一種振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁及其施工方法

2023-05-15 00:53:16 2

專利名稱：一種振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁及其施工方法
技術領域：
本發明屬於軟土地基處理及樁基礎技術領域，涉及一種振動沉管擠密碎石-混凝
土組合樁及其施工方法。主要適應於高速公路軟土地基處理等工程技術領域。
背景技術：
根據樁身材料性質來分，樁基可分為散體材料樁、柔性樁和剛性樁三大類；散體 材料樁和柔性樁處理方法費用較低，但是處理後樁身變形相對較大；而剛性樁處理方法樁 身變形較小，但是處理費用相對較高。在本發明之前，混凝土旋噴插芯組合樁處理方法， 如中國專利(ZL200410094077. 6和ZL200510014323. 7)等，在長螺旋壓灌混凝土樁內插 入預製樁芯形成組合樁；該樁型處理方法可以穿透預製樁無法穿過的硬土層，且樁身承 載力高；但是插芯施工中容易偏心從而影響整體承載力，旋噴攪拌施工影響環境，且整體 處理費用相對偏高。不同剛度組合樁複合地基處理方法，如中國專利(ZL 94105052.1， ZL200810121621. X和ZL200810062509. 3)等，利用剛性樁、柔性樁或者散體材料樁間隔布 置形式，與土體以及褥墊層一起組成複合地基；與傳統複合地基相比，不同剛度組合樁複合 地基具有節約工程成本，協調複合地基模量等優點；但是在高速公路等軟土地基處理時，由 於同一加固區內不同剛度樁的存在，導致上部荷載傳遞到不同剛度樁上的應力存在差別， 從而容易引起路基不均勻沉降。楔形鋼管混凝土組合樁，如美國專利(US 7073980 B2)等， 先將帶樁尖的楔形鋼管樁打入土體中，隨後打入與楔形鋼管樁聯接的普通鋼管樁，最後在 鋼管中灌注混凝土形成楔形鋼管混凝土組合樁；該樁型處理方法樁身承載力高；但是楔形 鋼管與普通鋼管聯接段是樁體提供水平向抗力的薄弱環節，且處理費用相對昂貴。普通振 動沉管擠密碎石樁工程造價低，但是樁身強度低且在土層性質較差時，側向鼓出較大甚至 破壞土體結構；普通沉管灌注混凝土樁施工工藝成熟，應用廣泛，屬於剛性樁，樁身強度高， 但是相對於碎石樁等散體材料樁和柔性樁等工程造價偏高。

發明內容
本發明克服上述缺陷，與普通碎石樁相比，該新樁型提高了樁身強度，可以有效減
少樁身壓縮變形量；與普通混凝土灌注樁相比，比整樁採用混凝土灌注樁形式節省了工程
造價，比部分採用混凝土灌注樁形式提高了灌注樁樁端承載能力，減小樁端沉降。 振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁，由混凝土樁段與擠密碎石樁段組合而成，其
主要技術特徵在於採用振動沉管方式先在沉管空腔內形成下部擠密碎石樁，然後在沉管空
腔上部澆注混凝土以形成灌注樁，最終形成振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁。灌注樁底
部混凝土漿液的滲透形成混凝土樁與擠密碎石樁的有效連接。根據實際土層性質情況，可
以調節混凝土樁段與擠密碎石樁段的長度，使其達到最佳的技術經濟效果；一般情況下，擠
密碎石樁布置在土層性質相對較硬段。 振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁施工方法，其主要技術步驟為 (1)場地平整，測量放線，並將帶活瓣樁尖的沉管在指定的打樁位置就位，保證起重設備平穩、導向架與地面垂直偏角不大於1. 5%，成孔中心與設計樁位偏差不大於50mm ;
(2)啟動振動機，把套管沉入土中並將套管沉至設計深度，且每下沉0.5m留振 lmin ; (3)通過進料口向沉管空腔內注入一定量的碎石； (4)啟動振動拔管，上拔速率為0. 5-1. 4m/min，且每拔管lm留振lmin ; (5)重複(3)和(4)工序，把沉管提升至規定高度，填築碎石直至振動沉管擠密碎
石樁施工至設計標高； (6)重新啟動振動，將沉管向上拔出地面，並同時通過進料口向沉管內填築混凝土 以形成上部灌注樁樁身，最終形成振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁。 本發明的優點和效果在於與普通現澆混凝土樁等剛性樁相比，該新樁型可以在 確保樁體整體性能的前提下，降低工程造價；與普通振動沉管擠密碎石樁等散體材料樁相 比，該新樁型可以提高樁身剛度，提高豎向承載能力及水平向承載能力等；同時該樁型具備 普通碎石樁和灌注混凝土樁的優點。振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁，其施工工藝簡單、 可操作性強，便於質量控制、檢測，單樁承載力高。


圖1為本發明的結構示意圖。 圖中1為振動打樁機，2為振動頭，3為帶孔鋼製蓋板，4為進料口，5為帶刻度沉 管，6為活瓣樁靴。 圖2為本發明的施工過程示意圖。 圖中(l)為振動沉樁模，(2)為樁模沉管完成，(3)為填築碎石填料，(4)為振動 拔管形成擠密碎石樁，(5)為振動拔管澆注混凝土， (6)成樁。
具體實施例方式
以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式
。本發明的保護範圍並 不僅僅局限於本實施方式的描述。 如圖1和圖2所示，振動打樁機1上部設有振動頭2，帶孔鋼製蓋板3螺絲鉚接振 動頭2和帶刻度的沉管5，帶刻度沉管5具有較高的剛度和強度，且中間為空腔，沉管5下部 連接活瓣樁靴6 ;沉管5上部外側設置進料口 4。 實施時，如圖2(1)所示，先平整場地並將振動打樁機1就位，保證起重設備平穩、 導向架與地面垂直偏角不大於1. 5%，成孔中心與設計樁位偏差不大於50mm ;如圖2(2)所 示，將下部連接活瓣樁靴6的帶刻度沉管5在指定的打樁位置定位，啟動振動頭2向下振 動，使與之相連接的蓋板3、沉管5和活瓣樁靴6 —起沉入地基土中並至設計深度，且每下沉 0. 5m留振lmin ;如圖2(3)所示，通過沉管5上部外側的進料口 4向沉管5空腔內注一定量 的碎石填料；如圖2(4)所示，啟動振動頭拔管，上拔速率為0. 5-1. 4m/min，且每拔管lm留 振lmin ;如圖2(5)所示，完成擠密碎石樁達到設計深度之後，啟動振動頭2振動向上拔出 沉管5，上拔時的速度控制在0. 5-1. 4m/min左右以利於成樁；如圖2(6)所示，待沉管5和 活瓣樁靴6完全拔出地面後，在地基中就已形成了振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁。
當作為建築樁基礎方案時，一般需要相對更高的樁體強度，因此也可以在混凝土灌注樁段設置鋼筋籠而形成振動沉管擠密碎石_鋼筋混凝土組合樁c
權利要求
一種振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁，其特徵在於採用振動沉管方式先在沉管空腔內形成下部擠密碎石樁，然後在沉管空腔上部灌注混凝土以形成灌注樁，最終形成振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁；灌注樁底部混凝土漿液的滲透形成混凝土樁與擠密碎石樁的有效連接；根據實際土層性質情況，可以調節混凝土樁段與擠密碎石樁段的長度，使其達到最佳的技術經濟效果；一般情況下，擠密碎石樁布置在土層性質相對較硬段。
2. —種振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁的施工方法，其特徵在於採用如下步驟(1) 場地平整，測量放線，並將帶活瓣樁尖的沉管在指定的打樁位置就位，保證起重設 備平穩、導向架與地面垂直偏角不大於1. 5%，成孔中心與設計樁位偏差不大於50mm ;(2) 啟動振動機，把套管沉入土中並將套管沉至設計深度，且每下沉O. 5m留振lmin ;(3) 通過進料口向沉管空腔內注入一定量的碎石；(4) 啟動振動拔管，上拔速率為0. 5-1. 4m/min，且每拔管lm留振lmin ;(5) 重複(3)和(4)工序，把沉管提升至規定高度，填築碎石直至振動沉管擠密碎石樁 施工至設計標高；(6) 重新啟動振動，將沉管向上拔出地面，並同時通過進料口向沉管內填築混凝土以形 成上部灌注樁樁身，最終形成振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁。
全文摘要
一種振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁及其施工方法，軟土地基處理及樁基礎技術領域。採用振動沉管方式先在沉管空腔內形成下部擠密碎石樁，然後在沉管空腔上部灌注混凝土以形成灌注樁，最終形成振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁。灌注樁底部混凝土漿液的滲透形成混凝土樁段與擠密碎石樁段的有效連接。本發明與普通現澆混凝土樁等剛性樁相比，該新樁型可以在確保樁體整體性能的前提下，降低工程造價；與普通振動沉管擠密碎石樁等散體材料樁相比，該新樁型可以提高樁身強度，提高豎向承載能力及水平向承載能力等。該樁施工工藝簡單、可操作性強，便於質量控制、檢測，單樁承載力高。
文檔編號E02D3/08GK101781888SQ20101010392
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月1日 優先權日2010年2月1日
發明者丁選明, 孔綱強, 楊貴, 陳育民 申請人:河海大學