專利名稱：塑料套管混凝土樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基礎(chǔ)工程的樁型，，特別是涉及一種處理軟土地基的塑料套管混 凝土樁。
背景技術(shù)：
目前，在高速公路、高速鐵路、市政、機(jī)場(chǎng)等工程中，樁式路堤己成為一種普遍的 地基處理方法。在本實(shí)用新型以前，路堤樁以水泥土攪拌樁等柔性樁和振動(dòng)沉管灌注樁、 預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔灌注樁等剛性樁為主。水泥土攪拌樁(包括漿噴樁和粉噴樁)屬柔性 樁，樁體強(qiáng)度低，造價(jià)省，但施工質(zhì)量不易控制，常規(guī)方法處理深度有限而不能用于軟 基較深厚的地段，且加固效果不如預(yù)制樁理想，在高填土地段承載力要求高而要求布樁 數(shù)很多，使得造價(jià)也會(huì)很高。振動(dòng)沉管現(xiàn)澆混凝土樁其造價(jià)要少于預(yù)制樁，伹振動(dòng)沉管 混凝土樁由于振動(dòng)施工過(guò)程中對(duì)周圍樁體影響大，易出現(xiàn)斷樁、質(zhì)量不易控制和檢測(cè)困 難、質(zhì)量事故多、充盈系數(shù)有時(shí)過(guò)大、對(duì)周圍建筑物影響大等方面因素目前在實(shí)際路堤 工程中選用不多。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁由于質(zhì)量極易控制和檢測(cè)，加固效果好，不會(huì)出 現(xiàn)斷樁等質(zhì)量問(wèn)題，目前在深厚軟基處理工程中得到非常普遍應(yīng)用。但是采用這種預(yù)制 樁的方式往往是造價(jià)相當(dāng)昂貴，同時(shí)高強(qiáng)度的樁作為路堤樁使用時(shí)其樁體強(qiáng)度方面存在 著很大浪費(fèi)，在成樁后的工程使用階段樁體強(qiáng)度得不到充分發(fā)揮和利用。漿固散體材料 樁沒(méi)有泥皮沉渣等問(wèn)題但施工費(fèi)用高、除泥漿處理導(dǎo)致環(huán)境污染等問(wèn)題之外，還存在著 碎石不易洗干凈，在砂石夾層的地基中浪費(fèi)材料、注漿不均勻等缺點(diǎn)。
在本實(shí)用新型之前， 一種帶雙壁的塑料套管混凝土樁在國(guó)外有所應(yīng)用，其使用的是 外壁為螺紋、內(nèi)壁光滑的雙層塑料套管。雙壁波紋管兩壁間為封閉的空間，澆注的混凝 土不能與外壁接觸，樁土相互摩擦痕容易損壞外壁螺紋，從而影響樁與土體摩擦力；雙 壁波紋管內(nèi)壁光滑，澆注的混凝土?xí)驗(yàn)槭湛s使得混凝土與塑料套管不能緊密接觸。這 些缺陷使塑料套管對(duì)樁體承載力的貢獻(xiàn)大為降低，不能發(fā)揮螺紋與土體間的摩擦咬合作 用，樁體工作時(shí)套管基本不起作用，造成了很大的浪費(fèi)。另外，國(guó)外在利用普通PVC管 作為雙壁塑料套管材料時(shí)，因?yàn)镻VC管為硬質(zhì)且不可彎曲，施工時(shí)打設(shè)機(jī)需先將沉管至 設(shè)計(jì)深度，然后將套管吊起從沉管上部開(kāi)口處放入沉管內(nèi)，再立即向塑料套管內(nèi)澆注混凝土后才能將沉管拔出，完成一根樁施工。此種方法套管打設(shè)與混凝土澆筑連續(xù)進(jìn)行， 需要特別注意相互配合施工，工序復(fù)雜，施工速度慢。當(dāng)塑料套管采用雙壁HDPE管時(shí)， 其特點(diǎn)是可以適當(dāng)彎曲，可事先將與預(yù)制樁尖連接好的套管從打設(shè)機(jī)豎直的沉管底部插 入并打入地基中。該法將混凝土施工與套管打設(shè)分丌進(jìn)行，施工效率提高，但是HDPE材 料的價(jià)格相當(dāng)昂貴，工程造價(jià)大幅增加。另外，目前國(guó)外帶塑料套管的混凝土樁型單一， 所使用的樁尖為平底鋼板，遇到堅(jiān)硬上層時(shí)，不易穿過(guò)。
目前國(guó)內(nèi)工程中所采用的單壁螺紋塑料套管現(xiàn)澆混凝土樁施工方法采用全液壓輔
助震動(dòng)插管打設(shè)機(jī)施工，利用其機(jī)架連同鋼管可以傾斜，先方便的將與預(yù)制樁尖連接好 的塑料套管插入傾斜鋼管內(nèi)，然后機(jī)械放正機(jī)架及鋼管，將塑料套管打入地基內(nèi)。該方 法在國(guó)外基礎(chǔ)上做了許多創(chuàng)新改進(jìn)，采用單壁螺紋管，使得澆注的混凝土與套管能緊密 結(jié)合，同時(shí)外管壁不易破壞，能充分發(fā)揮套管與土體間的摩擦作用，提高承載力。利用 機(jī)架傾斜辦法，使廉價(jià)的PVC材料制作的硬質(zhì)套管也能滿足先將套管全部打設(shè)完畢后再 澆注混凝土的施工方法，提高施工效率，除此還可利用此打設(shè)多種角度的斜樁。通過(guò)改 變樁尖形式，開(kāi)發(fā)混凝土及鋼板混凝土樁尖，結(jié)合液壓輔助振動(dòng)機(jī)械，提高了打樁工程 中的穿透能力，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。但其也存在明顯缺陷成樁擠土效應(yīng)，使得塑料套管容 易變形甚至破壞；履帶式液壓打設(shè)機(jī)由于自身重量和動(dòng)力系統(tǒng)的限制，遇到堅(jiān)硬土層時(shí) 很難通過(guò)，打設(shè)較為困難，且打設(shè)深度較淺；沉樁擴(kuò)空對(duì)樁周土體產(chǎn)生很大擾動(dòng)，樁身 側(cè)摩阻力削弱；塑料套管插入沉管需要沉管或連同機(jī)械傾斜、扶正、垂直、對(duì)中等過(guò)程， 這個(gè)過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，極大影響施工速度，提高施工成本。
因此目前尋求一種既有預(yù)制樁質(zhì)量好又有現(xiàn)澆混凝土樁造價(jià)省、施工方便、加固效 果好、對(duì)周圍環(huán)境影響小的適合于國(guó)內(nèi)推廣使用的路堤樁型顯得十分重要。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于軟土地基處理的塑料套管混凝土樁。 本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種塑料套管混凝土樁，其特征在于它是山蓋板l、套管2、樁尖3、混凝土4和套 管接頭5所組成，其中套管2的頂部與蓋板1固定連接，套管2的下部與樁尖3相連接， 每節(jié)套管2之間用套管接頭5固定連接，套管2中灌注混凝土 4。
所述蓋板l的上部橫向設(shè)有2-6根主筋6，縱向設(shè)有4-6根加筋7，縱向另有兩根突 出筋8串出蓋板頂面，加筋7與主筋6固定連接，然后放置在"帽釘"型的模具內(nèi)，用 混凝土澆筑制成或者采用鋼筋混凝土預(yù)制而成。所述套管2的外壁為螺紋形或?yàn)楣饣?，每?jié)套管2之間與套管接頭5用PVC粘結(jié) 劑膠粘連接，套管2用PVC材料制成。
所述樁尖3為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，呈圓錐形，采用PVC材料制作的套管接頭5，套管2 下部插入套管插頭9中，用粘結(jié)劑膠粘連接，套管插頭9的外圍設(shè)有一個(gè)凹形圓環(huán)11或 者設(shè)有一個(gè)臺(tái)階形的平臺(tái)12。
所述套管2的外圍還能另加固定連接2-4根注漿管13，該管用PVC材料或鋼管制成。
塑料套管混凝土樁的成樁步驟為
(1) 用專用模具預(yù)制混凝土樁尖3:鋼模具內(nèi)設(shè)置樁尖配置的鋼筋，混凝土澆筑振密， 在混凝土凝固之前設(shè)置凹形圓環(huán)11或臺(tái)階形的平臺(tái)12，安放塑料套管插頭9，待 混凝土達(dá)到干固強(qiáng)度后脫掉鋼模；
(2) 將每節(jié)單壁螺紋塑料套管2分別通過(guò)套管接頭5連接，并用PVC粘結(jié)劑膠粘，或 采用強(qiáng)力膠水或錨釘固定連接，使套管長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)相等或略超過(guò)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)；
(3 )將單壁螺紋塑料套管2下端與預(yù)制混凝土樁尖3上的套管插頭9相連接，并用PVC 粘結(jié)劑膠粘，，或采用強(qiáng)力膠水或錨釘固定連接，形成套管2上端開(kāi)口的半封閉空 間；
(4 )用塑料套管混凝土樁打設(shè)機(jī)提升單壁螺紋塑料套管2和樁尖3距地面1. 0-2. 5米
高度，將連接好樁尖3的塑料套管2用吊繩14從沉管15底拉入沉管中，將沉管
15的底部插入樁尖3的凹形圓環(huán)11中或擱置在臺(tái)階形平臺(tái)12上； (5 )開(kāi)啟塑料套管混凝土樁打設(shè)機(jī)，找準(zhǔn)樁位，把沉管15連同里面帶樁頭的塑料套管
2 —并打入地基中至設(shè)計(jì)樁深度； (6 )將塑料套管2打至設(shè)計(jì)樁深度后再利用注水管16向塑料套管2內(nèi)進(jìn)行注水，注至
1/2—2/3樁長(zhǎng)水量后開(kāi)始提升沉管15，而塑料套管2和樁尖3留在地基內(nèi)，邊拔
邊繼續(xù)注水，對(duì)塑料套管2進(jìn)行保護(hù)； (7)待分區(qū)段塑料套管打設(shè)完畢，用小型水泵將塑料套管2內(nèi)水抽凈，再統(tǒng)一澆注混
凝土樁身和蓋板l，并振搗密實(shí)，在分區(qū)段內(nèi)形成塑料套管混凝土樁群； (8 )當(dāng)要進(jìn)一步提高樁側(cè)摩阻力時(shí)，另用小型注漿管13向塑料套管2樁側(cè)注漿，改善
樁周土性質(zhì)；
(9) 樁身、蓋板1混凝土達(dá)到干固強(qiáng)度后，在蓋板l頂鋪設(shè)加筋材料，并與蓋板l連 接，形成一個(gè)整體或在蓋板1頂先鋪設(shè)砂石墊層，加筋材料設(shè)置在砂石墊層內(nèi)， 不與蓋板1連接；
(10) 鋪設(shè)砂石墊層，形成塑料套管樁復(fù)合地基。本實(shí)用新型樁身套管2采用內(nèi)外均是螺紋的爭(zhēng)壁PVC管，也可采用其他塑料套管。 使用單壁螺紋塑料套管，澆注的混凝土可與塑料套管2充分接觸，不會(huì)因?yàn)榛炷潦湛s 而隔離或脫丌，這樣外管壁也不易損壞，加大了樁與土體的接觸摩擦力，提高了樁的承 載力，充分發(fā)揮了套管螺紋的作用。同時(shí)本實(shí)用新型的單壁螺紋塑料套管可為廉價(jià)的PVC 材料，可以適當(dāng)?shù)膹澢Y(jié)合塑料套管混凝上樁打設(shè)機(jī)沉管的提升，就可以有足夠空間 方便迅速的利用拉繩裝置將塑料套管插入沉管后打設(shè)。這樣就使得采用廉價(jià)的PVC材料 制作的塑料套管也可以滿足先將外面的塑料套管全部打設(shè)完畢后再開(kāi)始混凝土澆注的施 工方法，即把澆注混凝土和打設(shè)塑料套管兩道工序分開(kāi)，兩者獨(dú)立施工互不影響，從而 大幅度提高施工效率。而以前只能采用昂貴的HDPE等PE軟質(zhì)材料管或沉管傾斜才能做 到這種施工工藝，增加大量施工成本。
另外，為了減小樁上部負(fù)摩擦的不利影響，套管2可以采用下部是螺紋套管、上部 是內(nèi)外壁均光滑的套管相連接的方式，可有效減小上部樁身負(fù)摩擦。
塑料套管還可根據(jù)軟土參數(shù)、打設(shè)深度及布樁間距的不同而沿樁身采用不同環(huán)剛度， 不同環(huán)剛度的套管可用接頭加密封圈、必要時(shí)再輔助采用膠水和螺絲等方法連接，這樣 既能保證套管的打設(shè)質(zhì)量，又能節(jié)省材料、降低成本。
本實(shí)用新型所使用的預(yù)制樁尖可根據(jù)各地方土質(zhì)不同采用鋼板樁尖或混凝土樁尖或
鋼板混凝土樁尖，且可以采用圓錐形、X型等多種形式，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。目前多采用圓
錐形預(yù)制混凝土樁尖，且預(yù)制樁尖上預(yù)設(shè)了能與塑料套管緊密連接的接頭，套管與樁尖
連接后的密閉性好，有效保證套管的打設(shè)質(zhì)量。
本實(shí)用新型中樁頂蓋板可以采用預(yù)制方式，也可采用蓋板與樁身混凝土一體化澆注
施工的方式，形狀可為圓形或方形。采用預(yù)制蓋板時(shí)，待樁身混凝土澆注達(dá)到一定強(qiáng)度
后，將蓋板安置于樁頂，并保證蓋板的平正，施工靈活方便；而采用現(xiàn)澆蓋板，整體性
更好，塑料套管打設(shè)完畢后，將套管內(nèi)注入的水抽凈，.沿套管頂按蓋板的設(shè)計(jì)尺寸開(kāi)挖
一大小合適的槽，將蓋板模具放入槽內(nèi)，再進(jìn)行混凝土的澆灌，施工中樁頂插筋可與蓋
板內(nèi)兩層鋼筋綁扎連接后澆注混凝土；或可設(shè)置鋼筋突出蓋板頂端一部分，加筋材料直
接鋪設(shè)于蓋板上，并與蓋板突出鋼筋綁扎連接，形成整體，更能發(fā)揮塑料套管混凝土樁
的承載性能?；蛟谏w板頂先鋪設(shè)砂石墊層，加筋材料設(shè)置在砂石墊層內(nèi)，不與蓋板連接。
本實(shí)用新型擠土作用小，不會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)擠土而斷樁，且對(duì)周圍環(huán)境影響小、施工靈
活快速，對(duì)場(chǎng)地要求低，樁身質(zhì)量易于檢査、控制，混凝土用量可控且澆注不受外界影
響，單樁承載力較高，具有良好的性價(jià)比，且適用性強(qiáng)。

圖1——塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)示意圖
(a)套管內(nèi)外壁為螺紋形(b)上部為光滑套管，下部為螺紋形套管 圖2———蓋板結(jié)構(gòu)示意圖 圖3——預(yù)制混凝土樁尖示意圖
(a)樁尖上部有凹形圓環(huán)(b)樁^上部為臺(tái)階形平臺(tái)
圖4塑料套管插入沉管示意圖
圖5塑料套管打入地基后側(cè)壁注漿 附圖標(biāo)記l-蓋板、2-套管、3-樁尖、4-混凝土、 5-套管連接接頭、6-橫向主筋、7-縱 向主筋、8-縱向突出筋、9-預(yù)制樁尖中套管插頭、10-水平加筋材料、11-凹形圓環(huán)、12-臺(tái)階形平臺(tái)、13-注漿管、14-沉管(鋼管)、15-吊繩、16-注水管。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1:
用專門開(kāi)發(fā)研制的專用塑料套管混凝土樁樁尖模具預(yù)制帶凹形圓環(huán)的樁尖3;根據(jù)土
質(zhì)參數(shù)、打設(shè)深度、布樁間距合理選用PVC材料的套管2;每節(jié)套管長(zhǎng)10米，直徑25 厘米，樁身采用全螺紋套管連接方式圖1- (a);各段塑料套管之間用接頭5、并用PVC 粘結(jié)劑膠粘連接至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)20米；將塑料套管2的下端與預(yù)制的帶凹形圓環(huán)樁尖3上的
套管接頭9連接，并用PVC粘結(jié)劑膠粘，從而形成套管上端開(kāi)口的半封閉空間；為方便
將套管放入沉管內(nèi)，用塑料套管混凝土樁打設(shè)機(jī)提升沉管14至2米高度，將連接好樁尖 3的塑料套管2用吊繩15從沉管14底部拉入沉管14中，然后開(kāi)啟塑料套管混凝土樁打 設(shè)機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位打設(shè)至設(shè)計(jì)深度20米；將塑料套管2打至設(shè)計(jì)深度20米后即用注水管16 對(duì)管內(nèi)進(jìn)行注水，注至2\3樁長(zhǎng)水量后開(kāi)始提升沉管14，而套管2和樁尖3則留在地基 內(nèi)，邊拔邊繼續(xù)注水，對(duì)套管2進(jìn)行保護(hù)；待區(qū)段內(nèi)套管全部打設(shè)完畢后，將套管2內(nèi) 注水抽凈，按蓋板1設(shè)計(jì)尺寸沿套管頂開(kāi)槽放入蓋板模具，樁頂插筋7錨入蓋板1與蓋 板主筋6綁扎或焊接后再統(tǒng)一澆筑混凝土樁身與蓋板1，振搗密實(shí)，實(shí)現(xiàn)一體化施工，形 成塑料套管混凝土樁群，當(dāng)混凝土 4達(dá)到一定強(qiáng)度后，在蓋板1頂部鋪設(shè)水平加筋材料 10，并與蓋板頂設(shè)置的突出鋼筋ll綁扎連接，形成整體，最后鋪設(shè)砂石墊層形成塑料套 管樁復(fù)合地基。 實(shí)施例2:
用專門開(kāi)發(fā)研制的專用塑料套管混凝土樁樁尖模具預(yù)制帶臺(tái)階形平臺(tái)的樁尖3;根據(jù)土質(zhì)參數(shù)、打設(shè)深度、布樁間距合理選用PVC材料的套管2;樁身采用上段用內(nèi)外壁均光 滑的套管2下段采用全螺紋套管連接方式圖1- (b);各段塑料套管2之間用接頭5、并 用PVC粘結(jié)劑膠粘連接至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)20米，在套管2的外周用鐵絲固定4根注漿管13,將 塑料套管2的下端與預(yù)制的帶臺(tái)階性平臺(tái)樁尖3的套管接頭9連接，并用PVC粘結(jié)劑膠 粘，從而形成套管上端開(kāi)口的半封閉空間；為方便將套管放入沉管內(nèi)，用塑料套管混凝 土樁打設(shè)機(jī)提升沉管14至2米高度，將連接好樁尖3的塑料套管2用吊繩15從沉管14 底部拉入沉管14中，然后開(kāi)啟沉管樁機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位打設(shè)至設(shè)計(jì)深度20米；將塑料套管2 打至設(shè)計(jì)深度20米后即用注水管16對(duì)管內(nèi)進(jìn)行注水，注至2/3樁長(zhǎng)水量后開(kāi)始提升沉 管14，而套管2和樁尖3則留在地基內(nèi)，邊拔邊繼續(xù)注水，對(duì)套管2進(jìn)行保護(hù)；待區(qū)段 內(nèi)套管全部打設(shè)完畢后，將套管2內(nèi)注水抽凈，按蓋板1設(shè)計(jì)尺寸沿套管頂開(kāi)槽放入蓋 板模具，樁頂插筋7錨入蓋板1與蓋板主筋6綁扎或焊接后再統(tǒng)一澆筑混凝土樁身與蓋 板l，振搗密實(shí)，實(shí)現(xiàn)一體化施工，形成塑料套管混凝土樁群，當(dāng)需要進(jìn)一步提高樁側(cè)摩 阻力時(shí)，還用小型注漿管13向塑料套管2樁外周注漿，改善樁周圍上質(zhì)性質(zhì)，當(dāng)混凝土 4達(dá)到干固強(qiáng)度后，在蓋板1頂部鋪設(shè)水平加筋材料10，并與蓋板頂設(shè)置的突出鋼筋11 綁扎連接，形成整體，最后鋪設(shè)砂石墊層形成塑料套管樁復(fù)合地基，或先在蓋板1頂部 鋪設(shè)砂石墊層，再鋪設(shè)水平加筋材料10，最后剩余鋪設(shè)砂石墊層形成塑料套管混凝土樁 復(fù)合地基。
權(quán)利要求1、一種塑料套管混凝土樁，其特征在于它是由蓋板(1)、套管(2)、樁尖(3)、混凝土(4)和套管接頭(5)所組成，其中套管(2)的頂部與蓋板(1)固定連接，套管(2)的下部與樁尖(3)相連接，每節(jié)套管(2)之間用套管接頭(5)固定連接，套管(2)中灌注混凝土(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料套管混凝土樁，其特征在于所述的蓋板(1)的上部橫向 設(shè)有2-6根主筋(6)，縱向設(shè)有4-6根加筋(7)，縱向另有兩根突出筋(8)串出蓋 板頂面，加筋(7)與主筋(6)固定連接，然后放置在"帽釘"型的模具內(nèi)，用混凝 土澆制而成或者采用鋼筋混凝土預(yù)制而成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料套管混凝土樁，其特征在于所述的套管(2)為內(nèi)外均是 螺紋的單壁PVC管或?yàn)樯喜坎捎脙?nèi)外均為光滑形的PVC管，下部采用螺紋單壁PVC管， 每節(jié)套管(2)之間與套管接頭(5)用PVC粘結(jié)劑膠粘連接或用強(qiáng)力膠水或用錨釘固 定連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料套管混凝土樁，其特征在于所述的樁尖(3)為鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)，呈圓錐形，上部中央設(shè)有用PVC材料或用金屬材料制作的套管插頭(9)，套 管(2)下部插入套管插頭(9)中，并用PVC粘結(jié)劑膠粘連接或用強(qiáng)力膠水或錨釘固 定連接，套管插頭(9)的外周設(shè)有一個(gè)凹形圓環(huán)(11)或者設(shè)有一個(gè)臺(tái)階形的平臺(tái)(12)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料套管混凝土樁，其特征在于套管(2)的外圍還能另加固 定連接2-4根注漿管(13)，該管用PVC材料或鋼管制成。
專利摘要一種塑料套管混凝土樁，它是由蓋板、塑料套管、樁尖、混凝土和套管接頭所組成，其中塑料套管的頂部與蓋板固定連接，塑料套管的下部與樁尖連接，每節(jié)塑料套管之間用套管接頭固定連接，塑料套管中灌注混凝土。根據(jù)地基土質(zhì)情況，在塑料套管外壁四周還可固定幾根注漿管，蓋板和樁尖可預(yù)制，蓋板與樁身也可整體澆灌。本實(shí)用新型具有擠土作用小，不會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)而擠斷樁，且對(duì)周圍環(huán)境影響小，施工靈活快捷，對(duì)場(chǎng)地要求低，樁身質(zhì)量易于檢查、控制，混凝土用量可控制，且澆注不受外界影響，單樁承載力較高，具有良好的性價(jià)比。
文檔編號(hào)E02D5/62GK201358456SQ20092003679
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者曹德洪, 陳永輝, 馬文彬, 龔廉冥 申請(qǐng)人:河海大學(xué)