CN214460347U - 一种沉管水泥土搅拌桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沉管水泥土搅拌桩，包括水泥土搅拌桩芯桩和围设在芯桩周围的水泥浆层；所述水泥土搅拌桩芯桩分为上、下两段，下段为变直径段，变直径段的上部直径与芯桩的上段的直径一致，变直径段的直径沿芯桩的轴线向下逐渐扩大。本发明水泥土搅拌桩能够有效提高水泥土搅拌桩桩身质量均匀性，增强其抗压强度，桩身摩阻力和端阻力提升，水泥土搅拌桩的承载力能够显著提高。

Description

一种沉管水泥土搅拌桩

技术领域

本实用新型属于地基基础工程技术领域，涉及一种沉管水泥土搅拌桩。

背景技术

水泥土搅拌桩常用于加固包括淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种含水量较高且地基承载力较低的地基土层，其加固地层的原理在于：将水泥作为固化剂，利用特制的搅拌设备，在原位将一定深度内的软土和固化剂强制搅拌混合，被加固土体与固化剂之间产生的一系列物理化学反应，使土体硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质桩体，进而达到改善地基的目的。水泥土搅拌桩相较于混凝土灌注桩，具有节省材料且施工工艺简单的特点。

但是水泥土桩存在着一个很大的缺陷在于其竖向抗压承载力较低，桩身强度不均匀，不同部位差异较大，甚至造成断桩的现象，这主要是由于在水泥土搅拌桩施工过程中，注入水泥浆与搅拌土体拌和不均匀、水泥浆发生跑冒所致。

为了充分发挥水泥土桩成本较低的优势前提下提高水泥土桩抗压强度，亟待开发一种简单有效加强水泥土强度提高水泥土桩承载力的成桩方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种沉管水泥土搅拌桩及沉管装置。得到的水泥土桩可有效避免传统水泥土桩桩身强度较弱、易产生断桩缺陷问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种沉管水泥土搅拌桩，包括水泥土搅拌桩芯桩和围设在芯桩周围的水泥浆层；所述水泥土搅拌桩芯桩分为上、下两段，下段为变直径段，变直径段的上部直径与芯桩的上段的直径一致，变直径段的直径沿芯桩的轴线向下逐渐扩大。

变直径段与芯桩的轴线之间的夹角为3°～5°。

所述水泥土搅拌桩的横截面为圆形，沉管水泥浆层的横截面为环形，沉管水泥浆层的厚度为20～30mm。

所述沉管水泥浆层为沉管装置在拔出过程中形成的水泥浆层，所采用的沉管装置包括沉管和注浆管，所述沉管包括内管和外管，内管的上端与外管的上端齐平，内管的底端高于外管的底端，内管的底端通过锥形封口板与外管的底端连接，内管与外管之间还设置环形支撑板，环形支撑板上开设安装孔；所述注浆管通过安装孔设置在沉管的内管和外管之间；所述注浆管的下端设置90°弯头，90°弯头弯向外管并与外管上设置的出浆口相连通。

所述环形支撑板上均匀设置4个安装孔，所述注浆管为4根，4个注浆管分别安装在4个安装孔内。

所述环形支撑板为2个，分别为沿沉管自上而下设置的上环形支撑板和下环形支撑板，所述上环形支撑板设置在靠近内管上端位置，下环形支撑板设置在内管的底端位置。

所述环形支撑板和锥形封口板均为钢板。

本装置中的沉管装置为双层结构，在水泥土桩施工过程中，通过双层沉管将被搅拌土体和水泥浆液限制在沉管内，使二者能够充分拌和均匀，其次，在搅拌桩体施工完毕沉管拔出过程中利用注浆管对桩体和外围土体界面进行注浆，一方面使桩体外围形成30mm左右厚度的凝固的水泥浆体层，其强度高于水泥土体，桩体受压时对桩体产生环箍作用；另一方面注浆可以填充桩体周围土体的空隙，增加土体的密实性，提高桩体与土体之间的摩阻力和桩端土体的端阻力。因此，利用这种方法能够有效提高水泥土搅拌桩桩身质量均匀性，增强其抗压强度，桩身摩阻力和端阻力提升，水泥土搅拌桩的承载力能够显著提高。

具体地，与现有技术相比，本装置的技术效果在于：

1）通过在水泥土桩外侧设置沉管，能够使搅拌土体和水泥浆液在有限空间内充分拌和均匀，保证了桩身强度均匀性，提高了水泥土桩的抗压强度，进一步提高了桩的承载力；

2）在沉管压入土体的过程中，管内外土体均受到一定的水平挤密作用，一方面提高了管内桩体的密度，另一方面提高了桩外侧土体对桩的侧阻力，进一步提高了桩的承载力；

3）在拔管过程中通过注浆管对桩体与周围土体界面间进行注浆，提高桩体与桩底和桩侧土体的结合程度，进而提高桩的侧阻力和端阻力，增强桩的承载力；

4）本发明沉管的外管的长度高于内管长度，使沉管底端形成尖端，更有利于沉管操作，另一方面，得到的水泥土搅拌桩下段为扩大段，进一步提高了桩的承载能力。

附图说明

图1是本实用新型中沉管装置的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型中沉管水泥土搅拌桩的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1和图2所示，一种沉管水泥土搅拌桩用沉管装置，包括沉管1和注浆管2，所述沉管1包括内管11和外管12，内管11的上端与外管12的上端齐平，内管11的底端高于外管的底端，内管11的底端通过锥形封口板5与外管的底端连接，内管11与外管12之间还设置环形支撑板3，环形支撑板3上开设安装孔4；所述环形支撑板3上均匀设置4个安装孔4，所述注浆管2为4根，4个注浆管2分别安装在4个安装孔4内。所述环形支撑板3为2个，分别为沿沉管1自上而下设置的上环形支撑板31和下环形支撑板32，所述上环形支撑板31设置在靠近内管11上端位置，下环形支撑板32设置在内管11的底端位置。所述环形支撑板3和锥形封口板5均为钢板。

注浆管2通过安装孔4设置在沉管1的内管11和外管12之间；注浆管2的下端设置90°弯头21，90°弯头21弯向外管12并与外管12上设置的出浆口13相连通。

利用所述的沉管装置制备的一种沉管水泥土搅拌桩6，如图2所示，包括水泥土搅拌桩芯桩61和围设在芯桩61周围的沉管水泥桩62；水泥土搅拌桩芯桩61分为上、下两段，下段为变直径段63，变直径段63的上部直径与上段的直径一致，变直径段63的直径沿芯桩的轴线向下逐渐扩大，变直径段63与芯桩的轴线之间的夹角为3°～5°。水泥土搅拌桩的横截面为圆形，沉管水泥桩的横截面为环形，沉管水泥浆层的厚度为20～30mm。沉管水泥桩的外管直径与水泥土搅拌桩芯桩的变径段的最大直径一致。

利用所述的沉管装置制备沉管水泥土搅拌桩的施工工艺，具体步骤在于：

1）准备工作：根据设计图纸，定位放线，确定桩位；

2）沉管与注浆管制作：沉管采用内外两层无缝钢管制作，其中，外管12比内管11长500mm，内管11内直径大于水泥土搅拌桩6直径20mm，外管12内直径比内管11外直径大50mm，内管11的上端与外管12齐平，内管11的上下端用环形钢板支撑板连接外管12，每个环形钢板支撑板留设4个安装注浆管2的安装孔4；注浆管2设置4根，采用直径12mm无缝钢管制作，按照90度对称分布于沉管1内外层之间，用电焊与环形钢板支撑板固定牢固，注浆管2下端设向外管的90度弯头21，出浆口13开于外管12底端侧面；

3）桩机就位：在传统水泥土搅拌桩施工设备上增加压沉管入土设备，保证桩机导向架与地面的垂直度；

4)沉管入土：根据确定好的桩位，开动桩机加压设备将沉管1连同注浆管2一起压入土中去，直至达到设计标高位置（桩长）；

5）预拌下沉：开动搅拌电机，使搅拌机沿导向架边搅拌边切割土体下沉，直到设计标高位置；

6）喷浆、搅拌提升：按照设计的速度，一边喷射水泥浆，一边旋转搅拌钻头提升；

7）重复喷浆搅拌下沉和提升：将搅拌机边喷射水泥浆边旋转沉入土中，至桩底标高后再将搅拌机边旋转边提升出地面，如此反复二到六次，将软土和水泥浆搅拌均匀；

8）拔管注浆：水泥土桩施工完成后拔出沉管1，在拔管的过程中边拔管边通过注浆管对桩体与周围土体界面间进行注浆，提高桩体与桩底和桩侧土体的结合程度，进而提高桩的侧阻力和端阻力，增强桩的承载力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种沉管水泥土搅拌桩，其特征在于，包括水泥土搅拌桩芯桩和围设在芯桩周围的水泥浆层；所述水泥土搅拌桩芯桩分为上、下两段，下段为变直径段，变直径段上部直径与芯桩上段的直径一致，变直径段的直径沿芯桩的轴线向下逐渐扩大。

2.如权利要求1所述的一种沉管水泥土搅拌桩，其特征在于，变直径段与芯桩的轴线之间的夹角为3°～5°。

3.如权利要求1所述的一种沉管水泥土搅拌桩，其特征在于，所述水泥土搅拌桩的横截面为圆形，沉管水泥浆层的横截面为环形，沉管水泥浆层的厚度为20～30mm。

4.如权利要求1所述的一种沉管水泥土搅拌桩，其特征在于，所述沉管水泥浆层为沉管装置在拔出过程中形成的水泥浆层，所采用的沉管装置包括沉管和注浆管，所述沉管包括内管和外管，内管的上端与外管的上端齐平，内管的底端高于外管的底端，内管的底端通过锥形封口板与外管的底端连接，内管与外管之间还设置环形支撑板，环形支撑板上开设安装孔；所述注浆管通过安装孔设置在沉管的内管和外管之间；所述注浆管的下端设置90°弯头，90°弯头弯向外管并与外管上设置的出浆口相连通。

5.如权利要求4所述的一种沉管水泥土搅拌桩，其特征在于，所述环形支撑板上均匀设置4个安装孔，所述注浆管为4根，4个注浆管分别安装在4个安装孔内。

6.如权利要求5所述的一种沉管水泥土搅拌桩，其特征在于，所述环形支撑板为2个，分别为沿沉管自上而下设置的上环形支撑板和下环形支撑板，所述上环形支撑板设置在靠近内管上端位置，下环形支撑板设置在内管的底端位置。

7.如权利要求4-6任一所述的一种沉管水泥土搅拌桩，其特征在于，所述环形支撑板和锥形封口板均为钢板。

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