一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁及其施工方法

2023-12-10 21:09:47 1

一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁及其施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，由預製管樁、預製樁尖、土工布袋、注漿管、碎石漿固體、水泥砂漿樁周、排水墊層、蓋板組成；預製樁尖設置於預製管樁的底部，樁尖頂面設有預製管樁限位凸起以及注漿管限位凹槽；預製管樁中心位置設置有注漿管，注漿管管壁上均勻設有花孔，注漿管外包碎石漿固體，預製管樁上均勻預留橫向透水孔；預製管樁樁體頂部設置有蓋板；預製樁尖和預製管樁外側包裹土工布袋，預製管樁和土工布袋之間具有水泥砂漿樁周。本發明可以有效解決預製管樁外壁淤堵問題，充分利用碎石的排水性能加速土體的排水固結，和普通的碎石樁相比大大提高了其承載性能。本發明還公開了上述組合樁的施工方法。
【專利說明】一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿粧及其施工方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，屬於地基處理領域，可提高地基承載力、充分發揮碎石的排水性能，加速土體的固結，適用於軟土地基處理工程。

【背景技術】
[0002]軟土在我國分布廣泛，在沿海和河流的中下遊及湖泊附近均有軟土覆蓋層深厚地區。軟土具有含水量大，抗剪強度低，超載能力差的特性。如果不處理或處理不當，就會造成地基失穩，不但會引起路面結構破壞、橋頭跳車等工程問題，還會影響行車的舒適性，造成通過車輛大幅度減速，甚至造成行車事故。因此，路基沉降問題，特別是軟土路基沉降控制問題已成為影響高等級公路等路基工程質量、造價、運營修護成本、運營效益等重要因素，這已引起工程界和學術界的廣泛關注。
[0003]目前工程領域常用的地基處理的方法主要有散粒樁(如碎石注漿樁，格珊式碎石樁)以及透水性混凝土一碎石樁串聯複合地基等。
[0004]碎石注漿樁(申請號:201310636953.2)施工時，先利用鑽機進行鑽挖成孔至設計深度，向樁孔內放入注漿管並向樁孔內灌入碎石至設計標高，然後進行二次清孔，最後向碎石內壓力注漿。碎石注漿樁能充分發揮其置換作用，改善地基的抗剪性能；同時碎石樁具有良好的透水性，在上部荷載作用下能夠發揮其良好的排水性能，加速土體固結，提高地基強度，減小地基的沉降量效果顯著；此外，碎石樁的材料來源豐富，成本低，具有良好的經濟效益。但是傳統的碎石樁也存在許多問題，當碎石穿過淤泥等極軟土層時，無法有效避免灌入的碎石向樁徑外擴散而擠入軟土地層中，造成碎石樁體均勻性差，影響樁體的承載力，同時也會使碎石的使用量大幅增加，無法發揮其良好的經濟效益。
[0005]格珊式碎石樁(申請號:201120199243.4)主要包括土工格柵形成的管體以及碎石組成，本樁體充分利用土工格柵的高強度、低應變特性，使碎石在土工格柵內受到其包裹約束作用，防止碎石樁的側向鼓脹問題。但是本樁體也存在一些不足，土工格珊往往強度不夠，施工過程中土工格柵容易被擠破，土工格柵不能解決塌孔問題以及樁體承載力不足等。
[0006]綜上所述，採用外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁可充分發揮和利用碎石的排水性能，同時採用預製管樁對碎石起到一定的包裹約束作用，起到提高樁基承載性能的作用，同時解決了塌孔、鼓脹等問題。


【發明內容】

[0007]本發明的目的在於提供一種能夠綜合利用碎石的排水性能的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，可加速樁間土體的固結速率，提高地基土承載能力。
[0008]為實現上述技術目的，本發明採用了以下技術方案:
一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，其特性在於，由預製管樁、預製樁尖、土工布袋、注漿管、碎石漿固體、水泥砂漿樁周、排水墊層、蓋板組成；預製樁尖設置於預製管樁的底部；預製管樁中心位置設有注漿管，注漿管外包碎石漿固體，預製管樁上均勻預留橫向透水孔；預製樁尖和預製管樁外側包裹土工布袋，預製管樁和土工布袋之間設有水泥砂漿樁周；預製管樁樁體頂部設置蓋板。
[0009]所述預製樁尖、預製管樁、蓋板均採用透水性混凝土。
[0010]所述樁尖頂面設有固定預製管樁位置的限位凸起，以及固定排水管的限位凹槽。[0011 ] 所述注漿管管壁上均勻設有花孔。
[0012]所述預製管樁頂部預留連接鋼筋，預製管樁上均勻預留透水孔，同一斷面上對稱布置2?3個透水孔。
[0013]所述土工布袋為無紡土工布或有紡土工布或複合土工布袋體。
[0014]所述排水墊層可採用碎石或砂墊層。
[0015]所述蓋板和預製管樁通過預留鋼筋連接，蓋板嵌入基礎底部的排水墊層中，蓋板中設有用於連通碎石和排水墊層的豎向排水管，其中排水墊層中設有與預製管樁的注漿管連接的外接水平注漿管。
[0016]本發明還提供了外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁的施工方法，包括以下步驟:
1)施工前準備:將預製管樁和預製樁尖固定連接，並套上土工布袋；
2)成孔:根據地質條件，在土層中用鑽機進行鑽孔至設計深度；
3)樁體下壓:起吊樁體，對準樁位，調整樁及樁架的垂直度，然後施壓，均勻將預製管樁壓入土層中至設計標高；
4)灌入碎石:在預製管樁的中心放入注漿管，注漿管底部插入預製樁尖上的現為凹槽中，向預製管樁中灌入碎石直至設計高度；
5 )清孔:通過注漿管向碎石內壓力注水，使碎石中的泥沙排出，同時使碎石密實，清孔過程中應不斷補灌碎石；
6)樁機移位:移動樁打設機至下一樁點，並重複上述步驟；
7)蓋板施工:在樁體頂部澆築蓋板，蓋板採用透水混凝土澆築，蓋板通過預留鋼筋與預製管樁連接；
8)鋪設排水墊層:在蓋板上部鋪設碎石或砂排水墊層，使蓋板嵌入排水墊層中；
9)壓力注漿:預壓期結束後，通過外接注漿管向碎石內壓力注漿，進而成碎石漿固體，形成剛性或半剛性樁，預製管樁外側會擴擠形成水泥砂漿樁周，最後根據工程需要進行後續工程施工。
[0017]本發明具有以下的特點和有益效果:
1、本發明預製管樁對碎石的約束作用，對提高樁體的承載性能起到決定性作用，與傳統的碎石樁相比，大大提高了樁體的承載性能，同時避免了碎石樁的鼓脹破壞。
[0018]2、預製管樁、預製樁尖、蓋板均採用透水混凝土材料，對加速周圍土體的排水固結具有良好的效果。
[0019]3、設置土工布袋和橫向透水透水孔，可以防止預製管樁外壁被細小的淤泥顆粒淤堵，地下水可通過透水孔及時排入碎石中，使滲透空隙保持暢通，進而充分發揮了碎石的排水性能，加速土體固結。
[0020]4、蓋板中豎向排水管以及基礎底部的排水墊層的設置，能夠及時排出碎石中的地下水，對加速土體的固結具有很好的效果。
[0021]5、預壓期結束後，向碎石中壓力注漿，使碎石漿固成剛性或半剛性樁，大大提高了樁體的承載性能。
[0022]6、水泥砂漿擴擠形成的囊體，對土層的擠密作用明顯，可以增加樁體的側摩阻力，降低樁體的沉降，對提高樁體的承載性能具有非常好的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發明外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁結構示意圖；
圖2是外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁預壓期前結構示意圖；
圖3是預製樁尖詳圖；
圖4是本發明一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁的施工流程示意圖；
圖中:1 一預製管樁；2 —預製樁尖；3 —透水孔；4 一土工布袋；5 —碎石眾固體；6 —注漿管；7 —蓋板；8 —排水墊層；9 一外接水平注漿管；10 —豎向排水管；11 一水泥砂漿樁周；12 —碎石；13 —注漿管限位凹槽；14 —預製管樁限位凸起。

【具體實施方式】
[0024]預製管樁的製作過程與運輸、碎石的運輸等本實施例中不在累述，重點闡述本發明涉及結構的實施方式。
[0025]圖1是本發明一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁結構示意圖；圖2是本發明外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁橫截面圖；圖3是本發明一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁的施工流程示意圖。
[0026]參照圖f 3所示的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，主要由預製管樁1、預製樁尖2、土工布袋4、注漿管6、碎石漿固體5、水泥砂漿樁周11、蓋板7組成。
[0027]下面以植入外徑500mm、壁厚10mm的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注眾樁為例，闡述外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁的【具體實施方式】。
[0028]預製管樁1、預製樁尖2、蓋板7均採用透水混凝土。
[0029]土工布袋4選用捲筒型，採用採用聚酯長纖維複合材料製作；預製管樁I內的透水孔3,直徑為20mm,同一斷面上布置兩個透水孔。
[0030]預製管樁I內的注漿管6採用PVC管，Φ 100mm, PVC管上均勻設有注漿孔。
[0031]樁體頂部的蓋板7採用透水性鋼筋混凝土蓋板，通過預製管樁I頂部預留的鋼筋與預製管樁I固定連接，蓋板7厚200mm,直徑1200mm,蓋板7中預留豎向排水管10。蓋板7嵌入碎石墊層8中，碎石墊層的厚度為30(T500mm。其中，透水性混凝土室內設計抗壓強度不低於20MPa，滲透係數不低於2mm/s。
[0032]採用靜壓法進行外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁植樁，主要施工過程如下:
1)施工前準備:將預製管樁I插入預製樁尖2上的預製管樁限位凸起13上，並在預製管樁I以及預製樁尖2外側套上土工布袋4 ；
2)成孔:根據地質條件，在土層中用鑽機進行鑽孔至設計深度；
3)樁體下壓:用樁機將樁體起吊，對準樁位，調整樁體及樁架的垂直度，然後施壓，均勻將樁體壓入土層中直至設計標高；
4)灌入碎石:將注漿管6插入注漿管限位凹槽14中，然後向預製管樁I中灌入碎石12，直至設計高度；
5)清孔:通過注漿管6向碎石12內壓力注水，使碎石12中的泥沙排出，同時使碎石12密實，清孔過程中應不斷補灌碎石12 ；
6)樁機移位:移動樁打設機至下一樁點，並重複上述步驟；
7)蓋板施工:在透水性鋼筋混凝土管碎石樁頂部製作蓋板7，蓋板7通過預留鋼筋與預製管樁I連接，蓋板7上設有豎向排水管10 ；
8)鋪設水平排水墊層:在蓋板7上部鋪設排水墊層8，使蓋板7嵌入排水墊層中；
9)壓力注漿:預壓期結束後，通過外接水平注漿管9以及注漿管6向碎石12內壓力注漿，使碎石12漿固成碎石漿固體5，形成剛性或半剛性樁，預製管樁I外側會擴擠形成水泥砂漿樁周11，最後根據工程需要進行後續工程施工。
【權利要求】
1.一種外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，其特性在於，由預製管樁、預製樁尖、土工布袋、注漿管、碎石漿固體、水泥砂漿樁周、排水墊層、蓋板組成；預製樁尖設置於預製管樁的底部；預製管樁中心位置設有注漿管，注漿管外包碎石漿固體，預製管樁上均勻預留橫向透水孔；預製樁尖和預製管樁外側包裹土工布袋，預製管樁和土工布袋之間設有水泥砂漿樁周；預製管樁樁體頂部設置蓋板。
2.根據權利要求1所述的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，其特徵在於所述預製樁尖、預製管樁、蓋板均採用透水性混凝土。
3.根據權利要求1所述的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，其特徵在於所述樁尖頂面設有預製管樁限位凸起以及注漿管限位凹槽。
4.根據權利要求1所述的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，其特徵在於所述注漿管管壁上均勻設有花孔。
5.根據權利要求1所述的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，其特徵在於所述預製管樁頂部預留連接鋼筋，預製管樁上均勻預留透水孔，同一斷面上對稱布置2?3個透水孔。
6.根據權利要求1所述的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，其特徵在於所述土工布袋為無紡土工布或有紡土工布或複合土工布袋體。
7.根據權利要求1所述的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，其特徵在於所述排水墊層採用碎石或砂墊層。
8.根據權利要求1所述的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁，其特徵在於所述蓋板和預製管樁通過預留鋼筋連接，蓋板嵌入基礎底部的排水墊層中，蓋板中設有用於連通碎石和排水墊層的豎向排水管，其中排水墊層中設有與預製管樁的注漿管連接的外接水平注漿管。
9.權利要求f8所述的外包透水性鋼筋混凝土管碎石注漿樁的施工方法，其特徵在於，包括以下步驟: .1)施工前準備:將預製管樁和預製樁尖固定連接，並套上土工布袋； .2)成孔:根據地質條件，在土層中用鑽機進行鑽孔至設計深度； .3)樁體下壓:起吊樁體，對準樁位，調整樁及樁架的垂直度，然後施壓，均勻將預製管樁壓入土層中至設計標高； .4)灌入碎石:在預製管樁的中心放入注漿管，注漿管底部插入預製樁尖上的現為凹槽中，向預製管樁中灌入碎石直至設計高度； .5 )清孔:通過注漿管向碎石內壓力注水，使碎石中的泥沙排出，同時使碎石密實，清孔過程中應不斷補灌碎石； .6)樁機移位:移動樁打設機至下一樁點，並重複上述步驟； .7)蓋板施工:在樁體頂部澆築蓋板，蓋板採用透水混凝土澆築，蓋板通過預留鋼筋與預製管樁連接； .8)鋪設排水墊層:在蓋板上部鋪設碎石或砂排水墊層，使蓋板嵌入排水墊層中； .9)壓力注漿:預壓期結束後，通過外接注漿管向碎石內壓力注漿，使碎石漿固成碎石漿固體，形成剛性或半剛性樁，預製管樁外側會擴擠形成水泥砂漿樁周，最後根據工程需要進行後續工程施工。
【文檔編號】E02D5/50GK104131555SQ201410348059
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】張在國, 彭本波, 陳慶英, 謝豔, 王繼珂, 孫芹, 陳興濤, 孔帆, 孟琳, 丁代博 申請人:冠魯建設股份有限公司