CN204000859U - 一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩 - Google Patents

Abstract

一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩，其特征在于扩大预制桩尖设置于预应力管桩的底部；预制桩尖及预应力管桩外侧套有土工布袋，并在硬土层顶部以及软土层中局部扩大形成扩挤布袋；排水管设于预应力管桩和土工布袋之间，上端伸出盖板顶部与盖板上部的水平排水主管连通；土工布袋和预应力管桩之间设有透水混凝土桩周；承载板或排水板竖向中心标高处沿预应力管桩侧壁设置3～4块串联的弧形钢板；钢绞线穿过扩大预制桩尖的钢绞线固定端，另一端固定于盖板顶部的锚具上；桩体顶部设置有盖板。本实用新型的结构可充分调动地基内相对硬土层承载，同时方便实现软土层的排水固结，促使地基沉降尽可能在施工期完成，总沉降和工后沉降小，具有较好的技术经济效益。

Description

一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩

技术领域

本实用新型涉及一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩及施工方法，属于地基处理工程领域，适宜于软硬夹层交互地质条件下的公路、市政道路、机场及堤坝等地基处理工程。

背景技术

我国软土地基种类繁多、分布广泛，软硬土层交互的地质情况也非常普遍，并且具有含水率高、压缩性大、强度低、透水性差等特点，建造在软硬交互地基上的建筑物常出现总沉降量过大、差异沉降明显、后期沉降量超标、承载能力不足等问题，影响建筑物的正常使用性能和安全性能。对此，为提高软土地基的承载能力，国内外涌现出了大量的软基处理技术，如扩挤支盘桩、布袋注浆桩、布袋扩挤混凝土支盘桩等。

采用扩挤支盘桩时（申请号：200720173597.5），施工效率往往受到承载桩的分支或承力盘径大小的影响，盘径过大需要加大扩挤支盘的扩挤动力，从而增加成本，施工效率降低，盘径过小则不能充分发挥支盘的作用，对提高桩体的承载力效果较差。

布袋注浆桩施工技术（专利号：ZL 200710053179.7）先利用成孔机械在桩的设计位置钻孔，然后把安装好的布袋和注浆管放到桩孔中，然后将注浆液自下而上逐级压入，最后将布袋撑开，在土体中形成柱形的桩体。此施工方法经常会遇到塌孔或缩颈等问题，会导致布袋放置困难、无法达到设计桩径等问题。

布袋扩挤混凝土支盘桩（201310664354.1），首先在沉管外套扩挤型布袋，下压沉管将混凝土劲芯以及预制桩尖压入土层中，土工布袋袋身等间距设置支盘扩挤布袋，支盘扩挤布袋内设有加劲增强体，上拔沉管并向支盘扩挤布袋内压力注浆形成扩挤支盘。此施工方法会由于压力不够等原因使支盘不能完全展开，影响桩体的承载性能，施工质量难以控制；同时，此桩体没有预留排水通道，不利于周围土体的排水固结。

综上所述，已有的桩型及施工方式在合适的工程环境条件下虽能取得较为理想的地基处理效果，但尚存可改善之处。鉴于此，目前亟需发明一种施工成桩质量可靠、承载能力高、经济效益优良的适用于软硬夹层交互地基的桩体。采用软硬夹层交互地基排水预应力管桩能大幅提升桩体的承载性能以及成桩质量，更好的发挥加速周围土体排水固结，减小沉降的效果，并具有一定的经济技术效益。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构的承载性能好有效解决沉降的一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩及其施工方法。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩，主要由预应力管桩、扩大预制桩尖、排水管、土工布袋、弧形钢板、钢绞线、承载板、排水板、盖板组成，其特征在于扩大预制桩尖设置于预应力管桩的底部；预制桩尖及预应力管桩外侧套有土工布袋，并在硬土层顶部以及软土层中局部扩大形成扩挤布袋；排水管设于预应力管桩和土工布袋之间，上端伸出盖板顶部与盖板上部的水平排水主管连通；土工布袋和预应力管桩之间设有透水混凝土桩周；承载板或排水板竖向中心标高处沿预应力管桩侧壁设置3～4块串联的弧形钢板；钢绞线穿过扩大预制桩尖的钢绞线固定端，另一端固定于盖板顶部的锚具上；桩体顶部设置有盖板。

进一步地，所述扩大预制桩尖为钢筋混凝土预制桩尖，扩大预制桩尖从外到内依次设有排水管限位凹槽、钢绞线固定端、预应力管桩限位凹槽。钢绞线固定端为钢环或钢筋预埋件。

所述土工布袋采用土工布袋为无纺土工布或有纺土工布或复合土工布袋体，土工布袋上端固定在桩孔上部的钢护筒上。

所述排水管管壁上均匀设有花孔。

所述弧形钢板中间留有100～200mm排水管通过的空隙，上、下弧形钢板通过铰连接，其中上部弧形钢板通过预埋件固定在预应力管桩外壁上，并且能够转动。上部弧形钢板上预留钢绞线穿过的条形孔。下部弧形钢板端部固定在钢绞线上，钢绞线下端绕过扩大预制桩尖上的钢绞线固定端并伸出盖板。

所述预制管桩顶部设置托板并填芯，在填芯中预埋钢筋，盖板通过预埋钢筋与预制管桩固定连接。

所述钢绞线在施工后期可施加预应力，并在盖板顶部设置锚具。

所述盖板中预留钢绞线贯穿预埋管。

上述软硬夹层交互地基排水预应力管桩的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、钻进成孔：利用钻机进行钻进孔至设计深度，并在桩孔上部3~5m处设置钢护筒；

步骤二、桩体构件连接：根据设计要求将预应力管桩、排水管与扩大预制桩尖固定连接，并在扩大预制桩尖和预应力管桩的外侧套上土工布袋；

步骤三、采用静压桩机将预应力管桩以及扩大预制桩尖压入桩孔内直到设计深度；

步骤四、压力注入透水混凝土：向土工布袋和预应力管桩之间形成的环形空间内压力注入混凝土，并振动密实；

步骤五、展开弧形钢板：当对局部扩大的扩挤布袋内压力注入透水混凝土时，提拉钢绞线，使弧形钢板展开，从而形成承载板或排水板；

步骤六、盖板施工：待桩体施工完成后，对桩头进行处理，然后在桩顶浇筑钢筋混凝土盖板，待盖板达到一定强度时对钢绞线施加预应力并在盖板顶部设置锚具；

步骤七、排水管网连接：将伸出盖板顶部的排水管与盖板顶部的水平排水主管连接，施工时可进行抽水；

步骤八、上部结构施工：盖板和排水管网施工结束后，根据工程需要进行上部结构的施工。

本实用新型具有以下优点及有益效果：

（1）在硬土层顶部以及软土层中设置承载板和排水板对提高桩体的承载性能、减小沉降以及加速周围土体的排水固结具有较好的效果。

（2）排水板扩挤时可以挤密周围的软土，加速软土地基的排水固结，促使地基沉降尽可能在施工期完成。

（3）钢绞线和弧形钢板连接，在注入混凝土时提拉钢绞线，可以有效使钢板展开形成承载板。

（4）弧形钢板的设置可以提高承载板以及排水板的抗剪切性能，提高桩体的耐久性，降低沉降量。

（5）土工布袋和预应力管桩之间的环形空间内填筑透水性混凝土，可以使软土层中的水及时渗入透水混凝土并通过排水管排出，加速软土的排水固结。

总之，本实用新型的特点在于充分调动地基内相对硬土层的承载性能，同时加速软土地基的排水固结，提高地基承载力的目的。

附图说明

图1是本实用新型软硬夹层交互地基排水预应力管桩结构示意图；

图2是桩尖详图；

图3是承载板横截面图；

图4是本实用新型软硬夹层交互地基排水预应力管桩结构施工流程图；

图中：1-预应力管桩、2-预制扩大桩尖、3-土工布袋、4-扩挤布袋、5-排水管、6-弧形钢板、7-铰连接、8-钢绞线、9-承载板、10-排水板、11-透水混凝土桩周、12-贯穿预埋管、13-盖板、14-水平排水主管、15-钢绞线固定端、16-条形孔、17-预应力管桩限位凹槽、18-排水管限位凹槽、19-锚具、20-填芯、21-连接钢筋。

具体实施例

桩体混凝土的设计及施工要求，扩大预制桩尖的制作工艺以及弧形钢板与钢绞线的焊接工艺本实施方式中不再累述，重点阐述本实用新型涉及结构的实施方式。

图1是本实用新型软硬夹层交互地基排水预应力管桩结构示意图，图2是桩尖详图，图3是承载板横截面图，如图1～3所示的内置外包双层排水体现浇混凝土薄壁管桩，主要由预应力管桩1、扩大预制桩尖2、土工布袋3、排水管5、弧形钢板6、钢绞线8、承载板9、排水板10、透水混凝土桩周11、盖板13、水平排水主管14组成。

扩大预制桩尖2设置于预应力管桩1的底部，其上表面设有排水管限位凹槽18以及预应力管桩限位凹槽17。

预制桩尖2及预应力管桩1外侧套有土工布袋3，并在硬土层顶部以及软土层中局部扩大形成扩挤布袋4。

排水管5设于预应力管桩1和土工布袋3之间，底端伸入扩大预制桩尖2的排水管限位凹槽18中，上端伸出盖板13顶部与盖板上部的水平排水主管14连通。

土工布袋3和预应力管桩1之间浇筑透水混凝土桩周11；承载板9以及排水板10竖向中心标高处沿预应力管桩侧壁设置3～4块串联的弧形钢板6，下部的弧形钢板端部固定在2～3根钢绞线8上；钢绞线8选用15-7φ5规格的钢绞线，钢绞线8端部绕过扩大预制桩尖2上的钢绞线固定端15，另一端固定于盖板顶部的锚具19上

预应力管桩1外径为500mm，采用钢筋混凝土管桩，预制管桩1顶部设置填芯20，在填芯20中预埋连接钢筋21，盖板13通过连接钢筋21与预制管桩1固定连接。扩大预制桩尖2直径700mm，扩大预制桩尖2采用钢筋混凝土桩尖，混凝土强度等级为C30，扩大预制桩尖2顶部的排水管5可采用PVC管，直径20～30mm，排水管5管壁上均匀设置花孔。

扩大预制桩尖2顶部的预应力管桩限位凹槽17直径与预应力管桩2的外径一致，排水管限位凹槽18直径与排水管5的外径一致，扩大预制桩尖2顶部的钢绞线固定端15选用钢环或钢筋。

土工布袋3选用卷筒型，采用采用聚酯长纤维复合材料制作,土工布袋3在承载板9或排水板10标高处扩大形成扩挤布袋4，直径1500mm，两段土工布袋采用缝合链接。

土工布袋3和预应力管桩1中间的环形空间内设有透水性混凝土桩周11。

弧形钢板6厚度为4～8mm，上下弧形钢板中间采用铰连接7。

盖板13采用钢筋混凝土盖板，盖板13中预留钢绞线8穿过的孔洞，采用内嵌PVC管12，直径20～30mm，盖板13上部的水平排水主管14，采用PVC管或PE管，直径30～50mm。

图4是本实用新型软硬夹层交互地基排水预应力管桩结构施工流程图；如图4所示，上述软硬夹层交互地基排水预应力管桩结构的施工方法，包括以下施工步骤：

步骤一、钻进成孔：利用钻机进行钻进成孔至设计深度；

步骤二、桩体定位：根据设计要求将预应力管桩1、排水管5与扩大预制桩尖2固定连接，并在扩大预制桩尖2和预应力管桩1的外侧套上土工布袋3，然后使用静压桩机将预应力管桩1以及扩大预制桩尖2压入桩孔内直到设计深度；

步骤三、灌注透水混凝土：向土工布袋3和预应力管桩2之间形成的环形空间内压力注入透水混凝土，并振动密实；

步骤四、展开弧形钢板：当对局部扩大的土工布袋3压力注入透水混凝土时，提拉钢绞线8，使弧形钢板6展开，从而形成承载板9或排水板10；

步骤五、盖板施工：待桩体施工完成后，对桩头进行处理，然后在桩顶浇筑盖板13，待盖板13达到一定强度时对钢绞线8施加预应力，并在盖板13顶部设置锚具19；

步骤六、排水管网连接：将伸出盖板13顶部的排水管5与盖板13顶部的水平排水主管14连接，施工时可进行抽水；

步骤七、上部结构施工：盖板13和排水管网施工结束后，根据工程需要进行上部结构的施工。

Claims (8)

1.一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩，主要由预应力管桩、扩大预制桩尖、排水管、土工布袋、弧形钢板、钢绞线、承载板、排水板、盖板组成，其特征在于扩大预制桩尖设置于预应力管桩的底部；预制桩尖及预应力管桩外侧套有土工布袋，并在硬土层顶部以及软土层中局部扩大形成扩挤布袋；排水管设于预应力管桩和土工布袋之间，上端伸出盖板顶部与盖板上部的水平排水主管连通；土工布袋和预应力管桩之间设有透水混凝土桩周；承载板或排水板竖向中心标高处沿预应力管桩侧壁设置3～4块串联的弧形钢板；钢绞线穿过扩大预制桩尖的钢绞线固定端，另一端固定于盖板顶部的锚具上；桩体顶部设置有盖板。

2.根据权利要求1所述的软硬夹层交互地基排水预应力管桩，其特征在于：所述扩大预制桩尖为钢筋混凝土预制桩尖，扩大预制桩尖从外到内依次设有排水管限位凹槽、钢绞线固定端、预应力管桩限位凹槽；钢绞线固定端为钢环或钢筋预埋件。

3.根据权利要求1所述的软硬夹层交互地基排水预应力管桩，其特征在于：所述土工布袋采用无纺土工布或有纺土工布或复合土工布袋体，土工布袋上端固定在桩孔上部的钢护筒上。

4.根据权利要求1所述的软硬夹层交互地基排水预应力管桩，其特征在于：所述排水管管壁上均匀设有花孔。

5.根据权利要求1所述的软硬夹层交互地基排水预应力管桩，其特征在于：所述弧形钢板中间留有100～200mm排水管通过的空隙，上、下弧形钢板通过铰连接，其中上部弧形钢板通过预埋件固定在预应力管桩外壁上，并且能够转动；上部弧形钢板上预留钢绞线穿过的条形孔；下部弧形钢板端部固定在钢绞线上，钢绞线下端绕过扩大预制桩尖上的钢绞线固定端并伸出盖板。

6.根据权利要求1所述的软硬夹层交互地基排水预应力管桩，其特征在于：所述预制管桩顶部设置托板并填芯，在填芯中预埋钢筋，盖板通过预埋钢筋与预制管桩固定连接。

7.根据权利要求1所述的软硬夹层交互地基排水预应力管桩，其特征在于：所述钢绞线在施工后期可施加预应力，并在盖板顶部设置锚具。

8.根据权利要求1所述的软硬夹层交互地基排水预应力管桩，其特征在于：所述盖板中预留钢绞线贯穿预埋管。