一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁，其特征在于所述薄壁管樁主體樁身采用雙層鋼沉管現(xiàn)澆成樁，樁身上部樁徑擴大，并在樁徑擴大段混凝土樁身的外側由內向外依次設置塑料套管和豎向排水體；樁徑擴大段連接上部預制樁尖，樁身底部連接下部預制樁尖；薄壁管樁上部的樁周土體固化處理為固化土層；在薄壁管樁頂部和樁芯封閉段與樁頂蓋板之間設置有連接筋；樁頂蓋板內設有與豎向排水體連通的排水通道。本實用新型不但提高了樁體的打設質量，而且可以改善上部樁身和樁周土體的力學性能，同時可防止因泥皮帶出地表引起的樁體變形，具有較好的技術經(jīng)濟效益。
【專利說明】 一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管粧
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種現(xiàn)澆薄壁管樁，特別涉及一種樁身上部擴大并外包豎向排水體、樁頂土體固化的頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁。屬于地基處理領域，適用于地基處理工程，尤其適用于軟土埋深淺、樁間距較小的軟土地基處理工程。
【背景技術】
[0002]我國幅員遼闊，地質條件復雜且各地差別較大，軟弱地基類別多、分布廣，特別是在沿海地區(qū)及內地湖河沉積相地區(qū)存在著眾多復雜的中等深厚的軟土地基。如何有效提高深厚軟土地基的承載能力、控制土體變形，一直是巖土工程中需著重解決的難題之一。目前，對軟土地基的處理措施主要有兩類，一類為排水固結法，另一類為復合地基法。
[0003]考慮到復合地基具有加固效果好、工期短、工后沉降小等優(yōu)點，在地基加固工程中得到了廣泛應用。目前，常用的復合地基加固方法有沉管灌注樁、預制方樁、預應力管樁、塑料套管混凝土樁等，其中，管樁具有單方混凝土承載力高、側摩阻力大及抗彎性能好等優(yōu)點，已被越來越多的軟土地基處理工程所選用。從施工工藝來看，管樁可分為預制管樁和現(xiàn)澆管樁兩種。預制管樁具有單樁承載力高、成樁質量可靠、樁身耐錘擊和抗裂性好等優(yōu)點；但考慮到運輸和施工等因素，需適當加大鋼筋用量以增加強度，抵抗施工可能帶來的破壞性，從而增加了造價；現(xiàn)澆管樁具有施工速度快、樁長可自由調節(jié)、不存在接樁處的薄弱區(qū)段等優(yōu)點，其工程適用性更較好，但因其采用現(xiàn)有技術施工難度較大，在實際工程中并不被廣泛應用。
[0004]新世紀初期，河海大學開發(fā)的的現(xiàn)場澆筑混凝土薄壁管樁軟土地基加固專利技術《用于軟基處治的套管成模大直徑現(xiàn)澆管樁機》(ZL 01273182.X)和施工工藝《軟基處治大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基施工方法》(CN 1367296A)，采用相應技術進行現(xiàn)澆薄壁管樁施工達到了造價低、承載力高、地基的穩(wěn)定性增加和地基沉降降低等目的。
[0005]然而，在實際施工過程中，由于現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁屬于擠土類樁型，相鄰樁沉管打設及樁機移動會對尚未初凝的混凝土樁身產(chǎn)生不利影響，即便在打樁順序，裝置貫入度等方面進行施工方案優(yōu)化，仍然會出現(xiàn)樁頂區(qū)域樁身偏位，或斷樁、樁體混凝土離析、薄弱夾層等病害，嚴重影響現(xiàn)澆薄壁管樁的成樁質量及承載性能。
[0006]目前，已有一種薄壁管樁，包括橫截面為圓環(huán)形的混凝土樁身、設置在所述混凝土樁身內的鋼筋籠，以及固定于所述混凝土樁身端部的端頭板和包箍，該樁型雖結構簡單，也可在一定程度上約束樁端的變形，但由于約束僅設置于樁端頭位置，難以有效解決樁體間的相互擠壓變形和破壞問題。
[0007]綜上所述，現(xiàn)澆薄壁管樁具有適用性強、承載能力高、抗彎性能好等優(yōu)點，但由于管樁直徑較大、管壁薄，易在施工時出現(xiàn)一些質量問題，導致樁體的承載能力難以有效發(fā)揮，嚴重影響樁體質量和地基處理效果。
[0008]鑒于當前薄壁管樁設計及施工過程中的實際質量問題，為有效提高樁體的承載能力，目前亟待發(fā)明一種鄰樁施工擾動小，可充分發(fā)揮不同層位土體承載能力，并可兼具排水 固結法優(yōu)點、減小上部樁體負摩阻力的新型頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁。

【發(fā)明內容】

[0009]本實用新型的目的在于提供一種樁體施工質量可靠、鄰樁施工擠土效應小、可同時發(fā)揮不同層位土體承載能力、負摩阻力小、兼具排水固結處理效果的頂部加強型現(xiàn)澆混
凝土薄壁管樁。
[0010]為實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型采用了以下技術方案:
[0011]一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁，其特征在于所述薄壁管樁主體樁身采用雙層鋼沉管現(xiàn)澆成樁，樁身上部樁徑擴大，并在樁徑擴大段混凝土樁身的外側由內向外依次設置塑料套管和豎向排水體；樁徑擴大段連接上部預制樁尖，樁身底部連接下部預制樁尖；薄壁管樁上部的樁周土體固化處理為固化土層；在薄壁管樁頂部和樁芯封閉段與樁頂蓋板之間設置有連接筋；樁頂蓋板內設有與豎向排水體連通的排水通道。
[0012]固化土層均勻攤鋪于整個施工場地上，攤鋪厚度40(T800mm，預留打設孔孔徑為薄壁管樁設計外徑的1.2?1.5倍。
[0013]雙層鋼沉管由鋼制的內沉管和外沉管組成，其中外沉管在樁徑擴大段的底部沿環(huán)向設置與上部預制樁尖連接的凸隼，通過振動沉管法或靜壓法攜同預制樁尖下沉至設計底面標聞。
[0014]上部預制樁尖的上表面設有與外沉管連接凸隼、塑料套管、鋼護筒對應的限位凹槽；在下部預制樁尖的上表面設有與雙層鋼沉管對應的限位凹槽。
[0015]所述塑料套管可采用單壁螺紋的PVC管、PE管或HDPE管。
[0016]樁頂蓋板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土蓋板，在蓋板上沿環(huán)向均勻設置有與豎向排水體連通的排水通道，并與排水墊層相連通。
[0017]上述頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁的施工方法，包括以下步驟:
[0018]I)施工前準備:根據(jù)設計圖紙，處理施工場地，測定樁體位置，繪制施工輪廓線，組織施工材料、機械、人員就位；
[0019]2)攤鋪固化土:施工場地平整后攤鋪固化土或就地固化后壓實攤平，并根據(jù)設計樁徑，在樁位處預留打設孔；
[0020]3)鋼沉管和護筒打設:采用振動或靜壓沉管法，將與預制樁尖連接好的雙層鋼沉管連同其外側的塑料套管、鋼護筒一同打設至設計標高；
[0021]4)填筑排水體:在塑料套管、鋼護筒、上部預制樁尖形成的環(huán)形空腔內填充中粗砂；
[0022]5)澆筑樁身混凝土:根據(jù)設計要求放入鋼筋籠后，向雙層鋼沉管與底部預制樁尖圍合形成的環(huán)形空腔內灌注混凝土；
[0023]6)沉管及鋼護筒拔出:先將雙層鋼沉管緩緩振動拔出，上拔過程中需壓住外圍鋼護筒及塑料套管，待沉管徹底拔出后，再拔出鋼護筒；
[0024]7)樁頂填補:待沉管及鋼護筒拔出后，立即向塑料套管內填補混凝土至設計樁頂標高，形成擴大樁身和樁芯封閉段；
[0025]8)連接筋埋入:在混凝土初凝前，向薄壁管樁頂部和樁芯封閉段的上部插入與樁頂蓋板連接的鋼筋；[0026]9)澆筑蓋板:根據(jù)設計要求，支設模板，在樁頂現(xiàn)場澆筑樁頂蓋板。
[0027]本實用新型具有以下特點和有益效果:
[0028](I)在沉管裝置下壓前，在施工場地上攤鋪固化土層，可同時起到提高上部土體承載能力、減小施工機械對地基土的擾動、防止樁身傾斜的作用。
[0029](2)樁身上部擴大，類似變直徑樁身設計，可充分發(fā)揮不同層位地基土的承載能力。
[0030](3)樁身外側設置的豎向排水體既可減少沉管施工時擠土效應對成樁質量的影響，還可加速上部土體的排水固結，減小樁體的負摩阻力，避免了因上部設置固化土層的不透水問題。
[0031](4)塑料套管的設置不但可以作為樁體混凝土澆筑的模板，而且可防止混凝澆筑時水泥漿滲入豎向排水體內。
[0032]總之，本實用新型不但可以減少樁體施工對鄰樁的影響，確保施工質量；而且可以充分發(fā)揮不同層位土體的承載能力；還可以加速上部樁周土體的排水固結，減小負摩阻力，同時可防止因泥皮帶出地表引起的樁體變形，具有較好的技術經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本實用新型一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁的示意圖；
[0034]圖2是本實用新型一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁施工裝置示意圖；
[0035]圖3是所述上部預制樁尖的上表面槽口布置示意圖；
[0036]圖4.r4.8是本實用新型一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁的施工流程示意圖；
[0037]其中:1-固化土層、2-鋼護筒、3-塑料套管、4-外沉管、5-內沉管、6_豎向排水體、7-上部擴大樁身、8-現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁、9-樁芯封閉段、10-連接筋、11-排水通道、12-現(xiàn)澆蓋板、13-上部預制樁尖、14-下部預制樁尖、15-連接凸隼、16-軟弱土層、17-相對硬土層、18-塑料套管限位槽、19-鋼護筒限位槽、20-凸隼嵌入槽。
【具體實施方式】
[0038]本實施方式中鋼板切割、焊接施工技術要求，鋼筋籠綁扎施工技術要求，預制樁尖設計及施工技術要求，振動沉管施工技術要求，樁身混凝土配合比設計及澆筑技術要求，中粗砂顆粒填筑施工技術要求等不再累述，重點闡述本實用新型涉及結構的實施方式。
[0039]圖1是本實用新型一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁的示意圖，圖2是本實用新型一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁施工裝置示意圖，圖3是所述上部預制樁尖的上表面槽口布置示意圖。參照圖廣3所示，本實用新型一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁主要由固化土層1、豎向排水體6、上部擴大樁身7、現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁8、樁芯封閉段9、上部預制樁尖13、下部預制樁尖14組成。薄壁管樁樁身8上部樁徑擴大形成擴大樁身7，在擴大樁身7的外側由內向外依次設置塑料套管3和豎向排水體6 ;上部擴大樁身7的底部和現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁8的底部分別設置上部預制樁尖13和下部預制樁尖14 ;薄壁管樁8上部的樁周土體固化處理為固化土層1，采用混凝土封堵薄壁管樁上部空腔形成樁芯封閉段9 ;在薄壁管樁8頂部和樁芯封閉段9與樁頂現(xiàn)澆蓋板12之間設置連接筋10 ;樁頂蓋板12內設有與豎向排水體6連通的排水通道11。
[0040]固化土層I的厚度為500mm，采用清理施工場地產(chǎn)生的棄土與水泥拌合而成；固化土 I的7d抗壓強度應大于0.8MPa，水泥摻入質量比為5%，采用32.5#普通硅酸鹽水泥；樁位1.2倍樁徑范圍內不填筑固化土。
[0041]鋼護筒2米用外徑為1000mm,厚度為16mm的Q345無縫鋼管,長1500mm。
[0042]塑料套管3采用PVC管材，直徑為800mm，厚度為2mm，長度為1400mm。
[0043]雙層鋼沉管由鋼制的外沉管4和內沉管5組成，內、外沉管均采用Q345無縫鋼管，厚度為20mm ;其中外沉管4的外徑為680mm，在樁徑擴大段的底部沿環(huán)向均勻設置4塊與上部預制樁尖13連接的凸隼15,凸隼15呈梯形，上底長為40mm,下底長為80mm,高為80mm,采用鋼材的強度等級為Q345，厚度為20mm，下底與外沉管4之間焊接連接；內沉管5的外徑為 400mm。
[0044]豎向排水體6設于塑料套管3的外側，由粒徑均勻的中粗砂填充而成。
[0045]上部預制樁尖13的外形為中空環(huán)形，剖面為等腰直角三角形，外直徑為1100mm，內徑為690mm，高為250mm ;在上表面內側沿環(huán)向設置4處與外沉管4上的凸隼15連接的凸隼嵌入槽20，以及塑料套管限位槽18和鋼護筒限位槽19各一道，凹槽深度為40mm，樁尖混凝土的強度等級為C35，采用42.5#普通硅酸鹽水泥。
[0046]下部預制樁尖14外形同樣為中空環(huán)形，剖面為等腰直角三角形，其外直徑為800mm,內徑為300mm，高為250mm ;在上表面上設置兩道與外沉管4和內沉管5相對應的凹槽，凹槽深度為40mm，樁尖混凝土的強度等級為C35，采用42.5#普通硅酸鹽水泥。
[0047]樁頂混凝土初凝前，在樁頂上表面沿環(huán)向均勻插入連接筋10，連接鋼筋10采用直徑為12mm、強度等級為Q235的螺紋鋼筋。
[0048]待樁身質量檢驗合格后，現(xiàn)場支模，澆筑樁頂蓋板12，蓋板12的混凝土強度等級為C30 ;在樁頂蓋板12上與豎向排水體6對應的位置預埋排水通道11 ;排水通道11采用直徑為30mm的PVC管，插入豎向排水體的深度不小于50mm。
[0049]參照4.r4.8所示，本實用新型的主要施工步驟如下:
[0050]I)施工前準備:根據(jù)設計圖紙，處理施工場地，測定樁體位置，繪制施工輪廓線，組織施工材料、機械、人員就位；
[0051]2)攤鋪固化土:施工場地平整后攤鋪固化土 1，并在樁位1.2倍樁徑處預留樁打設空間；
[0052]3)鋼沉管和護筒打設:采用振動沉管法，將與下部預制樁尖14和上部預制樁尖13連接好的外沉管4、內沉管5、鋼護筒2連同塑料套管3 —同打設至設計標高；
[0053]4)填筑排水體:在塑料套管3、鋼護筒2、上部預制樁尖13形成的環(huán)形空腔內填充中粗砂，形成豎向排水體6 ；
[0054]5)澆筑樁身混凝土:根據(jù)設計要求放入鋼筋籠后，向外沉管4、內沉管5與下部預制樁尖14形成的環(huán)形空腔，以及外沉管5、塑料套管3和上部預制樁尖13形成的環(huán)形空腔內灌注混凝土；
[0055]6)沉管及鋼護筒拔出:先將外沉管4、內沉管5緩緩振動拔出，上拔過程中需壓住外圍鋼護筒2及塑料套管3 ;待外沉管4、內沉管5徹底拔出后，再拔出鋼護筒2，塑料套管3留于地基內；[0056]7)樁頂填補:待外沉管4、內沉管5及鋼護筒2拔出后，立即向塑料套管3內填補混凝土至設計樁頂標高，形成擴大樁身7和樁芯封閉段9，填筑混凝土的強度等級為C30 ；
[0057]8)連接筋埋入:在混凝土初凝前，向薄壁管樁8頂部和樁芯封閉段9的上部插入與樁頂蓋板12連接的鋼筋10 ；
[0058]9)澆筑蓋板:根據(jù)設計要求，支設模板，在樁頂現(xiàn)場澆筑樁頂蓋板12。
【權利要求】
1.一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁，其特征在于所述薄壁管樁主體樁身采用雙層鋼沉管現(xiàn)澆成樁，樁身上部樁徑擴大，并在樁徑擴大段混凝土樁身的外側由內向外依次設置塑料套管和豎向排水體；樁徑擴大段連接上部預制樁尖，樁身底部連接下部預制樁尖；薄壁管樁上部的樁周土體固化處理為固化土層；在薄壁管樁頂部和樁芯封閉段與樁頂蓋板之間設置有連接筋；樁頂蓋板內設有與豎向排水體連通的排水通道。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁，其特征在于所述固化土層均勻攤鋪于整個施工場地上，攤鋪厚度40(T800mm，預留打設孔孔徑為薄壁管樁設計外徑的1.2^1.5倍。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁，其特征在于所述雙層鋼沉管由鋼制的內沉管和外沉管組成，其中外沉管在樁徑擴大段的底部沿環(huán)向設置與上部預制樁尖連接的凸隼，通過振動沉管法或靜壓法攜同預制樁尖下沉至設計底面標高。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁，其特征在于在上部預制樁尖的上表面設有與外沉管連接凸隼、塑料套管、鋼護筒對應的限位凹槽；在下部預制樁尖的上表面設有與雙層鋼沉管對應的限位凹槽。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁，其特征在于所述塑料套管可采用單壁螺紋的PVC管、PE管或HDPE管。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種頂部加強型現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁，其特征在于所述樁頂蓋板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土蓋板 ，在蓋板上沿環(huán)向均勻設置有與豎向排水體連通的排水通道，并與排水墊層相連通。
【文檔編號】E02D5/66GK203498828SQ201320597552
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權日:2013年9月26日
【發(fā)明者】張以國, 陳祥節(jié), 林豐, 宋君勇, 謝純良 申請人:鴻廈建設有限公司