CN112609704B - 一种smw工法施工桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SMW工法施工桩，涉及土木工程技术领域。包括桩体，插入到桩体中的结构型钢，所述结构型钢包括H型钢结构体、多个固定安装在所述H型钢结构体上的套接结构管，多个套接结构管的直径自结构型钢中心向外等数值增大，多个套接结构管长度均大于桩体长度。本发明还公开了一种SMW工法施工桩的施工方法，以加强桩体的力学性能，还缩短SMW工法施工桩的硬结周期，加快施工速度，减少成本。

Description

一种SMW工法施工桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种SMW工法施工桩及其施工方法。

背景技术

SMW 工法于1976年在日本问世，SMW工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度、刚度、地下桩结构，而连续互相连接的地下桩又能无接缝组合成地下墙体结构。

基坑支护是地下室主体结构施工的必要保障，基坑工程作为一项临时性工程，既要满足安全稳定的基本要求，又要追求经济节能环保的社会效应。SMW工法桩是软土地区一项重要的基坑支护措施，既能支挡土层压力，又能防止水土流失。

现有技术中多描述了SMW工法桩的应用，施工，并没有涉及到如何促进SMW工法桩快速硬的系统性结构以及相关施工方案。专利号CN201620517264.9公开了名为一种毛竹桩复合SMW工法桩型钢早拔体系的实用新型，该实用新型旨在解决SMW工法桩施工中的H型钢的回收问题，使H型钢的回收变得更加方便，减少施工污染。该实用新型并没有解决如何将H型钢以较为省力、更加快速安装到桩体中的问题，也没有提出相关的技术方案；也不涉及到促进施工桩硬结的技术结构以及方案。

发明内容

本发明提供了一种SMW工法施工桩及其施工方法，采用特殊结构的型钢材料，加强桩体的力学性能的同时，还缩短SMW工法施工桩的硬结周期，加快施工速度，减少成本，用以解决上述技术问题。

本发明解决上述问题的技术方案是：提供了一种SMW工法施工桩，包括桩体，插入到桩体中的结构型钢，所述结构型钢包括H型钢结构体、多个固定安装在所述H型钢结构体上的套接结构管，多个套接结构管的直径自结构型钢中心向外等数值增大，多个套接结构管长度均大于桩体长度。

进一步地，所述套接结构管包括内层管体和外层管体，所述内层管体与外层管体之间以连接轴形成固定连接。套接结构管固定安装到H型钢结构体上时，与H型钢结构体同轴心线，并且将包裹在结构型钢外围的桩体划分为等厚度的不同桩体层，加强H型钢结构体的结构强化功能；并且在内层管体和外层管体之间形成独特功能区。还有连接轴连接于内层管体和外层管体，避免内层管体和外层管体收到水泥挤压出现变形，导致内层管体和外层管体之间的夹持区间变小或变大，不便于结构圆管的安装。

进一步地，还包括多个均匀安装设置在内层管体和外层管体之间的结构圆管。结构圆管安装在内层管体和外层管体之间，可作为套接结构管的结构较大的结构加强筋体，在较大程度上提升结构型钢的力学承受极限。

进一步地，所述内层管体和外层管体在结构圆管的安装位置处均设置成贴合结构圆管管壁形状的弧形凸起。弧形凸起在结构圆管的两侧同时贴紧在结构圆管上，在安装结构型钢到桩体中时，弧形凸起可固定结构圆管位置，防止结构圆管在内层管体和外层管体之间出现位置偏移、掉出套接结构管等问题。

进一步地，还包括多个开设在所述弧形凸起上的通孔。结构圆管插入到内层管体和外层管体之间时，同时还封堵住弧形凸起上的通孔，在结构型钢插入到桩体中时，可以防止湿化的水泥从通孔流入到内层管体和外层管体之间。而但桩体硬结周期的中后段时，则可以抽取结构圆管，使通孔连通到桩体的内部，方便桩体的内部的水汽从套接结构管处流出，促进桩体的硬结凝固。

进一步地，所述套接结构管的一端设置有一用于防止水泥进入到套接结构管的内层管体和外层管体之间的区域的密封部。套接结构管插入安装到桩体中时，密封部形成在套接结构管的插入端头处，主要防止水泥流入到内层管体和外层管体之间的夹持区间中，以保持内层管体和外层管体之间中空。

进一步地，所述套接结构管的一端还设置有便于使结构型钢插入到未凝结的桩体中的尖锐插入部。尖锐插入部则有利于套接结构管插入到桩体中，使插入套接结构管的施工操作更加方便，省力。

本发明还提供了一种SMW工法施工桩的施工方法，用于制造上述任意一项所述的一种SMW工法施工桩，其步骤如下：

S1：定位，确定施工区域，导沟开挖，放置导轨，设定施工标志，划出打桩区间以及设计打桩的方向线；

S2：SMW钻拌，使用钻掘搅拌机在标定位置钻掘及搅拌，并注入水泥系强化剂；

S3：在水泥未结硬前，安装、固定结构型钢，等待水泥硬结，完成SMW施工。

进一步地，步骤S3中，水泥硬结的过程中，根据实际情况以及工期要求，选择性抽出原本安装在套接结构管中的结构圆管，以加快水泥硬结速度。

本发明的有益效果：本发明的一种SMW工法施工桩，该施工桩采用传统的H型钢结构体的同时，还在H型钢结构体上套接多个套接结构管，多个套接结构管和H型钢结构体共用中心轴线。套接结构管套接到H型钢结构体上时，相邻的每两个套接结构管之间距离相同；这样，就可将桩体划分成几个等厚度的桩体层，方便桩体内的水汽从套接结构管中流出。当然，套接结构管和H型钢结构体组合构成的结构型钢的力学承载性能更强，使本发明的桩体结构更加稳定。套接结构管的长度大于桩体长度，可保证套接结构管在桩体的两端均能外露，既可以方便技术工人抓持结构型钢来安装固定结构型钢到桩体中。而且结构型钢外露到桩体之外，在后续的表层土填埋施工中，也不会掩盖住结构型钢，保证结构型钢的外层管体和内层管体之间的夹持区域中空。

本发明还提供了一种SMW工法施工桩的施工方法，本方法在于指导SMW施工桩的施工制造，提高施工效率。特别在施工桩的硬结固化过程中，还可以根据实际需求来选择性的抽出适当数量的结构圆管，来使弧形凸起处暴露在空气中，也是弧形凸起处的水泥土复合材料中的水分从通孔处蒸发出来，促进施工桩的硬结固化，有效缩短SMW工法施工的施工周期，压低成本。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例的一种SMW工法施工桩的整体结构俯视示意图；

图2为本发明具体实施例的一种SMW工法施工桩的套接结构管的结构原理示意图；

图3为本发明具体实施例的一种SMW工法施工桩的整体结构俯视示意图的局部放大图；

图4为本发明具体实施例的一种SMW工法施工桩的套接结构管的剖面结构示意图。

1-桩体、2-结构型钢、21-H型钢结构体、22-套接结构管、221-内层管体、222-外层管体、223-连接轴、3-结构圆管、4-弧形凸起、5-通孔、6-密封部、7-尖锐插入部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参阅图1、图2、图3，本发明具体实施例的一种SMW工法施工桩，包括桩体1，插入到桩体1中的结构型钢2，因为采用的SMW工法，所以桩体1既是实心桩体1，又与钻掘机施工时制造出来的地下孔形状相同。因为桩体1是一边施工一边浇筑的，那么在桩体1浇筑的末尾，将结构型钢2插入桩体1中，待桩体1完成固化后，就完成了SMW工法施工桩。

本实施例中，至关重要的是：结构型钢2包括 H型钢结构体21、多个固定安装在所述H型钢结构体21上的套接结构管22，多个套接结构管22保持同轴心位置状态被H型钢结构体21的水平钢结构体同时穿过，并在贯穿位置以焊接固定方式将套接结构管22固定到H型钢结构体21上，来使整个结构型钢2的结构变得更加稳定，其力学性能更加优良。当然，同轴心位置布置的多个套接结构管22的直径自结构型钢2中心轴线向外等数值增大，这样，套接结构管22在插入到桩体1中时，位于一个套接结构管22的内侧和外侧的桩体1层的厚度是相等的，来保证套接结构管22的疏导水汽、促进桩体1固化的效果达到最佳。

作为补充，多个套接结构管22长度均大于桩体1长度，这样套接结构管22可以在桩体1的两端均外露，外露一端可以稳定插入到地下土壤中，来固定套接结构管22，外露另一端则可以暴露到地面之上，有利于套接结构管22的透气。

作为本实施例的优选项之一，套接结构管22由内层管体221、外层管体222、连接轴（223）组成，连接轴（223）设置有多个，每一个连接轴（223）的一端均固定连接到内层管体221上、另一端固定连接到外层管体222上，来保证内层管体221和外层管体222之间的间距不发生变化，还强化套接结构管22的结构强度。

在外层管体222和内层管体221上均开设有多个弧形凸起4，外层管体222和内层管体221上的弧形凸起4一一对应，而一个结构圆管3恰好就按照在两个互相对应的弧形凸起4之间，多个结构圆管3在内层管体221和外层管体222之间等距离布置。于此同时，在弧形凸起4上均匀也开设有若干个通孔5，结构圆管3在插入到两个弧形凸起4之间时，结构圆管3的自身直径保持结构圆管3能够紧紧贴到弧形凸起4的内弧面上，从而堵住通孔5。在安装结构型钢2到未固化的桩体1中时，未固化的水泥就不会从通孔5处流入到内层管体221和外层管体222之间的夹持区域中。

作为本实施例的优选项之二，套接结构管22包括内层管体221和外层管体222，而套接结构管22在插入到桩体1中时，内层管体221和外层管体222之间的区域要保证通透性，又不能被完全封闭住。因此在套接结构管22的单个端部处设置密封部6，使套接结构管22以此端插入到桩体1中时，密封部6同时连接内层管体221和外层管体222的同一端，就能够挡住水泥；而套接结构管22的另一端处并不封闭，使外层管体222和内层管体221在此处形成环形开口。

此外，密封部6结构可以进一步升华，将密封板的截面设计成“V”字型结构，使密封板形成尖锐插入部7，以方便套接结构管22插入到桩体1中。

当然，也可以在密封部6位置独立设置尖锐插入部7，使密封部6和尖锐插入部7独立开。

本发明还提供了一种SMW工法施工桩的施工方法，用于制造上述任意一项所述的一种SMW工法施工桩，其步骤如下：

S1：定位，确定施工区域，导沟开挖，放置导轨，设定施工标志，划出打桩区间以及设计打桩的方向线；

S2：SMW钻拌，使用钻掘搅拌机在标定位置钻掘及搅拌，并注入水泥系强化剂；

S3：在水泥未结硬前，安装、固定结构型钢2，等待水泥硬结，完成SMW施工。

本方法中，步骤S1中，对于深度超过5M的基坑，其基坑支护结构必须按照有关标准进行设计计算，有设计计算书和施工图纸，也就是说，施工桩的尺寸、施工位置也是需要计算的。

特别是在步骤S3中，水泥系强化剂在注入到钻掘深洞中后，插入结构型钢2时，要保证结构型钢2竖直插入到钻掘洞中，必要时可以采用红外线探测器照射内层管体221和外层管体222之间的空区，来根据光线触底情况以及测算光线角度来判断结构型钢2是否竖直安装，这在其他形态结构的施工桩内是很难做到的。

而且在步骤S3中，整个水泥硬结的过程中，根据实际情况以及工期要求，例如施工要求尽快进行基坑底施工，要求施工桩尽快成型，在保证水泥不能从通孔5中流出的前提下，这时就可以抽出原本在内层管体221和外层管体222之间的多个结构圆管3，使通孔5暴露出来，方便桩体1内部的水汽从通孔5处逸散到内层管体221和外层管体222之间的空区中，再一步流出，以促进桩体1的固化，缩短施工工期，降低施工成本。

以上未提及之处，均适用于现有技术。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种SMW工法施工桩，其特征在于：包括桩体（1），插入到桩体（1）中的结构型钢（2），所述结构型钢（2）包括H型钢结构体（21）、多个固定安装在所述H型钢结构体（21）上的套接结构管（22），多个套接结构管（22）的直径自结构型钢（2）中心向外等数值增大，多个套接结构管（22）长度均大于桩体（1）长度。

2.根据权利要求1所述的一种SMW工法施工桩，其特征在于：所述套接结构管（22）包括内层管体（221）和外层管体（222），所述内层管体（221）与外层管体（222）之间以连接轴（223）形成固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种SMW工法施工桩，其特征在于：还包括多个均匀安装设置在内层管体（221）和外层管体（222）之间的结构圆管（3）。

4.根据权利要求3所述的一种SMW工法施工桩，其特征在于：所述内层管体（221）和外层管体（222）在结构圆管（3）的安装位置处均设置成贴合结构圆管（3）管壁形状的弧形凸起（4）。

5.根据权利要求4所述的一种SMW工法施工桩，其特征在于：还包括多个开设在所述弧形凸起（4）上的通孔（5）。

6.根据权利要求1所述的一种SMW工法施工桩，其特征在于：所述套接结构管（22）的一端设置有一用于防止水泥进入到套接结构管（22）的内层管体（221）和外层管体（222）之间的区域的密封部（6）。

7.根据权利要求1所述的一种SMW工法施工桩，其特征在于：所述套接结构管（22）的一端还设置有便于使结构型钢（2）插入到未凝结的桩体（1）中的尖锐插入部（7）。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述的SMW工法施工桩的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1：定位，确定施工区域，导沟开挖，放置导轨，设定施工标志，划出打桩区间以及设计打桩的方向线；

S2：SMW钻拌，使用钻掘搅拌机在标定位置钻掘及搅拌，并注入水泥系强化剂；

S3：在水泥未结硬前，安装、固定结构型钢（2），等待水泥硬结，完成SMW施工。

9.根据权利要求8所述的一种SMW工法施工桩的施工方法，其特征在于：步骤S3中，水泥硬结的过程中，根据实际情况以及工期要求，选择性抽出原本安装在套接结构管（22）中的结构圆管（3），以加快水泥硬结速度。

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