CN112281799A - 一种适用于超软土的先散后刚桩施工方法及施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合地基施工技术领域，公开了一种适用于超软土的先散后刚桩施工方法及施工装置，利用吊机夹内外套管及注浆管并振动沉管，当沉管至设计标高后静拔内管，并于成孔后向孔内投入碎石夯实成桩；碎石桩成桩完毕后用夹桩器夹住外套管，开启振动锤，通过振动作用完全拔出外套管，并在桩顶施工进行碎石和土工格栅组成的褥垫层施工；当超软土固结度达到80％或更高时，通过预留的钢质注浆管进行注浆，并于注浆完毕后拔出注浆管；当水泥浆液渗入碎石桩中，碎石及其他材料凝固形成刚度较大的桩体时，施工结束。本发明通过提出先散后刚桩这一新桩型的施工工艺，将散体材料桩与刚性桩的优点结合起来，来达到更好的地基处理效果。

Description

一种适用于超软土的先散后刚桩施工方法及施工装置

技术领域

本发明属于复合地基施工技术领域，尤其涉及一种适用于超软土的先散后刚桩施工方法及施工装置。

背景技术

目前，复合地基法是目前处理软土地基常用的一种方法。桩体复合地基中又为黏结材料桩复合地基和散体材料桩复合地基，其中黏结材料桩又根据桩体的刚度分为柔性桩和刚性桩。散体材料桩复合地基中，桩体可作为排水通道加速超静孔压的消散，使得土体快速完成固结沉降。由于自身强度不足，散体材料桩的竖向加强作用依赖于土体的环向应力，其受力特性受到桩周土体的限制，对地基承载力的提升有限。刚性桩的刚度较大，对地基承载力的提升作用强于散体材料桩，但另一方面刚性桩不具备排水作用，土体固结较为缓慢，随着时间的推移，对工后沉降的控制可能不利。

专利200510038903.X提出了一种新型的浆固散体材料桩并阐明了施工过程，先施工散体材料桩，完毕后立即通过注浆管注入水泥浆液使得碎石桩凝结成为刚度较大的黏结材料桩。这种浆固碎石桩地基加固技术不仅发挥了桩体本身的作用，浆液渗入桩周土体，对桩间土的性质改善较大。但对于超软土地基来说，类似桩型无法兼具竖向刚度与排水作用。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有复合地基中，散体材料桩自身强度不足、受力特性受到桩周土体的限制，对地基承载力的提升有限；刚性桩刚度较大，但不具备排水作用，土体固结较为缓慢，随着时间的推移，对工后沉降的控制可能不利。

解决以上问题及缺陷的难度为：复合地基中桩体既要刚度大，又要同时具备良好的排水效果较为困难，二者相互牵制，实现起来比较复杂。

解决以上问题及缺陷的意义为：可使得复合地基中桩体兼具排水功能以及竖向刚度，并且在不同时段分别发挥桩体的排水作用和桩体的竖向承载作用，让地基中超软土的固结沉降快速完成，可有效减小工后沉降并提高地基承载力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于超软土的先散后刚桩施工方法及施工装置。

本发明是这样实现的，一种适用于超软土的先散后刚桩施工方法，所述适用于超软土的先散后刚桩施工方法包括：

采用双套管法进行超软土的先散后刚桩施工。

所述适用于超软土的先散后刚桩施工方法包括以下步骤：

步骤一，利用吊机夹内外套管及注浆管并振动沉管，当沉管至设计标高后静拔内管，并于成孔后向孔内投入碎石夯实成桩；

步骤二，碎石桩成桩完毕后用夹桩器夹住外套管，开启振动锤，通过振动作用完全拔出外套管，并在桩顶施工进行碎石和土工格栅组成的褥垫层施工；

步骤三，褥垫层施工结束后，当超软土固结度达到80％或更高时，通过预留的钢质注浆管进行注浆，并于注浆完毕后拔出注浆管；

步骤四，当水泥浆液渗入碎石桩中，碎石及其他材料凝固形成刚度较大的桩体时，施工结束。

进一步，步骤一中，所述利用吊机夹内外套管及注浆管包括：

清除内外套管以及注浆管内杂物，并利用吊机以及振动锤将内外套管及注浆管同时沉入土体；至离标高约50cm时减小偏心力矩降低钢管下沉速度，当套管下沉至标高后关停振动锤；同时向注浆管注入清水进行清孔。

进一步，步骤一中，所述静拔内管包括：利用夹桩器仅夹住内套管，开动吊机在无振动状态下上拔内管至完全拔出。

进一步，步骤一中，所述投入碎石夯实成桩包括：

通过投料器向孔内投入骨料形成碎石桩，碎石桩每施工2-3米后振动夯实。碎石桩每施工2-3米，再插入内套管，令内套管底部顶住已施工碎石桩的顶面，同时静拔外套管，所述外套管拔出至底面略低于已施工碎石桩的顶面。

进一步，步骤三中，所述注浆包括：通过注浆泵压入清水检查钢质注浆管是否畅通，检查无误后，采用分段提升的高压注浆方式通过注浆泵同时向两根钢质注浆管注入水泥浆液，令水泥浆液从碎石桩的底部逐渐上升。

本发明的另一目的在于提供一种适用于超软土的先散后刚桩施工装置，包括外套管；

所述外套管内间隙套接有内套管；所述外套管与内套管形成的间隙空间内设置有凹槽；所述凹槽处插接有注浆管。

进一步，所述凹槽为2个，对称布置；

所述内套管拔出后形成的孔内填充有振动夯实的碎石桩；

通过注浆泵向所述注浆管注入水泥浆液；

所述水泥浆液与所述振动夯实的碎石桩浇铸为刚性桩。

进一步，所述碎石桩施工完毕后在桩顶施工由碎石和土工格栅组成的褥垫层

进一步，所述外套管内壁的对应凹槽位置设置有肋。

进一步，所述注浆管的底部开孔。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明运用双套管法进行施工，双套管中外套管开口，内套管闭口。首先吊机夹内外套管及注浆管并振动沉管，其中两根注浆管放置在内套管与外套管之间。沉管至设计标高后静拔内套管，成孔后往孔内投入碎石夯实成桩。碎石桩成桩完毕后静拔外管，完成之后进行褥垫层施工。碎石桩及褥垫层施工完毕后不立即注浆，待超软土固结度达到80％或更高时，再通过预留的钢质注浆管进行注浆，注浆完毕后拔出注浆管。注浆前桩体为散体材料桩，而注浆后凝结成为刚性桩，是一种变刚度桩。

本发明桩体注浆前作为散体材料桩，渗透系数远大于软土，软土中的水先渗入散体材料桩，再由桩体竖向排出，发挥其排水作用，总体上缩短软土的排水路径加快排水速度，加速了超静孔压的消散以及软土的固结沉降。本发明经过一段时间，软土固结沉降大致完成，桩体注浆后凝结成为为刚性桩，可承担较大的荷载，地基承载力提高，并且桩间土承担荷载减小，有利于减小工后沉降。此外，由于设有两根注浆管于桩体两侧，浆液注入桩体同时也会渗入桩周土体，起到一定的加固作用，同样可以提高地基的承载力和稳定性。本发明通过提出“先散后刚”桩这一新桩型的施工工艺，将散体材料桩与刚性桩的优点结合起来，来达到更好的地基处理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的适用于超软土的先散后刚桩施工方法流程图。

图2是本发明实施例提供的双套管及注浆管俯视图。

图3是本发明实施例提供的双套管及注浆管正视图。

图4是本发明实施例提供的碎石桩成桩示意图。

图5是本发明实施例提供的碎石桩注浆示意图。

图6是本发明实施例提供的刚性桩示意图。

图2-6中：1、内套管；2、外套管；3、注浆管；4、凹槽；5、肋；6、碎石桩；7、注浆泵；8、刚性桩。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于超软土的先散后刚桩施工方法及施工装置，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的适用于超软土的先散后刚桩施工方法包括：

采用双套管法进行超软土的先散后刚桩施工。

如图1所示，本发明实施例提供的适用于超软土的先散后刚桩施工方法包括以下步骤：

S101，利用吊机夹内外套管及注浆管并振动沉管，当沉管至设计标高后静拔内管，并于成孔后向孔内投入碎石夯实成桩；

S102，碎石桩成桩完毕后用夹桩器夹住外套管，开启振动锤，通过振动作用完全拔出外套管，并在桩顶施工进行碎石和土工格栅组成的褥垫层施工；

S103，褥垫层施工结束后，当超软土固结度达到80％或更高时，通过预留的钢质注浆管进行注浆，并于注浆完毕后拔出注浆管；

S104，当水泥浆液渗入碎石桩中，碎石及其他材料凝固形成刚度较大的桩体时，施工结束。

步骤S101中，本发明实施例提供的利用吊机夹内外套管及注浆管包括：

清除内外套管以及注浆管内杂物，并利用吊机以及振动锤将内外套管及注浆管同时沉入土体；至离标高约50cm时减小偏心力矩降低钢管下沉速度，当套管下沉至标高后关停振动锤；同时向注浆管注入清水进行清孔。

步骤S101中，本发明实施例提供的静拔内管包括：利用夹桩器仅夹住内套管，开动吊机在无振动状态下上拔内管至完全拔出。

步骤S101中，本发明实施例提供的投入碎石夯实成桩包括：

通过投料器向孔内投入骨料形成碎石桩，碎石桩每施工2-3米后振动夯实。；碎石桩每施工2-3米，再插入内套管，令内套管底部顶住已施工碎石桩的顶面，同时静拔外套管，所述外套管拔出至底面略低于已施工碎石桩的顶面。

步骤S103中，本发明实施例提供的注浆包括：通过注浆泵压入清水检查钢质注浆管是否畅通，检查无误后，采用分段提升的高压注浆方式通过注浆泵同时向两根钢质注浆管注入水泥浆液，令水泥浆液从碎石桩的底部逐渐上升。

如图2至图6所示，本发明实施例提供的适用于超软土的先散后刚桩施工装置的双套管包括：

内套管1及外套管2；所述外套管2内套接有所述内套管1；

所述内套管1闭口，用于济土成孔；所述外套管2开口，用于隔土、护壁；

所述内套管1上设置有2个凹槽4；所述每个凹槽4处设置有1根钢质注浆管3。

本发明实施例提供的内套管1与外套管2之间有间隙；所述内套管凹槽4与外套管带肋5处有间隙。

本发明实施例提供的外套管内壁的对应凹槽4位置设置有带肋5。

本发明实施例提供的注浆管3为直径30mm左右的钢质的底部开孔管。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例：

通过双套管法成孔，其中内套管管身带有两个凹槽，外套管的内壁与内套管凹槽处对应的位置带肋，如图2所示。内套管发挥其挤土成孔的作用，外套管发挥隔土、护壁的作用。成孔过程所用到的主要器具有振动锤、吊机、钢管夹具、带有凹槽的钢质内套管和带肋钢质外套管。结合下图，对具体施工步骤作进一步说明。

1)夹双套管及注浆管。将内外套管及注浆管运送至现场后通过钢管夹具夹住内套管1、外套管2和注浆管3。如图2所示，内套管1在外套管2里，内套管上留有两个凹槽4，外套管内壁相应位置带肋5。凹槽处内外套管间隙为40mm左右，非凹槽处内外套管间隙为10mm左右。2根钢质注浆管3放置在凹槽4处。插入钢质注浆管3前应清除管内杂物，以防堵塞，注浆管下到位后，可在管内注清水清孔，以保证管内通畅。

2)振动沉管。开启振动锤将内套管1、外套管2及注浆管3同时振动下沉入土层，至离标高约50cm时减小偏心力矩降低钢管下沉速度，以保证桩端的土层充分密实。套管下沉至标高后关停振动锤。

3)静拔内管成孔。停止振动后改变夹桩方式，使得夹桩器仅夹住内套管1，开动吊机在无振动状态下上拔内管至完全拔出，拔出后即成孔完毕。

4)施工碎石桩。通过投料器向孔内投入骨料形成碎石桩6，碎石桩6每施工2-3米后振动夯实。碎石桩每施工2-3米，再插入内套管1，使其底部顶住已施工碎石桩的顶面，同时静拔外套管2。注意，外套管2不完全拔出，而是使其底面略低于已施工碎石桩的顶面。

5)静拔外管。碎石桩施工完毕后用夹桩器夹住外套管2，开启振动锤，通过振动作用完全拔出外套管2。

6)褥垫层施工。碎石桩6施工完毕后在桩顶施工由碎石和土工格栅组成的褥垫层。这使得复合地基具有更好的共同承担荷载的性能。

7)压力注浆。待软土的固结沉降大致完成，再进行注浆，如图4所示。注浆前可通过注浆泵压入清水检查钢质注浆管3是否畅通，检查无误后通过注浆泵7注入水泥浆液。注浆时同时对两根钢质注浆管3进行注浆，让水泥浆液从碎石桩6的底部逐渐上升，采用分段提升的注浆方式。为了保证水泥浆液质量，须采取计量投料，以保证浆液水灰比的准确性。注浆时要做好注浆压力、注浆量、注浆时间几其它异常情况的记录工作。注浆必须连续进行，如果因故中断应立即处理，尽快恢复注浆，以保证注浆质量。注浆时应控制好注浆量和注浆压力，并综合考虑二者关系，以确定结束注浆的依据认真做好屏浆工作，避免回浆。

8)凝结成刚性桩。注浆完成后28d，水泥浆液与碎石完全凝结，碎石桩6成为刚性桩8。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于超软土的先散后刚桩施工方法，其特征在于，所述适用于超软土的先散后刚桩施工方法采用双套管法进行超软土的先散后刚桩施工，具体包括：

利用吊机夹内外套管及注浆管并振动沉管，当沉管至设计标高后静拔内管，并于成孔后向孔内投入碎石夯实成桩；

碎石桩成桩完毕后用夹桩器夹住外套管，开启振动锤，通过振动作用完全拔出外套管，并在桩顶施工进行碎石和土工格栅组成的褥垫层施工；

褥垫层施工结束后，当超软土固结度高于80％时，通过预留的钢质注浆管进行注浆，并于注浆完毕后拔出注浆管；

当水泥浆液渗入碎石桩中，碎石及其他材料凝固形成刚度较大的桩体时，施工结束。

2.如权利要求1所述适用于超软土的先散后刚桩施工方法，其特征在于，所述利用吊机夹内外套管及注浆管包括：

清除内外套管以及注浆管内杂物，并利用吊机以及振动锤将内外套管及注浆管同时沉入土体；至离标高约50cm时减小偏心力矩降低钢管下沉速度，当套管下沉至标高后关停振动锤；同时向注浆管注入清水进行清孔。

3.如权利要求1所述适用于超软土的先散后刚桩施工方法，其特征在于，所述静拔内管包括：利用夹桩器仅夹住内套管，开动吊机在无振动状态下上拔内管至完全拔出。

4.如权利要求1所述适用于超软土的先散后刚桩施工方法，其特征在于，所述投入碎石夯实成桩包括：

通过投料器向孔内投入骨料形成碎石桩，碎石桩每施工2-3米后振动夯实；碎石桩每施工2-3米，再插入内套管，令内套管底部顶住已施工碎石桩的顶面，同时静拔外套管，所述外套管拔出至底面略低于已施工碎石桩的顶面。

5.如权利要求1所述适用于超软土的先散后刚桩施工方法，其特征在于，所述注浆包括：通过注浆泵压入清水检查钢质注浆管是否畅通，检查无误后，采用分段提升的高压注浆方式通过注浆泵同时向两根钢质注浆管注入水泥浆液，令水泥浆液从碎石桩的底部逐渐上升。

6.一种适用于超软土的先散后刚桩施工装置，其特征在于，所述适用于超软土的先散后刚桩施工装置包括外套管；

所述外套管内间隙套接有内套管；所述外套管与内套管形成的间隙空间内设置有凹槽；所述凹槽处插接有注浆管。

7.如权利要求6所述适用于超软土的先散后刚桩施工装置，其特征在于，所述凹槽为2个，对称布置；

所述内套管拔出后形成的孔内填充有振动夯实的碎石桩；

通过注浆泵向所述注浆管注入水泥浆液；

所述水泥浆液与所述振动夯实的碎石桩浇铸为刚性桩。

8.如权利要求7所述适用于超软土的先散后刚桩施工装置，其特征在于，所述碎石桩施工完毕后在桩顶施工由碎石和土工格栅组成的褥垫层。

9.如权利要求6所述适用于超软土的先散后刚桩施工装置，其特征在于，所述外套管内壁的对应凹槽位置设置有肋。

10.如权利要求6所述适用于超软土的先散后刚桩施工装置，其特征在于，所述注浆管的底部开孔。

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