CN114482029A - 一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩 - Google Patents

一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩,包括内部预制桩和外围浆石固结体;所述内部预制桩由预制管桩、注浆管、封底钢板和定位支架组成,所述封底钢板固定于预制管桩桩端,所述注浆管通过定位支架连接在预制管桩侧壁,所述外围浆石固结体由内部预制桩外侧填筑碎石经注浆形成。融合了灌注桩和预制桩的技术优点,不仅能够解决传统灌注桩桩底沉渣、缩颈,泥浆排放污染等问题,而且有效克服了传统预制桩挤土效应、坚硬土层沉桩困难的缺陷;外围浆石固结体的设置更是能大幅提升整桩承载性能,同时桩土界面侧摩阻优化提升效果和桩端扩体增强效应显著,解决了不同工程实际对于各类异型预制桩的植入施工需求。

Description

一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩
技术领域
本发明属于桩基工程与地基处理的施工范畴,具体涉及一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩。
背景技术
近年来,基础设施建设发展速度快、建设规模大、营建标准高,对地基基础提出了更为严格的安全、经济、绿色环保要求。由于桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀等特点,现已成为在土质不良地区修建各种建筑物所普遍采用的基础形式,在高层建筑、桥梁、港口和近海结构等工程中得到广泛应用。
目前,工程中应用较为广泛的桩型主要为灌注桩和预制桩,随着现代工业技术的发展,建筑装配化施工成为更多工程的施工选择,预制桩也被更广泛地应用于工程实践中。预制桩是采用静压或锤击设备将预制桩直接压入地基土中,具有桩身质量好,技术难度相对低,工期更短,工程可连续施工等优点,但其在坚硬土层或嵌岩时具有沉桩困难问题,成桩时显著的挤土效应对周围环境影响大,还易引起已压入桩的上浮、偏移和翘曲等问题,且施工受场地条件限制。此外,在实际工程中,工程需求对于桩体形状有不同的要求,传统预制桩并不能完全满足。
灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成基桩,具有适用性广、施工嗓音低、对周围建筑物扰动小等优点,但也存在成桩工艺复杂,桩身夹泥、桩端沉渣等会降低承载力等缺点。
扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩是一种新型而有效的桩基形式,采用长螺旋置换土体植入预制桩后灌注扩体材料的方法,不仅包含了传统预制桩的优点,还解决了坚硬土层或嵌岩桩的预制桩沉桩困难等问题,且桩型适用范围广,极大扩展了预制桩工程适用条件和应用范围,值得推广使用。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题,本发明提供了一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩,主要为了开发一种单桩承载力较高,坚固耐久,工艺简单,可扩展应用于各类异形预制桩的植入施工的扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩。
为实现上述目的,本发明采取了如下技术方案:
一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩,包括内部预制桩和外围浆石固结体;
所述内部预制桩由预制管桩、注浆管、封底钢板和定位支架组成,所述封底钢板固定于预制管桩桩端,所述注浆管通过定位支架连接在预制管桩侧壁,所述外围浆石固结体由内部预制桩外侧填筑碎石经注浆形成。
本发明的进一步技术:
优选的,所述预制管桩顶端下部100cm处和底端上部50cm处设有定位支架,在其中间根据桩长设1~3层定位支架。
优选的,所述定位支架由钢质套箍、注浆管穿孔和定位角钢组成,注浆管穿孔和定位角钢焊接于钢质箍套外壁上;钢质套箍内壁直径与预制管桩外壁相同,并固定于预制管桩上;注浆管穿孔内径与注浆管外径相同;定位角钢横向厚度与外围浆石固结体厚度相同。
优选的,所述注浆管下部1/2~2/3范围内设置有若干注浆小孔。
施工方法为:首先采用钻机扩径成孔,成孔直径比内部预制桩直径大20cm~80cm,孔底填筑30cm~50cm碎石后植入所述预制桩;就位后在所述预制桩外侧填筑碎石,碎石最大粒径不大于预制桩扩径间隙的0.5倍;连接注浆设备与所述预制桩壁侧注浆管的注浆口,注浆加固预制桩桩侧与桩端处碎石,形成外围浆石固结体;内部预制桩与外围浆石固结体紧密结合,共同承载。
本发明的有益效果:
融合了灌注桩和预制桩的技术优点,不仅能够解决传统灌注桩桩底沉渣、缩颈,泥浆排放污染等问题,而且有效克服了传统预制桩挤土效应、坚硬土层沉桩困难的缺陷;外围浆石固结体的设置更是能大幅提升整桩承载性能,同时桩土界面侧摩阻优化提升效果和桩端扩体增强效应显著,解决了不同工程实际对于各类异型预制桩的植入施工需求。本发明所提出的扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩承载力高,工艺简单,施工便捷,集约化程度高,符合节能环保的装配化施工趋势。
附图说明
图1是本发明一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩的内部结构示意图;
图2是本发明一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩的成桩过程示意图;
图3是本发明一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩的预制桩定位支架与预制管桩连接示意图;
图4是本发明一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩的预制桩定位支架示意图;
图5为静载试验得到的数据图;
图中标号:1外围浆石固结体;2预制管桩;3注浆管;4封底钢板;5定位支架;6钻机;7桩孔;9定位角钢;10钢制套箍;11注浆管穿孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如附图1所示的一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩,包括内部预制桩和外围浆石固结体;
所述内部预制桩由预制管桩2、注浆管3、封底钢板4和定位支架5组成,所述封底钢板4固定于预制管桩桩端,所述注浆管通过定位支架5连接在预制管桩侧壁,所述外围浆石固结体1由内部预制桩外侧填筑碎石经注浆形成。
所述预制桩封底钢板预先固定于桩端,材质为钢,厚度5mm~ 20mm,横截面尺寸与预制桩横截面相同;当采用实心预制桩时可不设该底板。
所述预制管桩顶端下部100cm处和底端上部50cm处设有定位支架,在其中间根据桩长设1~3层定位支架5。
如图3—4,所述定位支架5由钢质套箍10、注浆管穿孔11和定位角钢9组成,注浆管穿孔11和定位角钢9焊接于钢质箍套外壁上;钢质套箍10内壁直径与预制管桩外壁相同,并固定于预制管桩上;注浆管穿孔11内径与注浆管3外径相同;定位角钢9横向厚度与外围浆石固结体厚度相同。
所述注浆管3下部1/2~2/3范围内设置有若干注浆小孔。
所述预制桩可根据工况采用预制管桩、预制实心桩、预制方桩、预制X形桩、预制Y形桩、钢管桩、型钢桩、钢板桩等桩型。
如图2所示,本发明的施工方法为:首先采用钻机6在桩位处开孔7,成孔直径比内部预制桩直径大20cm~80cm底填筑30cm~50cm 碎石后植入所述预制桩;就位后在所述预制桩外侧填筑碎石,碎石最大粒径不大于预制桩扩径间隙的0.5倍;连接注浆设备与所述预制桩壁侧注浆管的注浆口,注浆加固预制桩桩侧与桩端处碎石,形成外围浆石固结体1;内部预制桩与外围浆石固结体1紧密结合,共同承载。
本发明的一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩的预制桩定位支架5,如图3所示,由钢质套箍10、注浆管穿孔11和定位角钢9组成。
实施实例
安徽省境内某大桥,桥位区地貌单元为江淮波状平原,地层分布情况自上而下分别为粉土、粉质粘土、粗砂、全风化角砾岩、强风化角砾岩等,各土层物理力学性质指标如表1所示。
表1地基土层参数推荐值
Figure RE-GDA0003572835000000061
正式施工前,对不同桩基础方案进行了试桩,试桩配重5000kN。试桩1:PHC 500AB(100)管桩,桩长11m;试桩2:钻孔灌注桩(D=800mm),桩长11m;试桩3:本发明浆石固结扩体桩,引孔直径D=700mm,引孔内植入PHC 500AB(100)管桩,桩长11m。三根试桩有效桩长均大于10m,桩端均进入强风化角砾岩层。静载试验得到的数据如图5所示。
由静载曲线可知,试桩1的Q-s曲线陡降,在加载至3400kN时超过最大允许沉降位移值,试桩2和试桩3均达到设计要求,但试桩 3的沉降控制明显较优。经分析,本发明的浆石固结扩体预制桩较同直径管桩承载力提升超过40%,不仅充分体现出扩引孔浆石固结对预制管桩的根固作用,同时浆石固结对桩土界面侧摩阻优化增强效应显著。除此之外,本发明的浆石固结扩体预制桩较传统灌注桩承载力提高显著,且单位承载力下的单价较传统灌注桩可节约10~15%,材料利用率大幅提高,值得推广使用。
本发明的技术特点是通过工艺创新,很好的融合了灌注桩和预制桩的技术优点,不仅能够解决传统灌注桩桩底沉渣、缩颈,泥浆排放污染等问题,而且有效克服了传统预制桩挤土效应、坚硬土层沉桩困难等一系列缺陷;外围浆石固结体的设置更是能大幅提升整桩承载性能,坚固耐久,工艺简单,解决了不同工程实际对于各类异型预制桩的植入施工需求。本发明所提出的扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩承载力较高,施工便捷,符合节能环保的装配化施工趋势,可广泛应用于建筑、公路、铁路、水利、港口、市政工程等工程的桩基工程和地基加固。
以上所述仅为本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩,其特征在于:包括内部预制桩和外围浆石固结体;
所述内部预制桩由预制管桩(2)、注浆管(3)、封底钢板(4)和定位支架(5)组成,所述封底钢板(4)固定于预制管桩桩端,所述注浆管通过定位支架(5)连接在预制管桩侧壁,所述外围浆石固结体(1)由内部预制桩外侧填筑碎石经注浆形成。
2.根据权利要求1中所述的一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩,其特征在于:所述预制管桩顶端下部100cm处和底端上部50cm处设有定位支架,在其中间根据桩长设1~3层定位支架(5)。
3.根据权利要求1中所述的一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩,其特征在于:所述定位支架(5)由钢质套箍(10)、注浆管穿孔(11)和定位角钢(9)组成,注浆管穿孔(11)和定位角钢(9)焊接于钢质箍套外壁上;钢质套箍(10)内壁直径与预制管桩外壁相同,并固定于预制管桩上;注浆管穿孔(11)内径与注浆管(3)外径相同;定位角钢(9)横向厚度与外围浆石固结体厚度相同。
4.根据权利要求1中所述的一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩,其特征在于:所述注浆管(3)下部1/2~2/3范围内设置有若干注浆小孔。
5.根据权利要求1中所述的一种扩引孔植入式浆石固结根固扩体预制桩,其特征在于:施工方法为,首先采用钻机扩径成孔,成孔直径比内部预制桩直径大20cm~80cm,孔底填筑30cm~50cm碎石后植入所述预制桩;就位后在所述预制桩外侧填筑碎石,碎石最大粒径不大于预制桩扩径间隙的0.5倍;连接注浆设备与所述预制桩壁侧注浆管的注浆口,注浆加固预制桩桩侧与桩端处碎石,形成外围浆石固结体;内部预制桩与外围浆石固结体紧密结合,共同承载。
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