统；

4)将开孔钢丝塑料套管(6)底部与透水桩尖(8)上的套管接头(5)固定相连，套入到已连接好的桩身抽气系统，并通过套管接头(5)将各个开孔钢丝塑料套管(6)连接好，形成桩身透水套管体系，其中竖向抽气管(7)的长度要超出开孔钢丝塑料套管(6)外；

5)使用吊机将钢套管(2)和桩身透水套管体系吊放到设计桩位上，在钢套管(2)朝上端部焊接固定杆(4)，将开孔钢丝塑料套管(6)顶部通过纤绳(3)固定在固定杆(4)上，然后套入钢沉管(2)，使钢沉管(2)底部顶压住透水桩尖(8)；

6)利用沉管打桩机静压打设钢沉管(2)；

7)待钢沉管(2)打入至设计深度以上1.5～2m左右时，向钢沉管(2)内部的桩身透水套管体系中灌入碎石(16)，再利用沉管打桩机开启振动打入模式，并缓慢振动打入使得碎石(16)能在桩身透水套管体系内挤压密实，完成剩余深度的打设工作；

8)达到设计深度后上拔钢沉管(2)至地表，割除过长的开孔钢丝塑料套管(6)，将桩身透水套管体系留在地基中，完成单根抽气套管碎石桩(20)的施工；

9)重复步骤2)～8)，在相应桩位完成所有抽气套管碎石桩(20)的施工；

10)利用抽气滤水管(18)将各抽气套管碎石桩(20)上的竖向抽气管(7)连接起来，并接入到抽气设备(19)中；

11)结合桩间土(22)上的塑料排水板(21)，在地表布设砂石透水垫层(17)和真空预压系统，在软弱地基(1)内埋设好塑料排水板(21)和表面铺设好砂石透水垫层(17)后，用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，密封膜的端部进行埋压处理，使用真空泵在膜下抽真空形成负压；

12)同步对抽气套管碎石桩(20)进行抽气和对桩间土(22)进行抽真空，待桩间土(22)的固结度达到90％以上时停止抽气和抽真空，但抽气和抽真空时间不少于3个月。

2.根据权利要求1所述的抽气套管碎石桩复合地基的施工方法，其特征在于，透水桩尖(8)上表面预埋设置套管接头(5)，十字定位架(12)以及限位吊耳(9)。

3.根据权利要求2所述的抽气套管碎石桩复合地基的施工方法，其特征在于，透水桩尖(8)的中心位置凸起形成十字定位架(12),以中心位置为圆心凸起形成圆环状的套管接头(5)，边侧位置形成限位吊耳(9)。

4.根据权利要求1所述的抽气套管碎石桩复合地基的施工方法，其特征在于，透水桩尖(8)内对应十字定位架(12)下方的位置设有相通的竖向透水孔(10)和侧斜向透水孔(11)，其中竖向透水孔(10)竖直设置，侧斜向透水孔(10)相对竖向透水孔(10)倾斜设置并与外界相通。

5.根据权利要求1所述的抽气套管碎石桩复合地基的施工方法，其特征在于，开孔钢丝塑料套管(6)是由内外两层设有的开孔(15)的塑料套管之间设置钢丝网(14)形成。

6.根据权利要求1所述的抽气套管碎石桩复合地基的施工方法，其特征在于，竖向抽气管(7)的管身带有开孔(15)且外侧包裹着一层透水土工布(13)。

7.根据权利要求1所述的抽气套管碎石桩复合地基的施工方法，其特征在于，透水桩尖(8)为预制混凝土结构，外表包裹或黏贴透水土工布(13)。

8.一种抽气套管碎石桩复合地基，用于加固软弱地基(1)，其特征在于，根据权利要求1到7所述的抽气套管碎石桩复合地基的施工方法施工得到。

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