CN206090549U - 一种带有非完整肋的管桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有非完整肋的管桩，所述管桩使用在软弱土中，管桩和软弱土之间形成完全联通的空间，在管桩与软弱土之间灌注有砂或其替代物，其特征是，所述管桩包括中空的本体，在本体底部设置有首肋，在本体外侧从首肋开始从下到上分布有多个普肋，且普肋按照本体外侧交错分布；所述普肋为非完整肋，普肋与砂直接接触，且砂形成完整联通的排水通道。所述的非完整肋管桩，在沉桩过程中实施灌砂，围绕管桩形成完整的砂包络，该包络与地面上铺设的砂垫层一起构筑完整的排水通道，有利于快速释放孔隙水压力消减挤土效应；有利于软土的排水固结，包络本身与肋的相互作用又增加了桩的承载力；同时，管桩侧壁摩阻力的增加也能提高桩的承载力。

Description

一种带有非完整肋的管桩

技术领域

本实用新型涉及一种建筑施工用的管桩，尤其是一种带有非完整肋的管桩，属于建筑施工技术领域。

背景技术

软土地基的处理，从袋装沙井、塑料插板、碎石桩、粉喷桩到预应力混凝土管桩等各有利弊，但都无法在一种处理方法下针对地层情况灵活变通。有些是单纯的排水，有些是单纯的靠桩的承载力的提高满足要求。目前采用的预应力管桩因其具有成桩质量可靠、工厂化生产、施工速度快和经济合理等优点而得到了广泛应用，但在实际软基处理过程中存在着无法有效释放孔隙水压力而产生的挤土效应，大面积采用时情况尤甚。中国专利CN201310603224.7提供一种带肋预应力管桩及其制作方法、钻植法施工工艺，该技术方案既利用了预应力管桩成桩质量可靠，工厂化生产、施工速度快和经济合理等优点，又消除了预应力管桩施工过程中的打桩挤土效应。但用于处理软基时，无法保证软土孔的孔壁站立，施工方案复杂，要先行钻孔，塌孔缩径等问题在所难免。

总之，目前软土地基处理采用的管桩方案，要么利用锤击法或静压法将管桩沉入软土，依靠管桩的桩尖持力层提供的承载力满足工程的需要，但挤土效应明显，对软土本身的物理力学性质没有明显的改善；要么利用预先钻孔法将管桩沉入软土，虽然可以规避挤土效应，但无法保证孔壁的站立，预设的在孔壁和管壁间灌砂的工艺无法实施，依然问题多多。

实用新型内容

本实用新型正是针对现有技术存在的不足，提供一种带有非完整肋的管桩。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案如下：

一种带有非完整肋的管桩，所述管桩使用在软弱土中，管桩和软弱土之间形成完全联通的空间，在管桩与软弱土之间灌注有砂或其替代物，其特征是，所述管桩包括中空的本体，在本体底部设置有首肋，在本体外侧从首肋开始从下到上分布有多个普肋，且普肋按照本体外侧交错分布；所述普肋为非完整肋，普肋与砂直接接触，且砂形成完整联通的排水通道。

作为上述技术方案的改进，所述首肋的肋完整度为1或小于1。

作为上述技术方案的改进，所述首肋的肋工作角β为锐角。

作为上述技术方案的改进，所述普肋的肋完整度小于1。

作为上述技术方案的改进，所述普肋的肋工作角β为锐角。

作为上述技术方案的改进，所述普肋的肋完整度为1/2、1/4、3/4、1/3中任意一种。

作为上述技术方案的改进，所述本体上布设横穿管壁的用来透水的过水孔。

作为上述技术方案的改进，所述本体截面为圆形、椭圆形、方形中任意一种。

一种带有非完整肋的管桩，所述管桩使用在软弱土中，管桩和软弱土之间形成完全联通的空间，在管桩与软弱土之间灌注有砂或其替代物，其特征是，所述管桩包括中空的本体，在本体底部设置有首肋，在本体外侧从首肋开始从下到上分布有多个普肋，且普肋按照本体外侧交错分布；所述普肋为非完整肋，普肋与砂直接接触，且砂形成完整联通的排水系统；所述管桩正上方设置有接桩，接桩外侧设置多个普肋，且普肋为非完整肋，并按照接桩外侧交错分布。

作为上述技术方案的改进，所述管桩正下方设置有桩尖。

本实用新型与现有技术相比较，本实用新型的实施效果如下：

本实用新型所述的带有非完整肋的管桩，所述管桩使用在软弱土中，在沉桩过程中能在管桩和软弱土之间形成完全联通的空间，根据工程的需要，可在此空间中随着沉桩的过程灌注砂或其替代物，所述管桩包括中空的本体，在本体最底部设置有完整度为1或小于1的首肋，在本体外侧从首肋开始从下到上交错分布有多个非完整肋，所述非完整肋与砂或其替代物直接接触且砂形成完整联通的排水通道。本实用新型所述的非完整肋管桩，针对软弱土的结构及物理力学性质，采用市场最常见的静压或锤击方法施工，根据工程需要选用合适的桩尖和桩台帽，能够分别或综合达到减少挤土效应、加速软土排水固结、提高单桩承载力、安放检测检验传感器等实施效果。

非完整肋管桩的一般应用就是在沉桩的过程中，一边沉桩，一边灌砂，形成围绕管桩的完整的砂包络，该包络与地面上铺设的砂垫层一起构筑完整的排水通道，有利于快速释放孔隙水压力消减挤土效应；有利于软土的排水固结，增加砂包络本身的密实度，包络本身与肋的相互作用又增加了桩的承载力；同时，管桩侧壁摩阻力的增加也能提高桩的承载力。周遭软土在释放空隙水压力后，可消减管桩施工中的挤土效应，且其物理力学性质会迅速得到改善。

附图说明

图1为本实用新型所述一种带有非完整肋的管桩主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为管桩局部放大结构示意图；

图4为非完整肋的四种常见完整度实施例示意图；

图5为带有接桩的非完整肋管桩四视图（前后左右四视角）；

图6带有过水孔的非完整肋管桩局部放大结构示意图；

图7为本实用新型所述一种带有非完整肋的管桩施工使用示意图；

图8为本实用新型所述非完整肋的管桩六种不同形态肋的实施例示意图；

图9为本实用新型所述一种带有非完整肋的方管桩实施例一结构示意图；

图10为本实用新型所述一种带有非完整肋的方管桩实施例二结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本实用新型的内容。

如图1~图5所示，本实用新型所述一种带有非完整肋的管桩，包括：管桩10的中空的本体13，在本体13底部设置有首肋11，在本体13外侧从首肋11开始从下到上分布有多个普肋12，且普肋12按照本体13外侧交错分布。

如图3所示，一个肋是由肋完整度、肋高C、肋厚B、肋壁厚A、肋工作角β等要素构成。肋的完整度是指一个肋围绕管桩的本体13的角度与360度的比值。肋高C是指如果把肋单独提取出来它的高度，也就是肋的厚度为零的尖灭处到肋顶面之间的距离。肋壁厚A是指肋壁本身的厚度，也就是从管桩中心算起，从中心到肋最外壁的半径减去从中心到本体13外壁的半径。肋厚B是指等壁厚的肋高。肋工作角β是指肋壁厚尖灭为零的过程中，管外壁和肋外壁之间形成的夹角，肋工作角β为锐角。

一个完整的肋是围绕本体13的360°的肋，其完整度为1。非完整肋是没有闭合的肋，其完整度小于１，具体可以根据工程的需要选择其完整度，比如180°肋，也就是半肋，其完整度为1/2。本实用新型所采用的肋，首肋11为完整的肋或者非完整的肋，即完整度为1或者不为1，普肋12均为非完整肋，其完整度均小于1，所以称这些肋为“非完整肋”，因此命名整个管桩为“非完整肋管桩”。

如图4所示，提供了非完整肋的四种优选的不同完整度，其中（a）的完整度为1/2，（b）的完整度为1/4，（c）的完整度为3/4，（d）的完整度为1/3；相应的非完整肋我们称：（a）为1/2肋或半肋或180度肋，（b）为1/4肋或90度肋，（c）为3/4肋或270度肋，（d）为1/3肋或120度肋。为了避免过多的图片和说明，本实用新型实施例中的非完整肋的图示，都是以180度肋为代表，即其为半肋，其完整度为1/2。但这不代表着本实用新型所述的非完整肋仅是指半肋或上述几种完整度的肋，应该包括其他完整度的肋。

图5提供了带有接桩的非完整肋管桩四视图（前后左右四视角）。本实用新型所述一种带有非完整肋的管桩，首肋11，也可称之为首肋，是指靠近桩尖起始的那个肋，一般是个完整肋，也就是完整度为１的肋，也可以根据工程需要选择其他完整度的肋。首肋11是在沉桩过程中首先与周遭土层发生作用的，主要剪切排挤软土，所以首肋11的工作角的选定主要依据穿越土层的物理和力学性质。如果需要穿越较硬的夹层或软土中含砂质成分较高等，其工作角β可以选择较小的。其后的每个非完整肋和软土的相互作用不多，主要用来刮抹软土，支撑孔壁；但它们直接和在管壁和孔壁之间的充填物（一般用砂或其他替代物）发生作用以提高桩的承载力。它们的工作角β的选定主要根据想从肋上获得多少承载力的提高又不至于引起肋部应力集中的破坏。

本实用新型所述一种带有非完整肋的管桩，非完整肋管桩上肋的布设是由肋间距、肋的分布密度和肋的布设图案所控制。肋间距是指两个肋（不论完整肋还是非完整肋）在管桩中轴上投影之间的距离。肋的分布密度是指管桩沿桩周展开后，其一定面积内含有的肋的个数。肋的布设图案是指肋按一定规则在管桩上布设后形成的图案。非完整肋管桩的肋的布设要能保管壁和孔壁之间的充填物（一般用砂或其他替代物）的完整联通性和工后密实度。

如图5所示，本实用新型所述一种带有非完整肋的管桩，在实际使用过程中，按照沉桩次序不同，在管桩10正下方设置有桩尖30，在管桩10正上方设置有接桩20，接桩20外侧设置至少一个普肋12，且普肋12完整度小于1，并交错分布。管桩10是首先沉入的那根桩，可以称之为“首桩”，首桩上都包含首肋11，首桩长度满足工程需要的情况下，不需要接桩20；首桩长度不能满足工程需要，需要接上接桩20继续沉桩。接桩20是和首桩相对应的概念，是为了达到设计桩长的桩的延续，接桩20只含有普肋12，不含有首肋11。接桩20采用的非完整肋的各要素以及布设要与首桩保持一致并延续，也可以根据工程需要做调整。接桩20可以不止一个，直至达到设计深度。

如图6所示，本实用新型所述一种带有非完整肋的管桩，可在非完整肋桩管上布设横穿管壁的过水孔14，过水孔14用来透水，过水孔14的孔径的大小、布设的密度、间距和布设的形状可根据工程的需要，也可以不设过水孔。

如图7所示，为本实用新型所述一种带有非完整肋的管桩施工使用示意图。本实用新型所述管桩10使用在软弱土40中，管桩10和软弱土40之间形成完全联通的空间，在管桩10与软弱土40之间灌注有砂50或者其替代物，砂50与管桩10外侧的非完整肋直接接触。管桩的施工，可以采用静压或者锤击，无论采用哪一种形式都能够边沉桩边灌砂，由于肋是不完整的且交错分布，整个砂是完整联通的，形成排水系统。

管桩10的直径、细长比、以及是否设置过水孔14，肋的各个要素的选取主要根据软弱土40的物理力学性质，以及工程的需要。对桩尖或桩靴的搭配、肋的间距和空间布设原则也是如此。

非完整肋管桩的一般应用就是在沉桩的过程中，一边沉桩，一边灌砂，形成围绕管桩的完整的砂包络，该包络与地面上铺设的砂垫层一起构筑完整的排水通道，有利于软土的排水固结，增加砂包络本身的密实度，包络本身与肋的相互作用又增加了桩的承载力；同时，管桩侧壁摩阻力的增加也能提高桩的承载力。周遭软土在释放空隙水压力后，挤土效应会迅速消减，物理力学性质会迅速得到改善，如图7所示。

在设置横穿管壁的过水孔14之后，配合封闭的桩尖和砂包络，会在本体13中空的内部形成可直接抽水的排水通道，利用抽水设备直接抽水，使软土沉降和固结更快，以满足工程的需要。

采用无过水孔14的非完整肋管桩，配用较锐利的开放式桩尖或桩靴，让沉桩过程中的软弱土20从中空的本体13内部通过，既减少了挤土效应，也不妨碍砂包络的排水通道。

由于在灌砂之前孔壁和管壁之间存在完全联通的间隙，所以方便根据观测和科研需要在指定的位置上安放需要的传感器，不仅可以采集施工过程中的数据，工后数据乃至结构物使用过程中的数据均可以采集。

在具体工程项目中，采用有过水孔14还是无过水孔14的非完整肋管桩，采用封闭还是开放的桩尖，采用预制的还是现浇的桩台帽都是根据软土的地质情况、物理力学性质和工程的需要选定。

关于肋形态的说明：非完整肋管桩，除了首肋11是完整的肋（360度肋，完整度为1）或者非完整肋以外，其余的肋都是非完整肋（小于360度肋，完整度小于1）；最常见的是半肋（180度肋，完整度1/2）。但是，肋在沿着管桩中心线上的纵剖面的形状根据工程的需要可以是各式各样的。主要是为了解决肋工作过程中的应力变化、适应肋生产过程中的模具形状以及避免非完整肋运输过程中的碰撞问题等而采用的不同形式。图8给出了上述纵剖面的几种常见形状，实际种类会远多于此。但这并不妨碍肋的完整度的定义。

本实用新型所述一种带有非完整肋的管桩，非完整肋管桩的检测和承载力确定可继续沿用一般管桩所采用的方法，比如小应变法和静载荷试验等。

如图9~图10所示，为本实用新型所述带有非完整肋的方管桩两个实施例结构示意图，该方案同样能实现上述的各种功能、应用和便利，其首肋11也是完整肋或非完整肋，因为方管桩侧壁共计完全相同的四个面，为了保证周遭砂包络完全贯通并能连接至地表砂垫层，一般其非完整肋的布设可以用1/2（在相邻的两个侧面上的肋完整度有1/2）肋每隔一定的间距旋转180度布设，也就是对角对称布设；也可以采用1/4肋（仅在一个侧面上的肋只有1/4）每间隔一定的间距旋转90度布设或每隔一定间距两两对称布设。1/2肋每间隔一定的距离旋转90度布设，理论上也能保证砂包络的完整连通性，但其设置的间距一定要合理，另外灌砂时应格外注意。非完整肋方管同样可以设置过水孔14（图中未示出），也同样存在首桩和接桩的区别。由于非完整肋方管桩只是非完整肋管桩的一个具体变形，在此不另外增加更多的图示。其余的均可参照上述实施例。

在上述实施例的基础上，将本体13的横断面设计成椭圆或长方形或其他截面形状，产生非完整肋管桩的椭圆或长方形等诸多实施例，在此不再累述。

以上内容是结合具体的实施例对本实用新型所作的详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种带有非完整肋的管桩，所述管桩（10）使用在软弱土（40）中，管桩（10）和软弱土（40）之间形成完全联通的空间，在管桩（10）与软弱土（40）之间灌注有砂（50）或其替代物，其特征是，所述管桩（10）包括中空的本体（13），在本体（13）底部设置有首肋（11），在本体（13）外侧从首肋（11）开始从下到上分布有多个普肋（12），且普肋（12）按照本体（13）外侧交错分布；所述普肋（12）为非完整肋，普肋（12）与砂（50）直接接触，且砂（50）形成完整联通的排水通道。

2.如权利要求1所述的一种带有非完整肋的管桩，其特征是，所述首肋（11）的肋完整度为1或小于1。

3.如权利要求1所述的一种带有非完整肋的管桩，其特征是，所述首肋（11）的肋工作角β为锐角。

4.如权利要求1所述的一种带有非完整肋的管桩，其特征是，所述普肋（12）的肋完整度小于1。

5.如权利要求1所述的一种带有非完整肋的管桩，其特征是，所述普肋（12）的肋工作角β为锐角。

6.如权利要求1~5中任一所述的一种带有非完整肋的管桩，其特征是，所述普肋（12）的肋完整度为1/2、1/4、3/4、1/3中任意一种。

7.如权利要求1~5中任一所述的一种带有非完整肋的管桩，其特征是，所述本体（13）上布设横穿管壁的用来透水的过水孔（14）。

8.如权利要求1~5中任一所述的一种带有非完整肋的管桩，其特征是，所述本体（13）截面为圆形、椭圆形、方形中任意一种。

9.一种带有非完整肋的管桩，所述管桩（10）使用在软弱土（40）中，管桩（10）和软弱土（40）之间形成完全联通的空间，在管桩（10）与软弱土（40）之间灌注有砂（50）或其替代物，其特征是，所述管桩（10）包括中空的本体（13），在本体（13）底部设置有首肋（11），在本体（13）外侧从首肋（11）开始从下到上分布有多个普肋（12），且普肋（12）按照本体（13）外侧交错分布；所述普肋（12）为非完整肋，普肋（12）与砂（50）直接接触，且砂（50）形成完整联通的排水系统；所述管桩（10）正上方设置有接桩（20），接桩（20）外侧设置多个普肋（12），且普肋（12）为非完整肋，并按照接桩（20）外侧交错分布。

10.如权利要求9所述的一种带有非完整肋的管桩，其特征是，所述管桩（10）正下方设置有桩尖（30）。