本實(shí)用新型涉及地基加固領(lǐng)域，特別是涉及一種加固客運(yùn)專線粉細(xì)砂地基的設(shè)備。

背景技術(shù)：

二十一世紀(jì)初，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸及資源輸送的需求日益迫切，客運(yùn)專線和高速鐵路等鐵路工程應(yīng)運(yùn)而生，并開始大規(guī)模的建設(shè)和投入使用?？瓦\(yùn)專線運(yùn)行速度快、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、對路基工后沉降要求嚴(yán)格，要使列車能高速、安全地運(yùn)行，線路的穩(wěn)定與平順是必不可少的，為達(dá)此目的，除了加強(qiáng)軌道結(jié)構(gòu)以外，增強(qiáng)路基的強(qiáng)度和剛度，控制路基變形是關(guān)鍵。

粉細(xì)砂地層，特別是處于松散、稍密狀態(tài)的粉細(xì)砂，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，壓縮性較高、固結(jié)速度相對較快、沉降完成時(shí)間較短等工程特性。針對粉細(xì)砂地層的工程特性，對工后沉降要求不甚嚴(yán)格的一般鐵路路基工程，通常不進(jìn)行加固處理或僅簡單處理，而對工后沉降要求非常嚴(yán)格的客運(yùn)專線粉細(xì)砂路基工程而言，如何對其進(jìn)行加固處理顯得至關(guān)重要?，F(xiàn)有加固技術(shù)存在加固深度受限、加固措施不經(jīng)濟(jì)等問題，因此，采用有效的粉細(xì)砂地基加固處理措施將直接影響客運(yùn)專線路基工程的經(jīng)濟(jì)性與科學(xué)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種加固客運(yùn)專線粉細(xì)砂地基的設(shè)備，通過此加固設(shè)備來有效地加固粉細(xì)砂地基，同時(shí)大幅度增加粉細(xì)砂地基的加固深度。

為此，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種加固客運(yùn)專線粉細(xì)砂地基的設(shè)備，包括敞口的無縫鋼管樁，所述無縫鋼管樁下部的管壁上設(shè)置有鏤空孔洞，所述的鏤空孔洞的開孔形狀根據(jù)粉細(xì)砂的地層情況設(shè)置為圓形或方形，且呈梅花形或方形互相交錯(cuò)排列于無縫鋼管樁下部的管壁上，鏤空孔洞的總面積與樁身外表面積之比為1％～10％；在無縫鋼管樁底端安裝有樁尖，拔出無縫鋼管樁時(shí)，所述樁尖留在地基內(nèi)。

另外，所述的無縫鋼管樁內(nèi)還可以設(shè)置底端封閉起鑿實(shí)作用的內(nèi)套無縫鋼管。

所述內(nèi)套無縫鋼管的高度大于無縫鋼管樁的樁長，內(nèi)套無縫鋼管的直徑≤無縫鋼管樁直徑的80％。優(yōu)選的是，所述內(nèi)套無縫鋼管的直徑為無縫鋼管樁直徑的60％～80％。

所述的無縫鋼管樁樁長高于粉細(xì)砂地基加固深度，樁徑為273mm～600mm，鋼管樁壁厚度為樁徑的2％～10％。

所述的無縫鋼管樁開孔范圍為距樁底1/4～1/3樁長～距樁頂1/5處。

所述樁尖與無縫鋼管樁底端通過卡扣活動連接；樁尖為鋼制或鋼筋混凝土預(yù)制樁尖，所述樁尖為上下開口的空心筒體，樁尖的縱向截面為矩形或倒梯形，當(dāng)所述樁尖的截面為矩形時(shí)，樁尖內(nèi)設(shè)置有一字形、十字形或井字的加強(qiáng)肋。

利用上述設(shè)備加固客運(yùn)專線粉細(xì)砂地基的方法包括以下步驟：

(1)利用所述無縫鋼管樁在粉細(xì)砂地基中進(jìn)行空管振動沉管，在無縫鋼管樁下沉和振動過程中，粉細(xì)砂通過樁底及鏤空處流入無縫鋼管樁內(nèi)并通過振動作用將管樁內(nèi)及樁周粉細(xì)砂土層振密實(shí)；

(2)經(jīng)無縫鋼鋼管樁底部敞口及樁側(cè)鏤空處流入管內(nèi)的粉細(xì)砂形成一定高度的粉細(xì)砂短樁，使得無縫鋼管樁形成一定的封閉狀態(tài)，使得周圍粉細(xì)砂得到擠密；同時(shí)，在地面不斷通過樁側(cè)鏤空處向樁內(nèi)添加粉細(xì)砂填料，一方面，使無縫鋼鋼管樁內(nèi)形成更加密實(shí)的粉細(xì)砂砂樁，另一方面，填入管內(nèi)的粉細(xì)砂在振動作用下，經(jīng)由鏤空處向管外擴(kuò)散，對四周粉細(xì)砂實(shí)施進(jìn)一步的擠密作用；

(3)待無縫鋼管樁達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)行預(yù)留樁尖拔管，對于一般松散、較淺的粉細(xì)砂地基，在拔管過程中，向管內(nèi)進(jìn)一步補(bǔ)充粉細(xì)砂填料，填補(bǔ)管壁與管內(nèi)粉細(xì)砂樁之間的空隙，并進(jìn)一步振密管內(nèi)粉細(xì)砂樁；對于加固深度較深、密實(shí)度要求較高的粉細(xì)砂地基，在拔管過程中，在向管內(nèi)進(jìn)一步補(bǔ)充粉細(xì)砂填料的同時(shí)，還通過所述內(nèi)套無縫鋼管將無縫鋼管樁內(nèi)的粉細(xì)砂樁進(jìn)一步壓實(shí)，并使無縫鋼管樁四周的粉細(xì)砂地基得到進(jìn)一步擠密，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的樁頂標(biāo)高。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型敞口鏤空的無縫鋼管樁，在粉細(xì)砂地基處理中，敞口裝置的作用可以使得原粉細(xì)砂地基中大部分的粉細(xì)砂進(jìn)入樁體內(nèi)，形成具有一定高度的高密實(shí)度粉細(xì)砂土塞，加固深度得到顯著的增加，樁內(nèi)豎向增強(qiáng)體的強(qiáng)度得到較大幅度的提高，樁周粉細(xì)砂土層得到一定程度地?cái)D密。同時(shí)，鏤空孔洞的存在，一方面在振動沉管過程中，粉細(xì)砂填料可以經(jīng)由孔洞流入樁內(nèi)，提高了填料的效率；另一方面，通過在鏤空鋼管樁內(nèi)不停地添加粉細(xì)砂填料，該粉細(xì)砂填料通過鏤空處對四周一定范圍的粉細(xì)砂土層實(shí)施擠密作用，增加了樁周粉細(xì)砂土層擠密的均勻性。在拔管過程中，內(nèi)套無縫鋼管對粉細(xì)砂填料土塞壓實(shí)壓密的同時(shí)，對周圍粉細(xì)砂土層通過鏤空孔洞亦得到擠密，此番，進(jìn)一步增強(qiáng)了粉細(xì)砂地基豎向增強(qiáng)體和復(fù)合地基的承載能力和抗壓縮性。

附圖說明

圖1a是本實(shí)用新型的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b是本實(shí)用新型的設(shè)備的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a-5b分別是本實(shí)用新型中樁尖的四個(gè)實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖和俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1、無縫鋼管樁；2、內(nèi)套無縫鋼管；3、樁尖；4、鏤空孔洞。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述：

參見圖1a和1b，本實(shí)用新型的加固客運(yùn)專線粉細(xì)砂地基的設(shè)備包括敞口的無縫鋼管樁1，所述無縫鋼管樁1下部的管壁上設(shè)置有鏤空孔洞4，所述的鏤空孔洞4的開孔形狀根據(jù)粉細(xì)砂的地層情況設(shè)置為圓形或方形，且呈梅花形或方形互相交錯(cuò)排列于無縫鋼管樁1下部的管壁上，鏤空孔洞4的總面積與樁身外表面積之比為5％；在無縫鋼管樁1底端安裝有樁尖3，拔出無縫鋼管樁1時(shí)，所述樁尖3留在地基內(nèi)。

另外，所述的無縫鋼管樁1內(nèi)還可以設(shè)置底端封閉起鑿實(shí)作用的內(nèi)套無縫鋼管2，內(nèi)套無縫鋼管屬于配套設(shè)備，對于一般松散、較淺粉細(xì)砂地基的加固，可省去該部件。

所述內(nèi)套無縫鋼管2的高度大于無縫鋼管樁1的樁長，所述內(nèi)套無縫鋼管2的直徑為無縫鋼管樁1直徑的80％。

所述的無縫鋼管樁1樁長高于粉細(xì)砂地基加固深度，樁徑為400mm，鋼管樁壁厚度為樁徑的6％。

所述的無縫鋼管樁1開孔范圍依據(jù)加固粉細(xì)砂密實(shí)度而定，為距樁底1/4樁長～距樁頂1/5處。

所述樁尖3與無縫鋼管樁1底端通過卡扣活動連接；樁尖3為鋼制或鋼筋混凝土預(yù)制樁尖。參見圖2a-5b，所述樁尖3為上下開口的空心筒體，樁尖3的縱向截面為矩形或倒梯形，當(dāng)所述樁尖3的截面為矩形時(shí)，樁尖內(nèi)設(shè)置有一字形、十字形或井字的加強(qiáng)肋。

一種加固客運(yùn)專線粉細(xì)砂地基設(shè)備的加固方法，包括：

(1)利用所述無縫鋼管樁在粉細(xì)砂地基中進(jìn)行空管振動沉管，通過振動作用將管樁內(nèi)及樁周粉細(xì)砂土層振密實(shí)，在無縫鋼管樁下沉過程中，粉細(xì)砂通過樁底及鏤空處流入無縫鋼管樁內(nèi)并通過振動作用將管樁內(nèi)及樁周粉細(xì)砂土層振密實(shí)，使得管樁下沉替換的體積較密閉式管樁小很多，樁身端部和側(cè)壁所受摩擦阻力大幅度減少，管樁下沉深度較大，加固深度亦較大。

(2)經(jīng)無縫鋼鋼管樁底部敞口及樁側(cè)鏤空處流入管內(nèi)的粉細(xì)砂形成一定高度的粉細(xì)砂短樁，使得無縫鋼管樁形成一定的封閉狀態(tài)，使得周圍粉細(xì)砂得到擠密；同時(shí)，在地面不斷通過樁側(cè)鏤空處向樁內(nèi)添加粉細(xì)砂填料，一方面，使無縫鋼鋼管樁內(nèi)形成更加密實(shí)的粉細(xì)砂砂樁，另一方面，填入管內(nèi)的粉細(xì)砂在振動作用下，經(jīng)由鏤空處向管外擴(kuò)散，對四周粉細(xì)砂實(shí)施進(jìn)一步的擠密作用。

(3)待鋼管樁達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)行預(yù)留樁尖拔管，拔管方式有兩種：第一種，對一般松散、較淺的粉細(xì)砂地基，在拔管過程中，向管內(nèi)進(jìn)一步補(bǔ)充粉細(xì)砂填料，以填補(bǔ)管壁與管內(nèi)粉細(xì)砂樁之間的空隙，同時(shí)可以進(jìn)一步振密管內(nèi)粉細(xì)砂樁；第二種，對于加固深度較深、密實(shí)度要求較高的粉細(xì)砂地基，在拔管過程中，除去向管內(nèi)進(jìn)一步補(bǔ)充粉細(xì)砂填料外，還需在管樁內(nèi)設(shè)置內(nèi)套封閉無縫鋼管，將管內(nèi)粉細(xì)砂樁進(jìn)一步壓實(shí)，四周粉細(xì)砂地基等到進(jìn)一步擠密，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的樁頂標(biāo)高。

本實(shí)用新型敞口鏤空的無縫鋼管樁，在粉細(xì)砂地基處理中，敞口裝置的作用可以使得原粉細(xì)砂地基中大部分的粉細(xì)砂進(jìn)入樁體內(nèi)，形成具有一定高度的高密實(shí)度粉細(xì)砂土塞，加固深度得到顯著的增加，樁內(nèi)豎向增強(qiáng)體的強(qiáng)度得到較大幅度的提高，樁周粉細(xì)砂土層得到一定程度地?cái)D密。同時(shí)，鏤空孔洞的存在，一方面在振動沉管過程中，粉細(xì)砂填料可以經(jīng)由孔洞流入樁內(nèi)，提高了填料的效率；另一方面，通過在鏤空鋼管樁內(nèi)不停地添加粉細(xì)砂填料，該粉細(xì)砂填料通過鏤空處對四周一定范圍的粉細(xì)砂土層實(shí)施擠密作用，增加了樁周粉細(xì)砂土層擠密的均勻性。在拔管過程中，內(nèi)套無縫鋼管對粉細(xì)砂填料土塞壓實(shí)壓密的同時(shí)，對周圍粉細(xì)砂土層通過鏤空孔洞亦得到擠密，此番，進(jìn)一步增強(qiáng)了粉細(xì)砂地基豎向增強(qiáng)體和復(fù)合地基的承載能力和抗壓縮性。

以上對本實(shí)用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本實(shí)用新型的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。