CN115404848A - 一种网状结构树根式钢管桩及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢管桩施工技术领域，具体涉及到一种网状结构树根式钢管桩及施工方法。本发明在钢管桩的下部焊接了若干个动力源装置，通过火药引爆使得注浆管呈网状伸入钢管桩四周的土体，动力源装置的外凸端头与注浆管内的钢丝绳呈倒刺状扎根在钢管桩四周的土体内。本发明钢管桩是一种将微爆破技术、注浆技术、钢管桩技术和锚杆技术相结合的一种新型加固手段，其既能有效改善钢管桩周围的土体力学性质，增加单桩注浆体与土体之间的极限摩阻力、承载力和整体稳定性，又具有地下空间钢架体系的特点，其形成了一个地下复合型的空间加固体系，可以承受较大的剪力、抗拉和弯矩。

Description

一种网状结构树根式钢管桩及施工方法

技术领域

本发明属于钢管桩施工技术领域，具体涉及到一种网状结构树根式钢管桩及施工方法。

背景技术

在工程建设领域，由于钢管桩具有造价低、对施工环境要求低、适应性强、布置灵活、可减少土石方开挖、机械化作业程度高、先防护后施工等优点，在道路、桥梁、房屋建筑以及边坡治理等工程中得到了普遍的推广与应用。

钢管桩作为施工领域的一种特殊工艺，有自身的优势也有本身的缺点。采用传统的钢管桩和注浆施工工艺，一是钢管桩自身自锚力不足，与周围滑体、滑床的粘聚力和内摩擦角等方面表现不佳；二是钢管桩加固区域土体极限承载力、竖向受拉或受压承载力以及抗剪强度不能大幅度提升，因此在不同的荷载和不同位移边界条件、应力边界条件、混合边界条件上表现出来的技术参数也不佳。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，提供一种网状结构树根式钢管桩及施工方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种网状结构树根式钢管桩，包括钢管桩，所述钢管桩顶部设有封堵板，所述钢管桩上部侧壁上均匀设有若干竖条形的桩顶壁孔，在钢管桩内壁上焊接有若干道从上至下的定位肋，钢管桩内设有若干个可沿定位肋上下滑动的定位器，所述定位器包括顶部圆形板，顶部圆形板下方是底部圆形板，底部圆形板直径比顶部圆形板直径小，顶部圆形板和底部圆形板之间通过竖直的薄壁钢管焊接在一起，顶部圆形板的一周均匀设有若干个贯通顶部圆形板、薄壁钢管和底部圆形板的管孔，顶部圆形板的边缘一周设有若干个与定位肋对应的定位槽，定位槽对应卡在定位肋上；所述钢管桩下部设有若干圆形孔，圆形孔处焊接有动力源装置，所述动力源装置包括斜颈金属壳，斜颈金属壳包括焊接在一起的圆柱筒部分和斜颈筒部分，所述圆柱筒部分的外径与钢管桩下部的圆形孔直径相等，斜颈筒部分向上直径逐渐减小，在圆柱筒部分内设有一固定挡板，固定挡板中间设有开孔，开孔内焊接一中空的钢管，圆柱筒部分底部粘贴有外凸端头，钢管底端抵接外凸端头内壁，固定挡板的边缘设有引线孔，在固定挡板和外凸端头之间装有火药，火药内埋有引爆装置，引爆装置连接引爆线后向上穿过引线孔进入斜颈筒部分内；所述固定挡板上方的圆柱筒部分空间内盘绕有注浆管，注浆管内穿有钢丝绳，注浆管向下过钢管与外凸端头内壁固定在一起，钢丝绳焊接在外凸端头上，注浆管向上穿过斜颈筒部分穿入引浆管内，引爆线也向上穿入引浆管内；所述引浆管套在斜颈筒部分上端并与斜颈筒部分上端固定在一起，引浆管向上穿过定位器的管孔到达钢管桩顶部，引浆管内的注浆管和钢丝绳从桩顶壁孔内穿出，引浆管内的引爆线向上连接外部的引爆器；所述钢管桩的桩尖焊接在钢管桩底部，桩尖为锥形。

优选的，所述桩尖底端设有圆形开口，圆形开口内径与杆体钢筋直径相等；封堵板、顶部圆形板、底部圆形板的中间均设有圆孔，一杆体钢筋穿过封堵板、顶部圆形板、底部圆形板的中间圆孔并穿入桩尖内与桩尖内壁焊接在一起，杆体钢筋底端与圆形开口齐平，位于封堵板上方的杆体钢筋上套有螺旋筋和钢锚板，钢锚板位于螺旋筋上端，杆体钢筋顶端通过精轧螺母定位钢锚板。

优选的，所述桩顶壁孔下方的钢管桩外壁设有加强环。

优选的，所述桩顶壁孔上端和下端为弧形。

优选的，所述定位肋为三角肋，定位槽为与定位肋匹配的三角槽。

优选的，所述底部圆形板的直径比顶部圆形板直径小4-6cm。

优选的，所述外凸端头为外凸弧形结构的铝板。

优选的，所述注浆管为中空的钢丝软管或金属软管。

优选的，所述圆柱筒部分与钢管桩的夹角在30°-90°之间。

优选的，所述钢管桩桩身上呈梅花状开设圆形孔。

上述网状结构树根式钢管桩，其施工方法包括以下步骤：

步骤一：在钢管桩上部开孔制作桩顶壁孔，在钢管桩下部开孔制作圆形孔，制作的圆形孔直径与圆柱筒部分直径相等；

步骤二：将若干引浆管分别从若干定位器的管孔内穿过，将定位器依次放入钢管桩内，定位器的定位槽对应卡在定位肋上；

步骤三：让若干动力源装置斜颈筒部分处的注浆管和引爆线分别穿过引浆管，直至露出引浆管到达钢管桩顶部，且注浆管和引爆线在钢管桩上部部分预留出一段长度用于以后的连接，注浆管内穿有钢丝绳，将引浆管、注浆管、钢丝绳、引爆线在钢管桩内临时固定；将引浆管的下端套在斜颈筒部分上端，然后通过抱箍将引浆管与斜颈筒部分上端固定在一起；

步骤四：将若干动力源装置的圆柱筒部分分别焊接在钢管桩下部的若干圆形孔处，圆柱筒部分与钢管桩呈30°-90°夹角；

步骤五：将桩尖与钢管桩底部焊接在一起；

步骤六：圆柱筒部分的固定挡板下面填充上火药，并将引爆线与引爆装置连接，引爆装置放置在火药内，火药填充好后将外凸端头粘贴在圆柱筒部分的底部；

步骤七：在钢管桩顶部加上封堵板，进行沉桩；

步骤八：沉桩后，打开封堵板，将引爆线与外部的引爆器连接，然后引爆；

步骤九：将暂时固定在钢管桩内的引浆管、注浆管、钢丝绳从钢管桩的桩顶壁孔穿出，注浆前，将钢丝绳固定在注浆管的端部；第一次注浆时注浆管连接注浆泵，通过注浆管注浆，直至浆液从引浆管冒出后停止注浆；第二次注浆将引浆管与注浆泵连接，通过引浆管注浆，直至钢管桩桩顶冒出浆液后停止注浆；第一次注浆和第二次注浆完成后，将钢管桩外部的钢丝绳通过钢丝绳卡扣固定在一起；步骤十：注浆浆体达到设计强度要求后，将封堵板焊接在钢管桩的桩顶。

上述增加了杆体钢筋、螺旋筋、钢锚板、精轧螺母的网状结构树根式钢管桩，其施工方法包括以下步骤：

步骤一：在钢管桩上部开孔制作桩顶壁孔；在钢管桩下部开孔制作圆形孔，制作的圆形孔直径与圆柱筒部分的直径相等；桩尖底端进行横向切割，桩尖切割后底端圆形开口的内径等于杆体钢筋的直径；

步骤二：将若干引浆管分别从若干定位器的管孔内穿过，每间隔一段距离穿过一个定位器，定位器的定位槽对应卡在定位肋上，然后将定位器依次放入钢管桩内；

步骤三：让斜颈筒部分处预留的注浆管和引爆线分别穿过引浆管直至露出引浆管到达钢管桩顶部，且在钢管桩上部部分预留出一段长度，将引浆管、注浆管、钢丝绳、引爆线在钢管桩内临时固定；引浆管的下端套在斜颈筒部分上端，然后通过抱箍将引浆管与斜颈筒部分上端固定在一起；

步骤四：固定动力源装置

将若干动力源装置的圆柱筒部分分别焊接在钢管桩下部的若干圆形孔处，圆柱筒部分与钢管桩呈30°-90°夹角；

步骤五：将杆体钢筋穿入桩尖内与桩尖焊接在一起，然后让杆体钢筋从底部圆形板、顶部圆形板的中间圆孔穿过，杆体钢筋穿出钢管桩顶部一定长度，然后将桩尖与钢管桩底部焊接在一起；

步骤六：圆柱筒部分的固定挡板下面填充上火药，并将引爆线与引爆装置连接，引爆装置放置在火药内，火药填充好后将外凸端头粘贴在圆柱筒部分的底部；

步骤七：封堵板通过中间圆孔套在杆体钢筋上，在钢管桩顶部上加封堵板，套上柱帽进行沉桩；

步骤八：沉桩后，打开封堵板，将引爆线与外部的引爆器连接，然后引爆；

步骤九：将暂时固定在钢管桩内的引浆管、注浆管、钢丝绳从钢管桩的桩顶壁孔穿出，在注浆前，将钢丝绳固定在注浆管的端部；第一次注浆时注浆管连接注浆泵，通过注浆管注浆，直至浆液从引浆管冒出后停止注浆；第二次注浆将引浆管与注浆泵连接，通过引浆管注浆，直至钢管桩桩顶冒出浆液后停止注浆；第一次注浆和第二次注浆完成后，将钢管桩外部的钢丝绳通过钢丝绳卡扣固定在一起；

步骤十：注浆浆体达到设计强度要求后，将封堵板焊接在钢管桩的桩顶，位于封堵板上方的杆体钢筋上套上螺旋筋和钢锚板，钢锚板位于螺旋筋上端，杆体钢筋顶端通过精轧螺母定位钢锚板。

本发明具有以下有益效果：

与传统钢管桩施工工艺相比，通过钢管桩的爆破瞬间释放的能量，使外凸端头挤压钢管桩桩身外侧岩土向前移动，并牵动注浆管呈梅花状延伸到钢管桩的周围，通过钢管桩周围引浆管和注浆管注浆，浆体沿着注浆管和引浆管向周围不断扩散，在钢管桩周围形成挤密效应的网状结构，类似于树根形状，注浆浆体与周围土体充分混合形成树根式的固结结构空间体，这种树根式网状结构注浆体一是增大了钢管桩周身的加固空间体系，更能够改善桩体周身岩土的力学性质，有效改善被加固土体的承载力和稳定性；二是外凸端头变形为锥形结构后，通过注浆管内的钢丝锚固锥形结构，在注浆固结后形成倒刺型，提高了注浆体与土体之间的极限摩阻力，解决了钢管桩自身自锚力不足的问题；三是通过对钢管桩桩孔的二次注浆，浆体和钢管桩形成一个整体，注浆钢管桩本体的抗剪强度和整体稳定性也得到了大幅度的提高；四是增加杆体钢筋、精轧螺母、螺旋筋、钢锚板的钢管桩具有了地下空间钢架体系的特点，其形成了一个地下复合型的空间加固体系，兼具了锚杆的性能。

本发明的钢管桩是一种将微爆破技术、注浆技术、钢管桩技术和锚杆技术相结合的一种新型加固手段，其既能有效改善钢管桩周围的土体力学性质，增加单桩注浆体与土体之间的极限摩阻力、承载力和整体稳定性，又具有地下空间钢架体系的特点，其形成了一个地下复合型的空间加固体系，可以承受较大的剪力、抗拉和弯矩。本发明钢管桩表现出来的受力参数和各项技术指标均显著提高，在边坡加固、地基处理、基坑支护、地面沉陷修复、滑坡处理、结构抗浮等方面都具有良好的效果，有极大的推广和应用价值。

附图说明

图1为实施例2引爆前的结构示意图；

图2为实施例2引爆后的结构示意图；

图3为动力源装置结构示意图；

图4为定位器结构示意图；

图5为定位器俯视结构示意图；

图6为定位肋结构示意图；

图7为钢管桩剖面图；

图8为引浆管结构示意图；

图9为柱帽A结构示意图；

图10为柱帽B结构示意图；

图11为柱帽C结构示意图。

图中：1钢管桩，2封堵板，3加强环，4柱帽A，5柱帽B，6钳固板，7桩尖，8桩顶壁孔，9引浆管，10定位肋，11定位器，12顶部圆形板，13底部圆形板，14薄壁钢管，15加强肋，16管孔，17定位槽，18动力源装置，19精轧螺母，20圆柱筒部分，21斜颈筒部分，22固定挡板，23钢管，24引爆线，25外凸端头，26火药，27注浆管，28钢丝绳，29杆体钢筋，30螺旋筋，31钢锚板，32柱帽C，33引爆装置。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均属于本发明的保护范围。

实施例1：

本发明包括钢管桩1，采用钢管桩1的壁厚一般在6-14mm之间，顶部设有封堵板2。本实施例优选钢管桩1的上部外壁一周设有加强环3，所述加强环3为沿着钢管桩1外壁一周的一个圆环形构件，与钢管桩1外壁焊接在一起，加强环3用于减少沉桩时柱帽对桩体的损坏。沉桩时，柱帽的选择可以有多种，当采用锤击沉桩时，一般采用的是柱帽A4，柱帽A4为圆筒形柱帽，上端封闭下端开口，柱帽A4套在钢管桩1顶部且柱帽A4底部接触加强环3，通过加强环3传递锤击力，减少沉桩时的损坏；当采用钳式振动沉桩时，一般采用的是柱帽B5，柱帽B5与柱帽A4不同之处在于顶部中间竖向设有一钳固板6，钳固板6为矩形板。柱帽B5套在钢管桩1顶部且柱帽B5底部接触加强环3，钳式振动沉桩时，机械钳夹在上部钳固板6上进行沉桩。

本实施例优选钢管桩1底端桩尖7为锥形，在钢管桩1下部部分沿着钢管桩1周身呈梅花状开设有圆形孔。

本发明的钢管桩1上部一周均匀设有若干个竖条形的桩顶壁孔8，桩顶壁孔8呈长方形，优选桩顶壁孔8的上下端均为弧形。所述桩顶壁孔8设置在加强环3和钢管桩1桩顶之间，本实施例沿钢管桩1桩身均匀布置了四个桩顶壁孔8。桩顶壁孔8用于将引浆管9从钢管桩1内引出，桩顶壁孔8的长度大约为引浆管9直径的2～4倍，宽度比引浆管9大2-5mm为佳。桩顶壁孔8的顶端距离钢管桩1桩顶距离约为5-8cm，桩顶壁孔8的底端可与加强环3上表面平齐，也可距离加强坏上表面有一定的距离。

在钢管桩1内壁设有若干道从上至下的定位肋10，定位肋10焊接在钢管桩1内壁上，本实施例中设置了四道通长的定位肋10。优选定位肋10的横截面为三角形。在钢管桩1内设有若干个与定位肋10匹配的定位器11，所述定位器11可以沿定位肋10上下移动，定位器11设置的数量与钢管桩1的桩身长度有关，桩身长设置的就多，反之就少。定位器11间距一般为1-1.5m一个比较合适。所述定位器11包括顶部圆形板12和底部圆形板13，底部圆形板13的直径比顶部圆形板12直径约小4-6cm，顶部圆形板12和底部圆形板13之间通过竖直的薄壁钢管14焊接在一起，为使两者之前连接牢固，在薄壁钢管14上焊接加强肋15，加强肋15上端与顶部圆形板12焊接在一起，下端与底部圆形板13焊接在一起。在顶部圆形板12的一周均匀设有若干个管孔16，管孔16与薄壁钢管14对应，管孔16贯通顶部圆形板12、薄壁钢管14和底部圆形板13，管孔16用于穿过引浆管9。所述顶部圆形板12的边缘一周设有若干个与定位肋10对应的定位槽17，定位槽17对应卡在定位肋10上，使得整个定位器11可沿定位肋10上下移动。为保证定位器11不被卡在钢管桩1内，优选顶部圆形板12比钢管桩1内径小1-3mm。

在钢管桩1桩体下部的圆形孔处焊接有动力源装置18，所述动力源装置18包括斜颈金属壳，所述斜颈金属壳包括圆柱筒部分20和斜颈筒部分21，圆柱筒部分20和斜颈筒部分21焊接在一起，圆柱筒部分20的外径与钢管桩1下部的圆形孔直径相等。在圆柱筒内设有一固定挡板22，固定挡板22中间设有开孔，中间开孔内焊接一钢管23，钢管23中空且竖直向下。固定挡板22的边缘设有引线孔，引线孔用于向上引出引爆线24，引线孔可以很小，仅用于引爆线24穿过。所述圆柱筒部分20底部通过胶粘贴有外凸端头25，钢管23底端抵接外凸端头25的内壁。在固定挡板22和外凸端头25之间钢管23外的区域内装有火药26，火药26内埋有引爆装置33，引爆装置33的引爆线24从固定挡板22的引线孔向上穿出。为保证火药26的密封性，优选在固定挡板22的下表面和外凸端头25内壁均粘贴有橡胶防水层。所述外凸端头25优选为外凸弧形结构的铝板。

为了提高钢管桩1周围加固区域的注浆体与土体的极限摩阻力、稳定性，以及钢管桩1自身的极限承载力、竖向受拉力和抗剪强度承载力，优选斜颈金属壳与钢管桩1的夹角在30°-90°之间。

注浆管27的下部分盘绕在固定挡板22上方的圆柱筒部分20空间内，注浆管27选用中空的钢丝软管或金属软管，工地上常用的为PU钢丝软管，是一种以聚氨酯材质为原料的软管，有一定的柔性和环刚度，并且具有耐磨损、耐压、抗真空、抗化学性的优质性能，钢丝软管或金属软管为现有公知器件，这里不再赘述。在注浆管27的内部穿有钢丝绳28，注浆管27下部分在固定挡板22的上方盘绕后向下穿过钢管23，然后与外凸端头25的内壁固定在一起，同时内部的钢丝绳28下端也固定在外凸端头25的内壁。斜颈筒部分21直径向上逐渐变小，斜颈筒部分21上端开口外径比引浆管9内径略小，优选小0.5-1mm，保证引浆管9能套在斜颈筒部分21上端即可。引浆管9套在斜颈筒部分21上端之后然后通过抱箍与斜颈筒部分21上端固定在一起。注浆管27另一端以及内部的钢丝绳28向上穿过斜颈筒部分21，穿入引浆管9内，从固定挡板22的引线孔穿出的引爆线24同样穿过圆柱筒部分20和斜颈筒部分21进入引浆管9内。

本发明注浆管27内的钢丝绳28可以是单根钢丝绳28，也可以是多股钢丝拧成的挠性绳索，钢丝绳28材质为碳素钢或合金钢材质。钢丝绳28主要承受爆破时外凸端头25牵动注浆管27向四周扩散所带来的拉力以及为今后桩基受力时提供主动应力。因此钢丝绳28要求具有一定的强度和韧性，且钢丝绳28直径不得完全占据注浆管27内部空间，必须以满足注浆工艺要求为前提进行设置。

上述的引浆管9连同内部的注浆管27、引爆线24以及注浆管27内的钢丝绳28分别穿过底部圆形板13、管孔16、顶部圆形板12，从桩顶壁孔8穿出钢管桩1，引爆线24连接外部的引爆器。

本实施例优选的注浆管27和引浆管9周身梅花状布置出浆孔。

上述的钢管桩1的施工方法包括以下步骤：

步骤一：制作桩顶壁孔8和钢管桩1下部圆形孔

在钢管桩1上部开孔制作桩顶壁孔8，在钢管桩1下部开孔制作圆形孔，制作的圆形孔直径与斜颈金属壳的圆柱筒部分20直径相等，并且在钢管桩1桩身上呈梅花状开设圆形孔。

步骤二：穿引浆管9

将若干引浆管9分别从若干定位器11的管孔16内穿过，每间隔一段距离穿过一个定位器11，然后将定位器11依次放入钢管桩1内，定位器11的定位槽17对应卡在定位肋10上，定位器11沿定位肋10滑动，这个过程可借助竹竿之类的工具去推动定位器11，定位器11与定位肋10之间并不是光滑接触，定位器11与定位肋10之间具有摩擦阻力，需要借助推动力使定位器11沿定位肋10滑动，将若干定位器11推动到钢管桩1的不同位置，引浆管9从钢管桩1最下面定位器11穿出后位于钢管桩1下部。这时钢管桩1的桩尖7还未与钢管桩1下部焊接在一起，因此钢管桩1下部是开口的，并且在这个过程中，钢管桩1也是处于平放状态的。

步骤三：穿注浆管27和引爆线24

让若干动力源装置18斜颈筒部分21处预留的注浆管27（注浆管27内已穿有钢丝绳28）和引爆线24分别穿过引浆管9，直至露出引浆管9到达钢管桩1顶部，且注浆管27和引爆线24在钢管桩1上部部分预留出一段长度用于以后的连接。将引浆管9、注浆管27、钢丝绳28、引爆线24在钢管桩1内临时固定。

引浆管9的下端套在斜颈筒部分21上端，然后通过抱箍将引浆管9与斜颈筒部分21上端固定在一起。

步骤四：固定动力源装置18

将若干动力源装置18的圆柱筒部分20分别焊接在钢管桩1下部的若干圆形孔处，焊接时，圆柱筒部分20不能露出钢管桩1太多，外凸端头25朝外，圆柱筒部分20与钢管桩1呈30°-90°夹角。

步骤五：焊接桩尖7

将桩尖7与钢管桩1底部焊接在一起。

步骤六：粘贴外凸端头25

圆柱筒部分20的固定挡板22下面填充上火药26，并将引爆线24与引爆装置33连接，引爆装置33放置在火药26内，火药26填充好后将外凸端头25粘贴在圆柱筒部分20的底部。

步骤七：沉桩

在钢管桩1顶部加上封堵板2，套上柱帽A4或柱帽B5进行沉桩。

步骤八：引爆

沉桩后，打开封堵板2，将引爆线24与外部的引爆器连接，然后引爆。引爆后，火药26爆破推动外凸端头25深入周围的岩土土体，随着外凸端头25不断向前位移同时受周围土体的挤压和摩擦力作用，外凸端头25的四周不断发生形变，直至变形为一个锥形结构，同时牵引注浆管27和钢丝绳28一起向前移动，最后外凸端头25在摩擦力的作用下，动能逐渐减小直至停止。

步骤九：注浆

将暂时固定在钢管桩1内的引浆管9、注浆管27、钢丝绳28从钢管桩1的桩顶壁孔8穿出。为防止注浆时注浆管27内的钢丝绳28被浆液冲进注浆管27内形成团状，影响注浆或减少钢丝绳28受力，在注浆前，将钢丝绳28固定在注浆管27的端部。

注浆分为第一次注浆和第二次注浆。第一次注浆时注浆管27连接注浆泵，通过注浆管27注浆，直至浆液从引浆管9冒出后停止注浆；第二次注浆是在第一次注浆后通过引浆管9进行注浆，将引浆管9与注浆泵连接，通过引浆管9注浆，直至钢管桩1桩顶冒出浆液后停止注浆。

第一次注浆和第二次注浆完成后，将钢管桩1外部的钢丝绳28通过钢丝绳28卡扣固定在一起，可以使用若干个钢丝绳卡扣两两将钢丝绳28固定在一起。钢丝绳28卡扣由于尺寸远大于桩顶壁孔8，因此使外部的钢丝绳28不会进入钢管桩1内，保证钢丝绳28受力后不至于出现端部松懈，为今后钢管桩1根部受力提供更多的锚固力。

步骤十：焊接封堵板2

注浆浆体达到设计强度要求后，将封堵板2焊接在钢管桩1的桩顶。

实施例2：

与实施例1不同在于：桩尖7底端设有圆形开口，圆形开口的内径与杆体钢筋29直径相等。在封堵板2、顶部圆形板12、底部圆形板13的中间均设有圆孔，一杆体钢筋29穿过封堵板2、顶部圆形板12、底部圆形板13的中间圆孔，然后穿入桩尖7内，杆体钢筋29底端与圆形开口齐平，杆体钢筋29的直径与圆形开口直径相等，且杆体钢筋29与桩尖7内壁焊接在一起。杆体钢筋29的上端高出钢管桩1一定的长度，位于封堵板2上方的杆体钢筋29上套有螺旋筋30和钢锚板31，钢锚板31位于螺旋筋30上端，杆体钢筋29顶端通过精轧螺母19定位钢锚板31。精轧螺母19、螺旋筋30、钢锚板31均为现有技术，在抗压性或抗浮型桩基体系中应用广泛， 这里不再赘述。

杆体钢筋29用于从桩尖7和钢管桩1桩身传递力，可采用HRB400钢筋或钢绞线，强度等级不低于400MPa，直径一般为25mm、28mm、32mm，性能应符合国家现行标准。杆体钢筋29底端与桩尖7底端应焊接牢固，满足抗拉实验要求，杆体钢筋29上端露出钢管桩1顶端，露出的长度需根据素混凝土垫层和钢筋混凝土底板的厚度进行确定，并满足设计要求。

螺旋筋30用来提高锚固后混凝土的抗压强度，防止锚固端混凝土在张拉应力的作用下发生局部破坏。钢锚板31限制锚具的滑动，通过对杆体钢筋29施加应力带动钢管桩1承载体和周围注浆管27中的钢丝绳28受力，周围浆体和外凸端头25产生侧摩阻力同时挤压岩土产生抗力，从而为钢管桩1提供巨大的锚固力。

本实施例设置了杆体钢筋29、螺旋筋30、钢锚板31、精轧螺母19后的钢管桩1施工方法包括以下步骤：

步骤一：制作桩顶壁孔8、钢管桩1下部圆形孔、桩尖7圆形开口

在钢管桩1上部开孔制作桩顶壁孔8；在钢管桩1下部开孔制作圆形孔，制作的圆形孔直径与圆柱筒部分20的直径相等，并且在钢管桩1桩身上呈梅花状开设圆形孔；桩尖7底端进行横向切割，且桩尖7切割后底端圆形开口的内径等于杆体钢筋29的直径。

步骤二：穿引浆管9

将若干引浆管9分别从若干定位器11的管孔16内穿过，每间隔一段距离穿过一个定位器11，然后将定位器11依次放入钢管桩1内，定位器11的定位槽17对应卡在定位肋10上，定位器11沿定位肋10滑动，将若干定位器11推动到钢管桩1的不同位置，引浆管9从钢管桩1最下面定位器11穿出后位于钢管桩1下部。

步骤三：穿注浆管27和引爆线24

让斜颈筒部分21处预留的注浆管27和引爆线24分别穿过引浆管9，注浆管27内已穿有钢丝绳28，直至露出引浆管9到达钢管桩1顶部，且在钢管桩1上部部分预留出一段长度，将引浆管9、注浆管27、钢丝绳28、引爆线24在钢管桩1内临时固定。

引浆管9的下端套在斜颈筒部分21上端，然后通过抱箍将引浆管9与斜颈筒部分21上端固定在一起。

步骤四：固定动力源装置18

将若干动力源装置18的圆柱筒部分20分别焊接在钢管桩1下部的若干圆形孔处。焊接时，圆柱筒部分20不能露出钢管桩1太多，外凸端头25朝外并与钢管桩1呈30°-90°夹角。

步骤五：焊接杆体钢筋29和桩尖7

将杆体钢筋29穿入桩尖7内，杆体钢筋29底端与桩尖7底端的圆形开口齐平，将杆体钢筋29底端与桩尖7焊接在一起，然后让杆体钢筋29从底部圆形板13、顶部圆形板12的中间圆孔穿过，杆体钢筋29穿出钢管桩1顶部一定长度，然后将桩尖7与钢管桩1底部焊接在一起。

步骤六：粘贴外凸端头25

圆柱筒部分20的固定挡板22下面填充上火药26，并将引爆线24与引爆装置33连接，引爆装置33放置在火药26内，火药26填充好后将外凸端头25粘贴在圆柱筒部分20的底部。

步骤七：沉桩

封堵板2通过中间圆孔套在杆体钢筋29上，在钢管桩1顶部上加上封堵板2，套上柱帽进行沉桩，这里采用柱帽C32进行沉桩，所述柱帽C32与柱帽A4不同之处在于中间设有让杆体钢筋29穿过的圆孔。

步骤八：引爆

沉桩后，打开封堵板2，将引爆线24与外部的引爆器连接，然后引爆。引爆后，火药26爆破推动外凸端头25深入周围的岩土土体，随着外凸端头25不断向前位移同时受周围土体的挤压和摩擦力作用，外凸端头25的四周不断发生形变，直至变形为一个锥形结构，同时牵引注浆管27和钢丝绳28一起向前移动。最后外凸端头25在摩擦力的作用下，动能逐渐减小直至停止。

步骤九：注浆

将暂时固定在钢管桩1内的引浆管9、注浆管27、钢丝绳28从钢管桩1的桩顶壁孔8穿出。为防止注浆时注浆管27内的钢丝绳28被浆液冲进注浆管27内形成团状，影响注浆或减少钢丝绳28受力，在注浆前，将钢丝绳28固定在注浆管27的端部。

注浆分为第一次注浆和第二次注浆。第一次注浆时注浆管27连接注浆泵，通过注浆管27注浆，直至浆液从引浆管9冒出后停止注浆；第二次注浆是在第一次注浆后通过引浆管9进行注浆，将引浆管9与注浆泵连接，通过引浆管9注浆，直至钢管桩1桩顶冒出浆液后停止注浆。

第一次注浆和第二次注浆完成后，将钢管桩1外部的钢丝绳28通过钢丝绳28卡扣固定在一起，可以使用若干个钢丝绳卡扣两两将钢丝绳28固定在一起。钢丝绳28卡扣由于尺寸远大于桩顶壁孔8，因此使外部的钢丝绳28不会进入钢管桩1内，保证钢丝绳28受力后不至于出现端部松懈，为今后钢管桩1根部受力提供更多的锚固力。

步骤十：焊接封堵板2，安装

注浆浆体达到设计强度要求后，将封堵板2焊接在钢管桩1的桩顶，位于封堵板2上部的杆体钢筋29上套上螺旋筋30和钢锚板31，钢锚板31位于螺旋筋30上端，杆体钢筋29顶端通过精轧螺母19定位钢锚板31。精轧螺母19、螺旋筋30、钢锚板31均为现有技术，在抗压性或抗浮型桩基体系中应用广泛， 这里不再赘述。

本实施例加了杆体钢筋29、螺旋筋30、钢锚板31、精轧螺母19后成为一种压力型或抗浮型钢管桩1体系，与传统锚杆相比，由于杆体钢筋29位于钢管桩1内，与地下水完全隔离，较传统锚杆防腐性大大增强，从根本上解决了防腐的问题，同时具有抗浮作用，可以大量减少锚杆的长度和锚固根数，可节约约30%～50%的锚杆，本实施例的钢管桩1多用于边坡治理、滑坡处理、结构抗浮等工程施工领域。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种网状结构树根式钢管桩，包括钢管桩（1），所述钢管桩（1）顶部设有封堵板（2），其特征在于：所述钢管桩（1）上部侧壁上均匀设有若干竖条形的桩顶壁孔（8），在钢管桩（1）内壁上焊接有若干道从上至下的定位肋（10），钢管桩（1）内设有若干个可沿定位肋（10）上下滑动的定位器（11），所述定位器（11）包括顶部圆形板（12），顶部圆形板（12）下方是底部圆形板（13），底部圆形板（13）直径比顶部圆形板（12）直径小，顶部圆形板（12）和底部圆形板（13）之间通过竖直的薄壁钢管（14）焊接在一起，顶部圆形板（12）的一周均匀设有若干个贯通顶部圆形板（12）、薄壁钢管（14）和底部圆形板（13）的管孔（16），顶部圆形板（12）的边缘一周设有若干个与定位肋（10）对应的定位槽（17），定位槽（17）对应卡在定位肋（10）上；所述钢管桩（1）下部设有若干圆形孔，圆形孔处焊接有动力源装置（18），所述动力源装置（18）包括斜颈金属壳，斜颈金属壳包括焊接在一起的圆柱筒部分（20）和斜颈筒部分（21），所述圆柱筒部分（20）的外径与钢管桩（1）下部的圆形孔直径相等，斜颈筒部分（21）向上直径逐渐减小，在圆柱筒部分（20）内设有一固定挡板（22），固定挡板（22）中间设有开孔，开孔内焊接一中空的钢管（23），圆柱筒部分（20）底部粘贴有外凸端头（25），钢管（23）底端抵接外凸端头（25）内壁，固定挡板（22）的边缘设有引线孔，在固定挡板（22）和外凸端头（25）之间装有火药（26），火药（26）内埋有引爆装置（33），引爆装置（33）连接引爆线（24）后向上穿过引线孔进入斜颈筒部分（21）内；所述固定挡板（22）上方的圆柱筒部分（20）空间内盘绕有注浆管（27），注浆管（27）内穿有钢丝绳（28），注浆管（27）向下过钢管（23）与外凸端头（25）内壁固定在一起，钢丝绳（28）焊接在外凸端头（25）上，注浆管（27）向上穿过斜颈筒部分（21）穿入引浆管（9）内，引爆线（24）也向上穿入引浆管（9）内；所述引浆管（9）套在斜颈筒部分（21）上端并与斜颈筒部分（21）上端固定在一起，引浆管（9）向上穿过定位器（11）的管孔（16）到达钢管桩（1）顶部，引浆管（9）内的注浆管（27）和钢丝绳（28）从桩顶壁孔（8）内穿出，引浆管（9）内的引爆线（24）向上连接外部的引爆器；所述钢管桩（1）的桩尖（7）焊接在钢管桩（1）底部，桩尖（7）为锥形。

2.根据权利要求1所述的网状结构树根式钢管桩，其特征在于：所述桩尖（7）底端设有圆形开口，圆形开口内径与杆体钢筋（29）直径相等；封堵板（2）、顶部圆形板（12）、底部圆形板（13）的中间均设有圆孔，一杆体钢筋（29）穿过封堵板（2）、顶部圆形板（12）、底部圆形板（13）的中间圆孔并穿入桩尖（7）内与桩尖（7）内壁焊接在一起，杆体钢筋（29）底端与圆形开口齐平，位于封堵板（2）上方的杆体钢筋（29）上套有螺旋筋（30）和钢锚板（31），钢锚板（31）位于螺旋筋（30）上端，杆体钢筋（29）顶端通过精轧螺母（19）定位钢锚板（31）。

3.根据权利要求1或2所述的网状结构树根式钢管桩，其特征在于：所述桩顶壁孔（8）下方的钢管桩（1）外壁设有加强环（3）。

4.根据权利要求1或2所述的网状结构树根式钢管桩，其特征在于：所述桩顶壁孔（8）上端和下端为弧形。

5.根据权利要求1或2所述的网状结构树根式钢管桩，其特征在于：所述定位肋（10）为三角肋，定位槽（17）为与定位肋（10）匹配的三角槽。

6.根据权利要求1或2所述的网状结构树根式钢管桩，其特征在于：所述底部圆形板（13）的直径比顶部圆形板（12）直径小4-6cm。

7.根据权利要求1或2所述的网状结构树根式钢管桩，其特征在于：所述外凸端头（25）为外凸弧形结构的铝板。

8.根据权利要求1或2所述的网状结构树根式钢管桩，其特征在于：所述注浆管（27）为中空的钢丝软管或金属软管。

9.根据权利要求1或2所述的网状结构树根式钢管桩，其特征在于：所述圆柱筒部分（20）与钢管桩（1）的夹角在30°-90°之间。

10.根据权利要求1或2所述的网状结构树根式钢管桩，其特征在于：所述钢管桩（1）桩身上呈梅花状开设圆形孔。

11.根据权利要求1所述的网状结构树根式钢管桩，其施工方法包括以下步骤：

步骤一：在钢管桩（1）上部开孔制作桩顶壁孔（8），在钢管桩（1）下部开孔制作圆形孔，制作的圆形孔直径与圆柱筒部分（20）直径相等；

步骤二：将若干引浆管（9）分别从若干定位器（11）的管孔（16）内穿过，将定位器（11）依次放入钢管桩（1）内，定位器（11）的定位槽（17）对应卡在定位肋（10）上；

步骤三：让若干动力源装置（18）斜颈筒部分（21）处的注浆管（27）和引爆线（24）分别穿过引浆管（9），直至露出引浆管（9）到达钢管桩（1）顶部，且注浆管（27）和引爆线（24）在钢管桩（1）上部部分预留出一段长度用于以后的连接，注浆管（27）内穿有钢丝绳（28），将引浆管（9）、注浆管（27）、钢丝绳（28）、引爆线（24）在钢管桩（1）内临时固定；将引浆管（9）的下端套在斜颈筒部分（21）上端，然后通过抱箍将引浆管（9）与斜颈筒部分（21）上端固定在一起；

步骤四：将若干动力源装置（18）的圆柱筒部分（20）分别焊接在钢管桩（1）下部的若干圆形孔处，圆柱筒部分（20）与钢管桩（1）呈30°-90°夹角；

步骤五：将桩尖（7）与钢管桩（1）底部焊接在一起；

步骤六：圆柱筒部分（20）的固定挡板（22）下面填充上火药（26），并将引爆线（24）与引爆装置（33）连接，引爆装置（33）放置在火药（26）内，火药（26）填充好后将外凸端头（25）粘贴在圆柱筒部分（20）的底部；

步骤七：在钢管桩（1）顶部加上封堵板（2），进行沉桩；

步骤八：沉桩后，打开封堵板（2），将引爆线（24）与外部的引爆器连接，然后引爆；

步骤九：将暂时固定在钢管桩（1）内的引浆管（9）、注浆管（27）、钢丝绳（28）从钢管桩（1）的桩顶壁孔（8）穿出，注浆前，将钢丝绳（28）固定在注浆管（27）的端部；第一次注浆时注浆管（27）连接注浆泵，通过注浆管（27）注浆，直至浆液从引浆管（9）冒出后停止注浆；第二次注浆将引浆管（9）与注浆泵连接，通过引浆管（9）注浆，直至钢管桩（1）桩顶冒出浆液后停止注浆；第一次注浆和第二次注浆完成后，将钢管桩（1）外部的钢丝绳（28）通过钢丝绳卡扣固定在一起；步骤十：注浆浆体达到设计强度要求后，将封堵板（2）焊接在钢管桩（1）的桩顶。

12.根据权利要求2所述的网状结构树根式钢管桩，其施工方法包括以下步骤：

步骤一：在钢管桩（1）上部开孔制作桩顶壁孔（8）；在钢管桩（1）下部开孔制作圆形孔，制作的圆形孔直径与圆柱筒部分（20）的直径相等；桩尖（7）底端进行横向切割，桩尖（7）切割后底端圆形开口的内径等于杆体钢筋（29）的直径；

步骤二：将若干引浆管（9）分别从若干定位器（11）的管孔（16）内穿过，每间隔一段距离穿过一个定位器（11），定位器（11）的定位槽（17）对应卡在定位肋（10）上，然后将定位器（11）依次放入钢管桩（1）内；

步骤三：让斜颈筒部分（21）处预留的注浆管（27）和引爆线（24）分别穿过引浆管（9）直至露出引浆管（9）到达钢管桩（1）顶部，且在钢管桩（1）上部部分预留出一段长度，将引浆管（9）、注浆管（27）、钢丝绳（28）、引爆线（24）在钢管桩（1）内临时固定；引浆管（9）的下端套在斜颈筒部分（21）上端，然后通过抱箍将引浆管（9）与斜颈筒部分（21）上端固定在一起；

步骤四：固定动力源装置（18）

将若干动力源装置（18）的圆柱筒部分（20）分别焊接在钢管桩（1）下部的若干圆形孔处，圆柱筒部分（20）与钢管桩（1）呈30°-90°夹角；

步骤五：将杆体钢筋（29）穿入桩尖（7）内与桩尖（7）焊接在一起，然后让杆体钢筋（29）从底部圆形板（13）、顶部圆形板（12）的中间圆孔穿过，杆体钢筋（29）穿出钢管桩（1）顶部一定长度，然后将桩尖（7）与钢管桩（1）底部焊接在一起；

步骤六：圆柱筒部分（20）的固定挡板（22）下面填充上火药（26），并将引爆线（24）与引爆装置（33）连接，引爆装置（33）放置在火药（26）内，火药（26）填充好后将外凸端头（25）粘贴在圆柱筒部分（20）的底部；

步骤七：封堵板（2）通过中间圆孔套在杆体钢筋（29）上，在钢管桩（1）顶部上加封堵板（2），套上柱帽进行沉桩；

步骤八：沉桩后，打开封堵板（2），将引爆线（24）与外部的引爆器连接，然后引爆；

步骤九：将暂时固定在钢管桩（1）内的引浆管（9）、注浆管（27）、钢丝绳（28）从钢管桩（1）的桩顶壁孔（8）穿出，在注浆前，将钢丝绳（28）固定在注浆管（27）的端部；第一次注浆时注浆管（27）连接注浆泵，通过注浆管（27）注浆，直至浆液从引浆管（9）冒出后停止注浆；第二次注浆将引浆管（9）与注浆泵连接，通过引浆管（9）注浆，直至钢管桩（1）桩顶冒出浆液后停止注浆；第一次注浆和第二次注浆完成后，将钢管桩（1）外部的钢丝绳（28）通过钢丝绳（28）卡扣固定在一起；

步骤十：注浆浆体达到设计强度要求后，将封堵板（2）焊接在钢管桩（1）的桩顶，位于封堵板（2）上方的杆体钢筋（29）上套上螺旋筋（30）和钢锚板（31），钢锚板（31）位于螺旋筋（30）上端，杆体钢筋（29）顶端通过精轧螺母（19）定位钢锚板（31）。

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