CN112609685B - 一种适用软土地基的混凝土管桩系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地基施工技术领域，具体涉及一种适用软土地基的混凝土管桩系统及其施工方法，所述混凝土管桩系统，包括桩尖、管体、中空导管与土体固定管，所述桩尖设置于管体的底端，所述中空导管与竖直方向成第一角度倾斜向下设置在所述管体内，其两端开放，其靠下的一端与管体侧壁连通并与管体固定；所述土体固定管的外径与中空导管的内径相匹配，所述土体固定管穿过所述中空导管并延伸至管体的外侧，使得所述土体固定管与土体地基固定。本发明一方面可以解决工后场地土的二次固结与沉降，另一方面利用真空预压的水进行成桩，起到节水环保的效果，此外本发明的混凝土管桩系统有效解决了施工问题，使其在便于施工的同时仍然具有抗拔的功能。

Description

一种适用软土地基的混凝土管桩系统及其施工方法

技术领域

本发明属于地基施工技术领域，具体涉及一种适用软土地基的混凝土管桩系统及其施工方法。

背景技术

黏土、淤泥等软弱土层在沿海地区分布广泛，具有含水量高、压缩性强、渗透性差、承载力低、固结时间长等特点，桩体会受到地下水的浮力以及桩体之间采用焊接强度不高导致其抗拔能力不足，且桩体长期埋设在黏土、淤泥等软弱土层之下桩体中的金属构件会遇水锈蚀导致抗拔能力的降低。

现有专利申请号为202010058353.2的专利申请，公开了一种软土地区地基复合桩施工工艺和复合桩基。其中复合桩施工工艺包括了成孔(包括斜孔)；吊放钢筒；筒外注浆；筒内填料；桩间土加固。对于复合桩基包括了挤密桩和设置于所述挤密桩外周的混凝土渗入层。该地基复合桩施工工艺和复合桩基可以在桩体受力后，桩体侧壁与地层之间通过凝固后的混凝土浆液共同受力，从而也就使得桩体发生沉降的可能性较小。但是上述中的技术方案同样存在一定的缺陷：在进行侧壁上斜向钻引流孔时没有考虑到桩的直径所带来的施工难点(角度)问题，可能会导致孔壁坍塌。由于所述方案是在软土地区，此施工方式对于提高桩的抗拔性能效果一般。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种新的适用软土地基的混凝土管桩系统及其施工方法，在解决了施工后土体二次沉降问题的同时，使混凝土管桩系统具有一定的抗拔能力。

本发明的具体技术方案如下：

一种适用软土地基的混凝土管桩系统，其特征在于，包括桩尖、管体、中空导管与土体固定管，所述桩尖设置于管体的底端，所述中空导管与竖直方向成第一角度倾斜向下设置在所述管体内，其两端开放，其靠下的一端与管体侧壁连通并与管体固定；所述土体固定管的外径与中空导管的内径相匹配，所述土体固定管穿过所述中空导管并延伸至管体的外侧，使得所述土体固定管与土体地基固定。

其中，所述第一角度为15-30°。

其中，所述中空导管至少为一个。

其中，所述土体固定管内还设置有钢筋导向结构，所述钢筋导向结构包括用于钢筋穿过的通道，所述通道与土体固定管的外表面连通，钢筋穿过钢筋导向结构并从土体固定管外表面伸出，所述钢筋的伸出方向与土体固定管的延伸方向呈第二角度。

其中，所述第二角度为45-75°。

其中，钢筋导向结构为中空的导向管，所述导向管焊接在土体固定管内表面，其与土体固定管的外表面连通。

其中，所述管体上设置有第一孔口，所述土体固定管上设置有第二孔口。

其中，所述第一孔口直径为3-6cm，第一孔口的总面积占管体的桩身面积10％-20％，第一孔口沿桩身分为多列，每列设有多个孔口，且从上向下密度不断提高。

其中，所述第一孔口、第二孔口内均设置有滤网。

一种适用软土地基的混凝土管桩系统的施工方法，包括以下步骤：

(1)施工准备：施工现场完成“三通一平”工作；

(2)施工放样：确定桩体的位置，确定桩的范围深度；

(3)将带有桩尖的管体压入到软土地基中到达桩的设计长度后，将土体固定管倾斜放置，其被动力设备驱动，通过中空导管钻进周围土体之中；

(4)继续利用动力设备将钢筋通过钢筋导向结构插入到周围的软土之中；

(5)将管体密封并对其抽真空，使土体中的水进入管体；

(6)当管体中的水达到需要的抗拔能力的要求时，在管体中进行水泥的喷射搅拌；

(7)待水泥浆体达到设计强度后，再次将管体密封并抽真空，土体中的水再次进入管体；

(8)当管内的水达到满足所需桩的要求的水量时，进行高压喷射水泥，不间断的进行搅拌待水和水泥混合充分直至达到承载能力后形成钢管混凝土桩基础；

(9)养护前述钢管混凝土桩基。

有益效果

本发明混凝土管桩系统相比现有技术，一方面可以解决工后场地土的二次固结与沉降，另一方面利用真空预压的水进行成桩，起到节水环保的效果，此外本发明的混凝土管桩系统有效解决了施工问题，使其在便于施工的同时仍然具有抗拔的功能。

附图说明

图1为本发明的示意图

图2为本发明的土体固定管的示意图

其中，1为桩尖，2为管体，3为第一孔口，4为中空导管，5为土体固定管，51为第二孔口，11为钢筋导向结构，12为钢筋。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的混凝土管桩系统设置于土体地基中，包括桩尖1、管体2、中空导管4与土体固定管5，所述桩尖1设置于管体2的底端，所述中空导管4与竖直方向成第一角度倾斜向下设置在所述管体2内，其两端开放并且其靠下的一端与管体2侧壁连通并与管体2固定；所述土体固定管5的外径与中空导管4的内径相匹配，所述土体固定管5穿过所述中空导管4并延伸至管体2的外侧，使得所述土地固定管5与土体地基固定。

通过设置中空导管4与土体固定管5，本发明在不影响管体2吊放安装的同时，可以在其吊放完成后，将土体固定管5穿过中空导管4进而与土体固定，从而不会发生孔壁坍塌的情况，有效提高了混凝土管桩系统的稳定性。

具体来说，所述第一角度为15-30°。此角度一方面能够满足现在施工过程中大部分的设备进行施工作业，并且也能够防止所述固定管5发生弯曲变形。

具体来说，所述中空导管4至少为一个，可以根据管桩系统需要的承载力与直径进行调整。中空导管4可以使得固定管5能够准确的按照设计要求的位置以及抗拔效果深入到周围土体之中。

其中优选的，所述土体固定管5内还设置有钢筋导向结构11，所述钢筋导向结构11包括用于钢筋12穿过的通道，所述通道与土体固定管5的外表面连通，所述钢筋12穿过钢筋导向结构11并从土体固定管5外表面伸出，所述钢筋12的伸出方向与土体固定管5的延伸方向呈第二角度。通过增加设置钢筋12以及钢筋导向结构11，钢筋12与土体固定管5分别以不同角度插入软土地基，可以进一步提高土体与混凝土管桩系统的结合性，从而提高本发明的混凝土管桩系统的抗拔性能。

显而易见的，上述钢筋导向结构11例如可以是额外增设的中空的导向管，又或者可以是设置在土体固定管5壁面内的通槽，只要钢筋12可以穿过钢筋导向结构11并延伸至土体固定管5外侧即可。当钢筋导向结构11为导向管时，所述导向管焊接在土体固定管5内表面，其与土体固定管5的外表面连通。

具体来说，所述第二角度应为45-75°。此角度可以使得钢筋12在伸出固定管5后，可以进一步的增加其抗拔的效果。如果此角度过小，则其抗拔作用就微乎其微。

进一步优选的，如图1所示，所述管体2上设置有第一孔口3，如图2所示，所述土体固定管5上设置有第二孔口51，以便进行真空预压法时，土壤中水分可以通过上述孔口排出。

具体来说，所述第一孔口3直径为3-6cm，第一孔口3的总面积占管体2的桩身面积10％-20％，孔口沿桩身分为多列，每列设有多个孔口，且从上向下密度不断提高。3-6cm的孔口直径可以保持水流以正常的流速进入到桩体中不至过快产生压力；且要保证孔口3的总面积占管体2的桩身面积10％-20％，使得预压时有足够的水流入从而不至于孔口过于少导致达不到水泥浆体的要求；孔口上向下密度不断提高使得孔口大多数分布在下侧，能够增加桩身的整体刚度。

具体来说，所述第一孔口3、第二孔口51内均设置有滤网。所述滤网能够防止在进行真空预压以及压桩时周围土体的进入，从而影响桩整体的质量。

以下介绍本发明所述的混凝土管桩系统的一种具体施工方法，包括以下步骤：

001施工准备：施工现场完成“三通一平”工作；

002施工放样：用全站仪根据设计图纸尺寸确定桩体的位置，确定桩的范围深度；

003在软土中将带有桩尖1的管体2压入到软土地基中到达桩的设计长度后，将土地固定管5倾斜放置，其被动力设备驱动，通过中空导管4钻进周围土体之中。

本实施例中，所述的动力设备为履带式旋喷钻机，利用动力设备施加的扭矩将带有小孔口较细钢管通过钢管筒中的管体2，钻进周围的土体之中，待达到设计要求的一定深度之后，解除带有小孔口较细钢管与动力设备之间的连接。

004进一步，继续利用动力设备将钢筋12通过钢筋导向结构11插入到周围的软土之中，进一步地增加其抗拔地效果。本实施例中，通过履带式旋喷钻机将钢筋12通过导向管11，穿出土体固定管5钻进周围土体。

005进一步，将管体2密封并对其抽真空，土体中的水进入管体2。

具体来说，本实施例中，管体2用铁质密封盖(带口密封盖与管体2之间设有增加密闭性的橡胶圈)将其密封，之后采用580W/0.75HP真空泵，开始试抽气，检查有无漏气之处，确定无漏气后开始正式抽气在抽气的开始阶段,管内真空度每隔2h测读一次,当真空压力达到要求后且变化较小时,每4h～6h测读一次,需要时可根据管内真空度的变化调整，使得管体2管内真空度达到90kPa及其以上，管体2以及插入周围土体的钢管中就会有孔隙水流入，管内有测水压计可以测出水压知道有多少水(根据桩的设计以及承载要求)，期间周围土体的的孔隙水压力减少有效应力增加使得土体承载力增加。

006进一步，当管体2中的水达到需要的抗拔能力的要求时，在管体2中使用水泥粉喷机进行水泥的喷射搅拌。

在喷射搅拌的过程中，就会有水泥从防滤网中喷出，从而可以增加摩擦力进一步的增强其抗拔的性能。

007进一步，待水泥浆体达到设计强度后，再次将管体2密封并抽真空，土体中的水再次进入管体2。

008当管内的水达到一定的量时(满足所需桩的要求的水量)，接入水泥喷粉机进行高压喷射水泥，不间断的进行搅拌待水和水泥混合充分直至达到承载能力后形成钢管混凝土桩基础。

009完成后的28天为养护期，应避免扰动场地。

Claims (5)

1.一种适用软土地基的混凝土管桩系统，包括桩尖(1)、管体(2)，所述桩尖(1)设置于管体(2)的底端，其特征在于，还包括：中空导管(4)与土体固定管(5)，所述管体(2)上设置有第一孔口(3)，所述土体固定管(5)上设置有第二孔口(51)；所述第一孔口(3)直径为3-6cm，第一孔口(3)的总面积占管体(2)的桩身面积10％-20％，第一孔口(3)沿桩身分为多列，每列设有多个孔口，且从上向下密度不断提高；所述中空导管(4)与竖直方向成15-30°倾斜向下设置在所述管体(2)内，其两端开放，其靠下的一端与管体(2)侧壁连通并与管体(2)固定；所述土体固定管(5)的外径与中空导管(4)的内径相匹配，所述土体固定管(5)穿过所述中空导管(4)并延伸至管体(2)的外侧，使得所述土体固定管(5)与土体地基固定；所述土体固定管(5)内还设置有钢筋导向结构(11)，所述钢筋导向结构(11)包括用于钢筋(12)穿过的通道，所述通道与土体固定管(5)的外表面连通，钢筋(12)穿过钢筋导向结构(11)并从土体固定管(5)外表面伸出，所述钢筋(12)的伸出方向与土体固定管(5)的延伸方向呈45-75°。

2.根据权利要求1所述的混凝土管桩系统，其特征在于，所述中空导管(4)至少为一个。

3.根据权利要求1所述的混凝土管桩系统，其特征在于，钢筋导向结构(11)为中空的导向管，所述导向管焊接在土体固定管(5)内表面，其与土体固定管(5)的外表面连通。

4.根据权利要求1所述的混凝土管桩系统，其特征在于，所述第一孔口(3)、第二孔口(51)内均设置有滤网。

5.一种适用软土地基的混凝土管桩系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)施工准备：施工现场完成“三通一平”工作；

(2)施工放样：确定桩体的位置，确定桩的范围深度；

(3)将带有桩尖(1)的管体(2)压入到软土地基中到达桩的设计长度后，将土体固定管(5)倾斜放置，其被动力设备驱动，通过中空导管(4)钻进周围土体之中；

(4)继续利用动力设备将钢筋(12)通过钢筋导向结构(11)插入到周围的软土之中；

(5)将管体(2)密封并对其抽真空，使土体中的水进入管体(2)；

(6)当管体(2)中的水达到需要的抗拔能力的要求时，在管体(2)中进行水泥的喷射搅拌；

(7)待水泥浆体达到设计强度后，再次将管体(2)密封并抽真空，土体中的水再次进入管体(2)；

(8)当管内的水达到满足所需桩的要求的水量时，进行高压喷射水泥，不间断的进行搅拌待水和水泥混合充分直至达到承载能力后形成钢管混凝土桩基础；

(9)养护前述钢管混凝土桩基。

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