CN112343051B - 一种高回填地区旋挖植入沉桩方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于植入沉桩技术领域，公开了一种高回填地区旋挖植入沉桩方法，为了解决在红层泥岩高回填地区采用现有的植入沉桩法存在着植入桩沉入困难、以及桩基承载力低的问题，而提供一种高回填地区旋挖植入沉桩方法。本发明包括：（1）：采用长臂螺旋钻或者旋挖钻钻孔取土至桩端持力层从而形成桩孔；（2）：取出钻杆；（3）：采用打桩机将预应力管桩施打至桩端持力层；（4）：对桩孔与预应力管桩之间的缝隙采用高压注浆法注入水泥浆进行填充。

Description

一种高回填地区旋挖植入沉桩方法

技术领域

本发明属于植入沉桩技术领域，具体涉及一种高回填地区旋挖植入沉桩方法。

背景技术

植入沉桩法是近年来迅速发展起来一种新型工法，相比常规的锤击法或静压法沉桩具有明显的优点，在一些建筑密集区域或地质复杂区域，管桩采取直接锤击法或静压法一方面沉桩较困难，阻力大，强行穿越易造成桩身损伤; 另一方面挤压土体后易对周边建筑或管网线造成一定的影响。而采用植入法沉桩可通过预成孔至所定持力层再植桩，能较好保障管桩施打质量。该桩型特点在于通过预成孔方式减少其管桩桩尖沉桩阻力，此外通过后注浆填充管桩与成孔孔壁的缝隙以及侧壁土层的缝隙，可有效提高高强度预应力管桩桩侧阻力，从而达到提高单桩承载力要求。

目前对于预制混凝土管桩很多沉桩办法：主要分为锤击法、静压法、引孔沉桩法、钻孔植桩法、中掘法等施工方法。锤击法特点为：与支撑层的深度和地下水无关，可在多种土质上施工；可按打入时记录进行施工管理，并可掌握所有桩的承载力；但其施工时会产生振动与噪声，柴油打桩机会冒油烟。预钻孔施工法振动与噪声较小，施工中桩身的破损较少，用钻杆挖掘时，挖掘孔内泥土化，即使砂层，孔壁很少崩溃，采用桩尖开放形时，排土量较少，旋转埋桩时，垂直性较高，桩头残余量较少，施工精度高，放宽地基时不必调查对周围环境的影响，但要注意防止桩周围固定液及护基液流，需要事先充分调查支承层的分布状况。挖层施工法振动、噪声较少，沿桩的空腔挖掘，桩起到套管的作用，在挖掘的同时沉放，对周围建筑物的影响较少，即使连续比较密实的砂层，也容易施工，沉放是可经受较大的压力和轻轻锤击，故桩头可以比较平齐。但该方法有地下障碍时，会损坏桩或不能施工，故事先也必须调查，连续粘性土时，会发生堵眼导致桩的纵向开裂，要注意防止渗流水或者自流水导致的护基液流出，事先必须充分调查支承层的分布状况。

红层泥岩是以红色陆相沉积为主的碎屑沉积岩层，以砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩等为主。红层在我国主要是指中生代以来，即三叠系、侏罗系、白至系和新生代第三系的湖相、河流相、河湖交替相或山麓堆积相等陆相沉积岩层。红层的形成条件具有独特性，而且具有特殊的工程性质。红层是一种典型的易滑地层，因而其边坡稳定问题比较的突出，特别是在雨季经常的发生数量众多的滑坡灾害。

红层是一种复杂的力学介质，也是一种特殊的岩土。红层岩体具有亲水性强、透水性弱，并在水的作用下容易发生软化和塑变，吸水后岩体会发生膨胀，失水后岩体也会发生收缩，且容易发生崩解，抗风化能力较弱，抗压和抗剪强度较低等特性。特别是在铁路所经过的地区为山间谷地，气候温和多雨，排水不畅的条件下，外界环境条件对红层的影响比较的大。由于红层多为砂岩、粉砂岩、泥岩互层，因而层与层之间的层面结合力比较的差，所以很容易沿层面发生解体滑落，因此红层地区很容易发生各种地质灾害。

西南地区红层分布广泛，红层泥岩颗粒易破碎，强度低，遇水后易崩解和软化，采用这种材料填方后边坡往往出现变形、冲刷、边坡稳定性差、水土流失严重等问题，而随着西南地区建设工程的迅猛发展，红层地区的高填方边坡工程面临的问题尤为突显。

基于红层泥岩以及高回填地区的地质特性，目前的植入法将预应力管桩进行沉桩存在着如下问题：桩周土位移带来的管桩稳定性差，挤土效应和负摩擦阻力以及由负摩擦力引起的桩基承载力下降、建筑物不均匀沉降等问题。

此外，预应力管桩用于红层泥岩高回填区域，经常存在着遇到弧石或者块石而导致沉入困难的问题，导致施工周期长、安全风险和费用高的问题。

发明内容

本发明为了解决在红层泥岩高回填地区采用现有的植入沉桩法存在着植入桩沉入困难、以及桩基承载力低的问题，而提供一种高回填地区旋挖植入沉桩方法。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高回填地区旋挖植入沉桩方法，其特征在于，包括：

（1）：采用长臂螺旋钻或者旋挖钻钻孔取土至桩端持力层从而形成桩孔；

（2）：取出钻杆；

（3）：采用打桩机将预应力管桩施打至桩端持力层；

（4）：对桩孔与预应力管桩之间的缝隙采用高压注浆法注入水泥浆进行填充。

在一些实施例中，所述桩孔的直径比预应力管桩的直径大50-100mm。

在一些实施例中，在进行步骤（3）与步骤（4）之间，先进行采用水泥浆对预应力关管桩进行封底，封底的高度控制在2-4m。

在一些实施例中，在步骤（3）中，当单根预应力管桩的长度不足时，需要进行对预应力管桩进行接桩，所述预应力管桩包括桩体，所述桩体的端部延伸出有钢筋，所述桩体配设有连接盘，所述连接盘上开设有多个用于预应力管桩中的钢筋穿过的通孔，所述连接盘的侧壁上开设有至少一个延伸入连接盘内部的注浆孔，所述连接盘的上端面和/或下端面开设有与注浆孔相互连通的注浆通道。

在一些实施例中，所述连接盘的外围配设有用于将两个预应力管桩的端部进行包覆并形成注浆空间的包覆层。

在一些实施例中，所述包覆层设置有用于将连接盘的注浆孔进行裸露的裸露孔或者所述包覆层具有用于将连接盘的注浆孔进行裸露的间隙。

在一些实施例中，所述连接盘上开设有两组通孔，每一组通孔包括三个用于与预应力管桩中的三根钢筋相互适配的通孔；两组通孔中的一组通孔用于与一根预应力管桩的三根钢筋相互适配，两组通孔中的另一个组通孔用于与另一根预应力管桩的三根钢筋相互适配。

在一些实施例中，在步骤（2）和（3）之间进行放入由工程材料制成的护筒，所述护筒包括呈圆筒状的护筒本体，所述护筒本体上设置有若干过流孔使得护筒本体呈筛筒状，所述护筒本体开设有若干沿护筒本体长度方向设置的安装孔，所述安装孔的上端铰接有若干呈弧状并且能够沿着桩孔中心至桩孔内壁的方向进行转动的加强板，所述加强板的上端铰接在安装孔的上端，所述加强板的下端可拆卸连接在安装孔的下端。

在一些实施例中，所述加强板的下端设置有公头，所述护筒本体上对应于公头的位置上设置有与公头相互适配的母头。

在一些实施例中，所述加强板上设置有若干贯通孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的高回填地区旋挖植入沉桩方法在使用过程中，首先利用长臂螺旋钻或者旋挖钻钻孔取土至桩端持力层从而形成桩孔，防止红尘泥岩地区高回填地区的弧石和块石阻碍预应力管桩的贯入，能够降低在锤击入预应力管柱桩的阻力，从而保障预应力管桩贯入后的质量；并且本发明在利用水泥浆进行封底之后在桩孔与预应力管桩的外壁之间利用高压注浆法进行注浆，使得利用高压水泥浆能够对桩周土进行挤密，同时还能够形成对桩周体进行渗透劈裂，不仅能够提高桩周土的强度，同时还能够将桩周土与预应力管桩形成一个有机整体，从而提高预应力管桩的稳定性，从而提高单个桩基的承载能力。从而提高的地基承载力。经过试验，相比于现有技术，本发明相比于现有技术的植入法沉桩技术，在红尘泥岩高回填地区能够提高地基承载能力20-30%，进而能够降低预应力管桩的数量，从而达到降低施工成本和施工周期的目的。

附图说明

图1为本发明一实施例的工艺流程图示意图；

图2为本发明一实施例的工艺流程图示意图；

图3为本发明注浆后对桩周土进行挤密时的示意图；

图4为本发明注浆后对桩周土进行渗透劈裂时的示意图；

图5为本发明的预应力管桩在进行接桩时一状态结构示意图，在该示意图中表示将桩体的钢筋插入到连接盘的通孔中；

图6为本发明的预应力管桩在进行接桩时一状态结构示意图，在该示意图中表示两个桩体已经连接完成并在桩体的外围包覆有包覆层；

图7为本发明的连接盘的俯视图结构示意图，在该示意图中，连接盘上设置有2组通孔，每一组通孔包括三个通孔，其中该示意图中的三个黑色的通孔表示为一组通孔用于与一根预应力管桩的钢筋相互适配，该示意图中的三个白色的通孔表示为另一组通孔并用于与另一根预应力管桩的钢筋相互适配；

图8为发明的护筒的结构示意图；

图中标记：1、预应力管桩，11、桩体，12、钢筋，2、连接盘，21、通孔，22、注浆孔，23、注浆通道，3、铁皮，4、土体，5、注浆包，6、护筒，61、护筒本体，62、安装孔，63、加强板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

结合附图，本发明的高回填地区旋挖植入沉桩方法，包括：

（1）：采用长臂螺旋钻或者旋挖钻钻孔取土至桩端持力层从而形成桩孔；其中，在利用长臂螺旋钻或者旋转钻取土形成桩孔之前，应当先进行测量和定位。例如，首先对设计图纸提供的坐标、高程等有关数据进行认真复核，确认无误后采用全站仪进行桩位放样，桩中心放样完毕后，沿桩中心拉十字线至1.5m以外并作好护桩标记。

在进行成孔的过程中，将钻机钻杆回转到桩孔位置后将钻斗垂直放下并开始转动取土，依据钻杆下将高度及检验判断钻斗装满土多少，起斗卸土前应先反向旋转2周利用摩擦将活动底板关闭进料口，之后方可缓缓将钻斗提升卸土。升降速度不宜太快，应保持在0.4m/s左右。钻进取土中首先应确保孔径大于管桩桩径50-100 mm；其次应将部分填土内的块石或孤石进行取土破碎，确保后期顺利施打管桩；再次孔径应均匀、垂直且不塌孔，孔口应有防止坠物措施。

（2）：取出钻杆；

（3）：采用打桩机将预应力管桩施打至桩端持力层；其中，采用打桩机对预应力管桩进行贯入的过程属于现有技术，本领域的技术人员都能明白和理解。在升桩前应用粉笔在桩上划出每米的分界线，然后在约2米处用钢绳绑牢吊起；打桩机就位时，应垂直平稳地架设在打桩部位，桩锤应对准桩位，确保施打时不发生歪斜或移动桩架就位后即可吊桩，桩升起后垂直对准桩位中心缓缓放下插入土中。桩就位后，桩帽套向桩头并轻轻压住。桩锤、桩帽、桩身中心线应在同一直线上。在桩和锤的自重作用下，桩会沉入土层0.2～0.5米达到稳定，这时再交叉校正桩的垂直度，保证垂直度偏差不超过0.5%。垂直度的控制主要以吊线锤来控制，桩垂直后才允许正式打桩。为了防止打碎桩顶，在锤与桩帽，桩帽与桩之间放上缓冲物（如纸板、木板等厚度约为150~200mm），打桩时宜用重锤低击，低提重打，待桩入土达到一定深度时方可正式开锤施打。在施工中，打桩的贯入度由专人在桩架导管上测出来，完成三阵后再用卷尺测量，根据自然地面标高计算桩入土深度并做好打桩记录。同时如发现桩歪斜要及时纠正，打桩的贯入度和标高必须符合设计要求。

（4）：对桩孔与预应力管桩之间的缝隙采用高压注浆法注入水泥浆进行填充。在进行注浆的过程中，孔壁注浆可采用70型钻机或90型钻机在桩侧四周对称引孔至回填土底部，然后再埋设25 mm的薄壁钢管，薄壁钢管距底端1.5 m范围内开设若干个孔眼，并采用胶布进行密封处理，埋设好后，将其预伴好的水泥浆液进行高压劈裂注浆，确保管桩四周填土一定范围内水泥浆液能填充其缝隙，水泥浆灌入量应根据桩端地层、沉渣及软化情况确定，宜为钻孔体积扣除桩身体积、浆液终止面与孔顶标高面之间体积的1.1-1.2倍，

在一些实施例中，所述桩孔的直径比预应力管桩1的直径大50-100mm，从而便于后续的注浆作业，同时也能够进一步降低贯入预应力管桩时阻力，防止在贯入预应力管桩时由于阻力过大而导致损坏预应力管桩或者贯入失败的问题，降低和缩短了贯入预应力管桩1的施工周期。

在一些实施例中，在进行步骤（3）与步骤（4）之间，先进行采用水泥浆对预应力关管桩进行封底，封底的高度控制在2-4m。其中，对预应力管桩进行封底属于现有技术，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。

本发明的高回填地区旋挖植入沉桩方法在使用过程中，首先利用长臂螺旋钻或者旋挖钻钻孔取土至桩端持力层从而形成桩孔，防止红尘泥岩地区高回填地区的弧石和块石阻碍预应力管桩的贯入，能够降低在锤击入预应力管柱桩的阻力，从而保障预应力管桩贯入后的质量；并且本发明在利用水泥浆进行封底之后在桩孔与预应力管桩的外壁之间利用高压注浆法进行注浆，使得利用高压水泥浆能够对桩周土进行挤密，同时还能够形成对桩周体进行渗透劈裂（结合附图3和附图4，在进行高压注浆时，水泥浆形成的注浆包5会挤压土体4，从而对土体进行挤密作用，当注浆包压力达到一定值时，注浆包5会发生破裂，从而形成渗透劈裂，使得水泥浆渗透入土体4中与土体4形成一个有机的整体），不仅能够提高桩周土的强度，同时还能够将桩周土与预应力管桩形成一个有机整体，从而提高预应力管桩的稳定性，从而提高单个桩基的承载能力。从而提高的地基承载力。经过试验，相比于现有技术，本发明相比于现有技术的植入法沉桩技术，在红尘泥岩高回填地区能够提高地基承载能力20-30%，进而能够降低预应力管桩的数量，从而达到降低施工成本和施工周期的目的。

在一些实施例中，在步骤（3）中，当单根预应力管桩的长度不足时，需要进行对预应力管桩进行接桩，所述预应力管桩1包括桩体11，所述桩体11的端部延伸出有钢筋12，所述桩体11配设有连接盘2，所述连接盘2上开设有多个用于预应力管桩1中的钢筋12穿过的通孔21，所述连接盘2的侧壁上开设有至少一个延伸入连接盘2内部的注浆孔22，所述连接盘2的上端面和/或下端面开设有与注浆22孔相互连通的注浆通道23。

其中，在一些实施例中，注浆通道23和注浆孔22一体成型。在一些实施例中，注浆通道23和注浆孔22也可以为分开加工而相互连通。

注浆孔22的数量可以开设1个或者2个，便于从注浆孔22中注入水泥浆。

其中，连接盘2的外形尺寸应当小于预应力管桩1的外径，以使得连接盘2在进行浇筑后能够包覆在水泥中。其中，连接盘2的外形可以为原型、三角形、矩形、梯形、腰型、边数大于4的多边形等等，本发明不对连接盘2的外形做具体限制。

在一些实施例中，所述连接盘2的外围配设有用于将两个预应力管桩1的端部进行包覆并形成注浆空间的包覆层3，其中包覆层3可以采用铁皮、铝皮等等制作而成，对于包覆层3的材质本发明不做具体限制。

在一些实施例中，所述包覆层3设置有用于将连接盘2的注浆孔22进行裸露的裸露孔或者所述包覆层3具有用于将连接盘2的注浆孔22进行裸露的间隙。即是说包覆层3不会遮挡连接盘2的注浆孔22，以便于通过注浆孔22注入水泥浆。

在一些实施例中，所述连接盘2上开设有两组通孔，每一组通孔包括三个用于与预应力管桩中的三根钢筋相互适配的通孔21；两组通孔中的一组通孔21用于与一根预应力管桩1的三根钢筋12相互适配，两组通孔中的另一个组通孔21用于与另一根预应力管桩1的三根钢筋12相互适配。

其中，本发明在开设通孔时，通孔的数量与两根预应力管桩1中的钢筋12的数量相互适配，从而便于能够利用桩体11中每一根钢筋12进行定位，既能够提高定位的精度，同时又能够提高两根预应力管桩连接的强度。

在一些实施例中，为了提高连接的稳定性，两组通孔中的每一组通孔中的三个通孔21形成一个三角状。

本发明的预应力管桩在使用过程中，当需要对预应力管桩进行接桩时，首先将两根预应力管桩内部的钢筋插入到连接盘的通孔中，并利用连接盘上的通孔与桩体内的钢筋进行定位，从而解决了预应力管桩在接桩时存在的定位困难的问题；然后在两个预应力管桩的外围包覆包覆层，然后从连接盘的注浆孔内注入水泥浆进行注浆，注入的水泥浆从注浆孔内注入，并从注浆通道内流出，从而将两个预应力管桩连接在一起完成接桩。本发明相比于现有技术采用利用端板进行焊接接桩的方式，具有定位方便、定位精度高的特点；同时将两根预应力管桩通过水泥注浆的方式进行连接，具有连接强度高的特点。

同时发明的预应力管桩的制作过程中不需要再制作和连接端板，能够降低预应力管桩的制造成本。

在一些实施例中，在步骤（2）和（3）之间进行放入由工程材料制成的护筒6，所述护筒6包括呈圆筒状的护筒本体61，所述护筒本体61上设置有若干过流孔使得护筒本体呈筛筒状，其中，过流孔的作用是便于在进行高压注浆的时候，水泥浆能够穿出护筒本体1与土体4进行冲击并和土体4形成一个整体；所述护筒本体61开设有若干沿护筒本体长度方向设置的安装孔62，所述安装孔61的上端铰接有若干呈弧状并且能够沿着桩孔中心至桩孔内壁的方向进行转动的加强板63，所述加强板63的上端铰接在安装孔62的上端，所述加强板61的下端可拆卸连接在安装孔的下端。本发明通过设置由工程塑料制作而成的护筒6，通过护筒6能够对桩孔进行有效的保护，防止出现红尘泥岩高回填地区容易跨孔的情况，同时护筒6还能够起到加强筋的作用，提高水泥浆注浆后的强度，并且在进行高压注浆时，加强板63在高压水泥浆的作用下沿着桩孔中心至桩孔孔壁的方向展开，从而利用加强板63形成扩大头的作用，进一步提高预应力管桩1的承载能力。

在一些实施例中，为了防止在放入套筒6时加强板63展开而影响护筒6的放入，所述加强板63的下端设置有公头，所述护筒本体上对应于公头的位置上设置有与公头相互适配的母头。

在一些实施例中，所述加强板63上设置有若干贯通孔。通过贯通孔的设置，便于使得加强板63与注浆的水泥浆形成一个整体，从而形成比较牢固的扩大头结构，进一步提高桩基的承载力。

在具体实施过程中，安装孔62可以沿着护筒本体61的圆周方向进行开设，同时在护筒本体61的不同高度位置均可以开设安装孔62并安装加强板63。进而提高浇筑水泥浆后与土体4之间的连接作用力。

以上，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种高回填地区旋挖植入沉桩方法，其特征在于，包括：

（1）：采用长臂螺旋钻或者旋挖钻钻孔取土至桩端持力层从而形成桩孔；

（2）：取出钻杆；

（3）：采用打桩机将预应力管桩施打至桩端持力层；在步骤（3）中，当单根预应力管桩的长度不足时，需要进行对预应力管桩进行接桩，所述预应力管桩包括桩体，所述桩体的端部延伸出有钢筋，所述桩体配设有连接盘，所述连接盘上开设有多个用于预应力管桩中的钢筋穿过的通孔，所述连接盘的侧壁上开设有至少一个延伸入连接盘内部的注浆孔，所述连接盘的上端面和/或下端面开设有与注浆孔相互连通的注浆通道；所述连接盘的外围配设有用于将两个预应力管桩的端部进行包覆并形成注浆空间的包覆层；

（4）：对桩孔与预应力管桩之间的缝隙采用高压注浆法注入水泥浆进行填充；

在步骤（2）和（3）之间进行放入由工程材料制成的护筒，所述护筒包括呈圆筒状的护筒本体，所述护筒本体上设置有若干过流孔使得护筒本体呈筛筒状，所述护筒本体开设有若干沿护筒本体长度方向设置的安装孔，所述安装孔的上端铰接有若干呈弧状并且能够沿着桩孔中心至桩孔内壁的方向进行转动的加强板，所述加强板的上端铰接在安装孔的上端，所述加强板的下端可拆卸连接在安装孔的下端。

2.根据权利要求1所述的高回填地区旋挖植入沉桩方法，其特征在于，所述桩孔的直径比预应力管桩的直径大50-100mm。

3.根据权利要求1所述的高回填地区旋挖植入沉桩方法，其特征在于，在进行步骤（3）与步骤（4）之间，先进行采用水泥浆对预应力关管桩进行封底，封底的高度控制在2-4m。

4.根据权利要求1所述的高回填地区旋挖植入沉桩方法，其特征在于，所述包覆层设置有用于将连接盘的注浆孔进行裸露的裸露孔或者所述包覆层具有用于将连接盘的注浆孔进行裸露的间隙。

5.根据权利要求4所述的高回填地区旋挖植入沉桩方法，其特征在于，所述连接盘上开设有两组通孔，每一组通孔包括三个用于与预应力管桩中的三根钢筋相互适配的通孔；两组通孔中的一组通孔用于与一根预应力管桩的三根钢筋相互适配，两组通孔中的另一个组通孔用于与另一根预应力管桩的三根钢筋相互适配。

6.根据权利要求1所述的高回填地区旋挖植入沉桩方法，其特征在于，所述加强板的下端设置有公头，所述护筒本体上对应于公头的位置上设置有与公头相互适配的母头。

7.根据权利要求1或者6所述的高回填地区旋挖植入沉桩方法，其特征在于，所述加强板上设置有若干贯通孔。

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