CN113529712A - 一种中振法预制管桩防挤土施工方法与施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桩基工程领域中的一种中振法预制管桩防挤土施工方法与施工装置，在预制管桩(7)压桩的同时，通过在预制管桩(7)的中空部位放置排土管(1)，并将排土管(1)与振动锤(2)连接，通过振动，大幅度降低土体与排土管(1)之间的摩擦力，利用压桩时在桩尖附近产生的挤土压力，将土体挤入排土管(1)内，使得压桩过程中，被挤压的土体具有顺畅的排除通道，从而消减压桩挤土效应，适用于各种深度的预制管桩在各种不同土层中的防挤土沉桩施工，施工效率高，成本低，防挤土效果好。

Description

一种中振法预制管桩防挤土施工方法与施工装置

技术领域

本发明涉及桩基工程领域中的一种中振法预制管桩防挤土施工方法与施工装置。

背景技术

预制桩包括预制钢筋混凝土桩与钢管桩，预制钢筋混凝土桩主要包括钢筋混凝土预制方桩与PHC管桩及PHS管桩，其中的钢管桩、PHC管桩与PHS管桩均为预制管桩，其共同点是为中空的预制构件。预制管桩相对于现场浇筑成型的灌注桩，具有施工速度快、现场干净、桩身强度高、造价低的优点，且生产、施工技术成熟，产业体系完整。预制管桩沉桩施工时，存在沉桩挤土效应，往往使得邻近的被保护对象因挤土而破坏或受损。针对预制管桩的沉桩挤土效应控制，目前主要的方法是控制沉桩速率、调整打桩顺序、设置防挤沟、设置释放孔、施工排水孔、桩位引孔沉桩、中掘法或在桩位处施工搅拌桩等方法，但上述的预防预制管桩挤土效应的方法，在施工可行性、防挤土可靠性、施工成本、施工效率及地层适应性方面仍存在巨大缺陷。因此，在对挤土效应控制要求较高的区域，仍然使用造价高的灌注桩。伴随预制管桩沉桩施工的挤土效应是限制预制管桩更广泛使用的主要瓶颈。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种中振法预制管桩防挤土施工方法，该施工方法可在预制管桩打桩施工过程中及时消除或减小打桩挤土效应，可适度减小打桩阻力，施工效率高，可靠性高，造价低，环保效益好。

该中振法预制管桩防挤土施工方法包括以下步骤：

a)定位在压桩施工过程中需要采取防挤土措施的预制管桩，将预制管桩放置于桩位上方并固定，准备可放置于预制管桩中空部位的排土管及振动锤；

b)进行预制管桩压桩施工，将步骤a)中的排土管放置在预制管桩的中空部位；

c)使振动锤带动排土管振动；

d)通过振动施工，促进地基土进入排土管，在排土管中形成土塞；

e)利用静力拔桩法与振动拔桩法中的一种或两种组合进行排土管的拔出施工，同时利用土塞强度降低法、静压法、振动法与锤击法中的一种或几种组合给土塞施加压力，使排土管内部的土塞从排土管内去除，其中的土塞强度降低法是指通过在土塞中施工低水泥掺量的水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、水冲、扰动，使得土塞与排土管的内壁之间摩阻力降低的方法；

f)重复步骤b)～步骤e)，完成需要采取防挤土措施的预制管桩沉桩施工。

在上述的中振法预制管桩防挤土施工方法中，在上述的步骤e)中，可采用孔压反力施工方法将排土管内的土塞从排土管内去除。

在上述的中振法预制管桩防挤土施工方法中，在上述的步骤d)中，在排土管内抽真空，抽吸地基土中的地下水，并促进地基土进入排土管。

在上述的中振法预制管桩防挤土施工方法中，在上述的步骤e)中，在预制管桩沉桩施工期间，将排土管从预制管桩的中空部位拔出，然后将排土管内部的土塞从排土管内去除。

本发明的第二个目的是提供一种中振法预制管桩防挤土施工装置，该施工装置可以实现预制管桩防挤土沉桩施工，速度快、成本低，质量可靠，且可利用桩位孔，无害处置大量的排土，增加施工安全度。

该中振法预制管桩防挤土施工装置包括振动锤、排土管、流体输入输出装置、流体通道、预制管桩压桩机五部分，其中的振动锤是提供振动动力的装置，排土管是中空管状构件，流体输入输出装置是具备将液体或气体输入或输出功能的装置，流体通道是中空管状构件或部件，预制管桩压桩机是具备将预制管桩沉入土体功能的装置，振动锤与排土管上部连接，流体通道一端与排土管连接，流体通道另一端与流体输入输出装置连接，预制管桩与预制管桩压桩机连接，排土管位于预制管桩的中空部位。

在上述的中振法预制管桩防挤土施工装置中，上述的流体输入输出装置是空气压缩机与真空泵中的一种或两种组合。

在上述的中振法预制管桩防挤土施工装置中，上述的排土管是上端封闭的管状构件。

本发明的中振法预制管桩防挤土施工方法与施工装置，能在预制管桩压桩的同时，通过在预制管桩的中空部位放置排土管，并通过排土管的振动，大幅度降低土体与排土管间的摩擦力，可利用压桩时在桩尖附近产生的挤土压力，将土体挤入排土管内，使得压桩过程中，被挤压的土体具有顺畅的排除通道，从而消减压桩挤土效应，基本不影响压桩施工效率，成本低，防挤土效果好，适应于各种深度的桩及各种不同的土层，造价低。

附图说明

图1为本发明的一个实施例所用的中振法预制管桩防挤土施工装置剖面示意图。

具体实施方式

作为本发明的一个实施例，下面结合图1，介绍本发明的中振法预制管桩防挤土施工方法与施工装置。首先，结合图1，介绍本发明的中振法预制管桩防挤土施工装置的结构构造与工作原理。该施工装置包括振动锤(2)、排土管(1)、流体输入输出装置(3)、流体通道(4)、预制管桩压桩机(5)五部分，其中的振动锤(2)是具备提供振动动力的装置，振动锤(2)可以是电动振动锤，也可以是液压振动锤。可在振动锤(2)上连接夹具，通过夹具与排土管(1)连接。排土管(1)是中空管状构件，排土管(1)可以采用钢管制作，排土管(1)应可以放置于预制管桩(7)的中空部位内。在本实施例中，排土管(1)的上部可以设置盖板(9)，将排土管(1)设置为顶部封闭的管状构件，以便于在排土管(1)上部抽真空抽水，或在排土管(1)上部施加流体压力，促进土体排除排土管(1)。流体输入输出装置(3)是具备将液体或气体输入或输出功能的装置。在本实施例中，流体输入输出装置(3)可以是空气压缩机与真空泵中的一种或两种组合。当需要在排土管(1)内抽吸真空或抽地下水时，可使用真空泵在排土管(1)内抽真空，当需要将排土管(1)内的土体去除时，可使用空气压缩机向排土管(1)充气，以便于在振动锤(2)振动时，以孔压反力施工方法，将排土管(1)内的土体排除。在本实施例中，可通过控制阀与三通将流体通道(4)同时与真空泵及空气压缩机连接。流体通道(4)是中空管状构件或部件。预制管桩压桩机(5)是具备将预制管桩(7)沉入土体功能的装置，在压桩施工过程中，预制管桩(7)与预制管桩压桩机(5)连接，排土管(1)位于预制管桩(7)的中空部位。在本实施例中，宜采用抱压式压桩机，以便于将排土管(1)从预制管桩(7)的中空部位插入或取出。振动锤(2)与排土管(1)上部连接，流体通道(4)一端与排土管(1)连接，流体通道(4)的另一端与流体输入输出装置(3)连接。压桩挤土效应产生的机理主要是在预制管桩(7)被压入土体的过程中及压桩后，预制管桩(7)挤占了地基土的空间，从而在地基土中产生了很高的挤压应力，因土体是含水的松散颗粒组合，压桩时，同时在地基土中产生很高的超静孔隙水压力，导致预制管桩(7)压桩伴随土体的位移，产生挤土效应。而本实施例中介绍的施工装置，在预制管桩(7)的中空部位，插入排土管(1)，并在压桩挤土过程中，利用振动锤(2)带动排土管(1)振动，使得排土管(1)内的土塞(6)与排土管(1)侧壁的摩阻力大幅度减小，当排土管(1)的下端在预制管桩(7)的桩底附近时，便形成了桩底附近的受挤压的地基土排除通道，故可大幅度消减压桩挤土过程中在地基土中产生的挤压应力，还可以通过排土管(1)抽排地下水，大幅度消减压桩产生的超静孔隙水压力，从而消除或减小压桩挤土效应。

本实施例的以下部分，结合图1，介绍本发明的中振法预制管桩防挤土施工方法的施工步骤与具体实施方式。第一步，定位在压桩施工过程中需要采取防挤土措施的预制管桩(7)，将预制管桩(7)放置于桩位上方并固定，准备可放置于预制管桩(1)中空部位的排土管(1)及可以与排土管(1)连接的振动锤(2)。在本步骤中，需结合中空预制管桩(7)的中空部位尺寸选择排土管(1)的尺寸，使得排土管(1)可放置在预制管桩(7)的中空部位。在本步骤中，排土管(1)可用钢管制作，排土管(1)可采用整根钢管。本步骤同样可适用于实心预制桩，针对实心预制桩，可将排土管(1)与实心预制桩侧壁相对固定，比预制管桩(7)施工难度略高。在本步骤中，可准备吊车(8)用于排土管(1)的安放与拔出，也可以使用预制管桩压桩机(5)上的起吊装置代替吊车(8)。完成第一步，进入第二步。本步骤进行预制管桩(7)压桩施工，将第一步中的排土管(1)放置在预制管桩(7)的中空部位中。在本步骤中，可采用现行的预制管桩压桩机(5)进行压桩施工，可先将预制管桩(7)竖直摆放后，将排土管(1)放置在预制管桩(7)的中空部位，并将振动锤(2)与排土管(1)连接。在本步骤中，当预制管桩(7)为多节桩，在接桩时，可将振动锤(2)移开，接桩完成后，再安装振动锤(2)。在本步骤中，在预制管桩(7)接桩时，振动锤(2)可与排土管(1)一起移开，也可以仅移开振动锤(2)。完成第二步，进入第三步。在本步骤中，开启振动锤(2)，使振动锤(2)带动排土管(1)振动。完成第三步，进入第四步。本步骤中，结合预制管桩(7)的压桩施工快慢，利用吊车(8)控制排土管(1)的底部深度，与预制管桩(7)底部深度相适应，控制排土管(1)的管底与预制管桩(7)的桩底的相对位置，使得排土管(1)的底端接近桩尖附近被挤压的地基土，通过振动施工，大幅度减消地基土与排土管(1)侧壁间的摩阻力，使地基土进入排土管(1)，在排土管(1)中形成土塞(6)。在本步骤中，可利用真空泵，在排土管(1)内抽真空，抽吸地基土中的地下水，并促进地基土进入排土管(1)，以减小压桩挤土产生的超静孔隙水压力，释放压桩引起的挤土压应力。完成第四步，进入第五步。本步骤中，利用静力拔桩法与振动拔桩法中的一种或两种组合进行排土管(1)的拔出施工，同时利用土塞强度降低法、静压法、振动法与锤击法中的一种或几种组合给土塞(6)施加压力，使排土管(1)内部的土塞(6)从排土管(1)内去除，其中的土塞强度降低法是指通过在土塞(6)中施工低水泥掺量的水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、水冲、扰动，使得土塞(6)与排土管(1)的内壁之间摩擦力降低的方法。本步骤，主要目的是将进入排土管(1)内的地基土清除，可在单根桩压桩结束后，利用本步骤的方法，在桩位处，将进入排土管(1)内的地基土排除至预制管桩(7)的中空部位及送桩形成的桩位孔中，以减小排土外运量，也可将排土管(1)从预制管桩(7)中拔出后实施本步骤，将进入排土管(1)内的土塞(6)去除，使得排土管(1)得以重复利用。在本实施例中，可备用多根排土管(1)，以提高压桩施工效率。在本步骤中，可采用孔压反力施工方法将排土管(1)内的土塞(6)去除。完成第五步，进入第六步。本步骤为重复步骤，重复第二步～第五步，完成需要采取防挤土措施的预制管桩施工。利用本步骤，可完成单根多节预制管桩(7)的防挤土压桩施工，也可完成多根预制管桩(7)的防挤土压桩施工。从而完成本发明的中振法预制管桩防挤土施工方法。

本专利包括但不限于本领域内专业人士可替代使用的其他类似方法与装置。

Claims (7)

1.一种中振法预制管桩防挤土施工方法，包括以下步骤：

a)定位在压桩施工过程中需要采取防挤土措施的预制管桩(7)，将预制管桩(7)放置于桩位上方并固定，准备可放置于预制管桩(7)中空部位的排土管(1)与振动锤(2)；

b)进行预制管桩(7)压桩施工，将步骤a)中的排土管(1)放置在预制管桩(7)的中空部位；

c)使振动锤(2)带动排土管(1)振动；

d)通过振动施工，促进地基土进入排土管(1)，在排土管(1)中形成土塞(6)；

e)利用静力拔桩法与振动拔桩法中的一种或两种组合进行排土管(1)的拔出施工，同时利用土塞强度降低法、静压法、振动法与锤击法中的一种或几种组合给土塞(6)施加压力，使排土管(1)内部的土塞(6)从排土管(1)内去除，其中的土塞强度降低法是指通过在土塞(6)中施工低水泥掺量的水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、水冲、扰动，使得土塞(6)与排土管(1)的内壁之间摩阻力降低的方法；

f)重复步骤b)～步骤e)，完成需要采取防挤土措施的预制管桩(7)沉桩施工。

2.根据权利要求1所述的中振法预制管桩防挤土施工方法，其特征是在上述的步骤e)中，采用孔压反力施工方法将排土管(1)内的土塞(6)从排土管(1)内去除。

3.根据权利要求1所述的中振法预制管桩防挤土施工方法，其特征是在上述的步骤d)中，在排土管(1)内抽真空，抽吸地基土中的地下水，并促进地基土进入排土管(1)。

4.根据权利要求1所述的中振法预制管桩防挤土施工方法，其特征是在上述的步骤e)中，在预制管桩(7)沉桩施工期间，将排土管(1)从预制管桩(7)的中空部位拔出，然后将排土管(1)内部的土塞(6)从排土管(1)内去除。

5.一种中振法预制管桩防挤土施工装置，其特征是包括振动锤(2)、排土管(1)、流体输入输出装置(3)、流体通道(4)、预制管桩压桩机(5)五部分，其中的振动锤(2)是提供振动动力的装置，排土管(1)是中空管状构件，流体输入输出装置(3)是具备将液体或气体输入或输出功能的装置，流体通道(4)是中空管状构件或部件，预制管桩压桩机(5)是具备将预制管桩(7)沉入土体功能的装置，振动锤(2)与排土管(1)上部连接，流体通道(4)一端与排土管(1)连接，流体通道(4)另一端与流体输入输出装置(3)连接，预制管桩与预制管桩压桩机(5)连接，排土管(1)位于预制管桩的中空部位。

6.根据权利要求5所述的中振法预制管桩防挤土施工装置，其特征是上述的流体输入输出装置(3)是空气压缩机与真空泵中的一种或两种组合。

7.根据权利要求5所述的中振法预制管桩防挤土施工装置，其特征是上述的排土管(1)是上端封闭的管状构件。

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