一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，所述組合樁主體至上而下分別由以下預(yù)制管樁連接而成：TSC樁、PRC樁和PHC樁；PHC樁底端設(shè)有外包囊袋的樁底擴(kuò)大頭；各預(yù)制管樁壁內(nèi)預(yù)留有注漿孔道，樁節(jié)兩端設(shè)有帶孔的管樁接頭，底部樁節(jié)側(cè)壁設(shè)有出漿口；組合樁外側(cè)包裹樁周水泥土。本發(fā)明根據(jù)樁體在土體內(nèi)承擔(dān)水平荷載的規(guī)律，在水泥土中依次植入組合連接的抗彎、抗剪性能逐漸提升的預(yù)制管樁，并設(shè)置性狀穩(wěn)定的囊袋后注漿擴(kuò)大頭，以增加樁體豎向承載力，具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明還公開了上述組合樁的施工方法。
【專利說明】一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合粧及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，特別涉及一種自下而上樁體抗彎抗剪性能逐漸提高、樁底設(shè)有高壓注漿囊袋的組合樁，屬于地基處理領(lǐng)域，適用于軟土地基處理工程，特別適用于非嵌巖樁、非深厚堅(jiān)硬持力層的建筑物樁基工程。
【背景技術(shù)】
[0002]剛?cè)釓?fù)合樁基承載力是由樁和樁間土共同提供的，通過剛?cè)峤M合樁的施工，實(shí)現(xiàn)對樁間土的擠密加固，充分發(fā)揮和利用地基土的承載潛力，有效地解決軟土地基承載力不足的問題。在實(shí)際工況中，樁基除了承擔(dān)豎向荷載或抗拔外，還需抵抗建筑物所受的水平力作用，而樁體不同入土深度所承擔(dān)的水平荷載也不同，采用同一樁型，在滿足最大承載力要求的前提下，部分樁體的水平向承載力沒有得到最好的發(fā)揮，一定意義上屬于材料浪費(fèi)。
[0003]預(yù)制管樁具有單樁承載力高、工廠預(yù)制質(zhì)量易控制、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，用作剛?cè)釓?fù)合樁的剛性樁效果顯著。常見的預(yù)制管樁有預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC管樁)、預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁(PTC管樁)和預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁(PHC樁)，在PHC樁制作技術(shù)上創(chuàng)新，延伸出一些新型預(yù)制管樁，比如:外壁采用自動(dòng)埋弧螺旋焊鋼管，內(nèi)壁采用高強(qiáng)混凝土，經(jīng)離心密實(shí)蒸汽壓蒸養(yǎng)護(hù)而成預(yù)制高強(qiáng)混凝土薄壁鋼管樁(TSC樁)；在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁中加入一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，形成一種新型混合配筋預(yù)應(yīng)力管樁(PRC樁);在PHC樁外側(cè)預(yù)制了支盤的預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)樁(PHDC樁)。所列舉的前兩種新型管樁與等樁徑PHC樁相比，在抵抗水平荷載作用方面有較大的提高，尤其是TSC樁，由于鋼管套箍效應(yīng)，將樁體混凝土單向受力轉(zhuǎn)化為二向受理，提高樁體抗壓、抗剪性能。而PHDC樁由于樁側(cè)支盤的存在，改變了樁體與樁周土體的接觸面積和傳力方式，相比等外徑的PHC樁具有較高的豎向承載力。利用預(yù)制管樁的多樣性，合理搭配組合可充分發(fā)揮樁體豎向和水平向的承載能力，以提高樁體利用率。
[0004]另外，樁基在實(shí)際工況中主要承擔(dān)部豎向荷載，為提高樁基豎向承載力，除了增大樁徑、選擇承載性能更高的樁型等常規(guī)方法外，還可采用擴(kuò)底樁技術(shù)，依靠前期成孔擴(kuò)底或后注漿擠擴(kuò)等方式使樁體底部直徑大于上部樁身直徑，可有效提高樁尖承載力(即基底反力)。但是傳統(tǒng)鉆挖擴(kuò)孔技術(shù)不會(huì)擠密樁側(cè)土體，灌注成樁后，樁側(cè)摩阻力并沒有有效提升。采用后注漿擴(kuò)底，利用高壓注漿的壓密滲透作用可有效提高樁端附近土體的承載性能，但其加固范圍不可準(zhǔn)確控制，擴(kuò)底效果不可控。
[0005]綜上所述，采用剛?cè)釓?fù)合樁可發(fā)揮和利用樁周土體承載潛力，較有力的克服地基承載力不足問題；利用同樁徑的不同預(yù)制管樁豎向、水平向承載力差異，合理組合，可提高樁基承載性能和樁體利用率；若可控制注漿擴(kuò)底范圍和效果，不僅固化了樁底土體，還可保證擴(kuò)底樁承載力可靠性。
[0006]鑒于此，為解決樁基承載性能發(fā)揮不充分、擴(kuò)底效果不可控等問題，目前亟需發(fā)明一種不同樁型組合、樁底囊袋注漿擴(kuò)底的新型剛?cè)釓?fù)合樁。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，該組合樁由數(shù)種承載性能差異的等樁徑預(yù)制管樁組合后植入水泥土中而成，并且樁底設(shè)有囊式注漿擠擴(kuò)體。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，其特征在于所述組合樁主體至上而下分別由以下預(yù)制管樁連接而成=TSC樁、PRC樁和PHC樁；PHC樁底端設(shè)有外包囊袋的樁底擴(kuò)大頭；各預(yù)制管樁壁內(nèi)預(yù)留有注漿孔道，樁節(jié)兩端設(shè)有帶孔的管樁接頭，底部樁節(jié)側(cè)壁設(shè)有出漿口 ；組合樁外側(cè)包裹樁周水泥土。
[0009]所述的管樁根據(jù)在土體內(nèi)承擔(dān)水平荷載不同選擇不同樁型，但TSC樁、PRC樁和PHC樁的外徑、壁厚相同，采用環(huán)向鎖緊卡箍接樁，并輔以焊接加固管樁接頭，接樁處防銹蝕處理。
[0010]囊袋通過套箍或鋼絞線配合墊片固定于組合樁底端，囊袋材料由兩橡膠和防拉布熱軋硫化而成，根據(jù)樁體大小和樁底擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)尺寸預(yù)制囊袋，囊袋上部預(yù)留細(xì)小排氣孔。[0011 ] 樁底擴(kuò)大頭是通過預(yù)制管樁壁內(nèi)注漿孔道向囊袋內(nèi)高壓注漿擠擴(kuò)形成的，樁底擴(kuò)大頭直徑與管樁直徑的比值不大于3，且不小于2。
[0012]所述注漿孔道是在制作管樁時(shí)通過預(yù)埋小直徑硬質(zhì)管體于樁壁內(nèi)形成的，靠近管樁接頭段設(shè)有伸縮管。接樁時(shí)，對準(zhǔn)接頭預(yù)留孔，插入等直徑注漿管，通過頂壓伸縮管調(diào)節(jié)插入深度，使注漿孔道保持連通。
[0013]樁周水泥土根據(jù)植樁深度可采用水泥深層攪拌法或高壓旋噴注漿法形成，管樁外側(cè)水泥土處理范圍直徑為管樁直徑的1.4-2倍；樁底擴(kuò)大頭外周的樁端水泥土的直徑與管樁直徑之比不大于4，且不小于2。
[0014]預(yù)制管樁除最上節(jié)TSC樁外其他樁節(jié)可根據(jù)工程地質(zhì)條件替換為等規(guī)格預(yù)制管樁，若采用PHDC樁，樁徑指樁身非突起部分的外徑。
[0015]囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁的施工方法，主要包括以下步驟:
1)施工前準(zhǔn)備:根據(jù)設(shè)計(jì)要求工廠預(yù)制所需管樁及接樁構(gòu)件，制作囊袋；場地清平，機(jī)械行走軌道鋪設(shè)，機(jī)械進(jìn)場；
2)設(shè)置柔性樁:通過水泥深層攪拌法或高壓旋噴注漿法形成柔性樁，在樁端位置根據(jù)設(shè)計(jì)要求擴(kuò)大水泥土范圍；
3)PHC樁植入:將綁扎有擴(kuò)底囊袋的第一節(jié)PHC樁植入水泥土內(nèi)，避免異物進(jìn)入注漿孔道造成堵管，植入一定深度后臨時(shí)固定，準(zhǔn)備接粧；
4)接樁并連通注漿孔道:PHC樁接頭注漿孔道口放置橡膠墊圈，并插入注漿管，調(diào)整插入深度；吊放下一節(jié)管樁，清理兩節(jié)管樁接頭處，插銷定位，連通注漿孔道，采用環(huán)向鎖緊卡箍接樁，輔以焊接加固；
5)連續(xù)接樁:采用相同方法進(jìn)行后續(xù)管樁接樁，并連通注漿孔道，根據(jù)土體內(nèi)承擔(dān)水平荷載要求，依次植入PHC樁、PRC樁和TSC樁；
6)囊袋內(nèi)注漿:矯正樁體高度后，向擴(kuò)底囊袋內(nèi)高壓注漿，根據(jù)樁底擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)尺寸，注入適量水泥漿；
7)施工完成:完 成囊袋注漿，待樁體穩(wěn)定后，方可拆除臨時(shí)固定設(shè)施，進(jìn)行后續(xù)工程施
工。[0016]本發(fā)明具有以下的特點(diǎn)和有益效果:
1、本發(fā)明涉及組合樁利用了等樁徑PHC樁、PRC樁、TSC樁的抗彎、抗剪性能依次增強(qiáng)的特性，將他們合理組合植入不同土體深度內(nèi)，可充分發(fā)揮各樁體的水平荷載承載性能，提高樁體利用率；最上節(jié)采用TSC樁，不僅因其水平荷載抗力為采用樁型中最高，且因其外包鋼管與承臺(tái)連接樁頭不易損壞。
[0017]2、利用水泥深層攪拌法或高壓旋噴注漿法制作樁周水泥土，并且端底擴(kuò)大，有利于樁底囊袋注漿擠擴(kuò)；在水泥土凝固前，基本可依靠預(yù)制管樁自重植入土體內(nèi)，形成剛?cè)釓?fù)合樁，擠土效應(yīng)相比靜壓法和錘擊法植樁較小；樁底囊袋在水泥土中下沉基本無磨損。
[0018]3、管樁側(cè)壁內(nèi)預(yù)埋注漿管，在接頭處設(shè)為伸縮管，可在接樁時(shí)注漿孔道連接更可控，準(zhǔn)確度更高，保證注漿孔道的連貫性，并且設(shè)置了橡膠墊圈，防止外側(cè)水泥漿液滲入，造成堵管。
[0019]4、在樁底設(shè)置擴(kuò)底囊袋，管樁預(yù)制時(shí)在樁壁設(shè)有波浪形鋼墊片，通過套箍或鋼絞線配合橡膠墊片固定，可防止囊袋隨樁體下沉?xí)r脫落、移位；囊袋收縮疊放于樁底，高壓注漿擴(kuò)大后將周圍水泥土向四周擠壓，促使水泥漿滲透范圍擴(kuò)大，并且由于囊袋的包裹，樁底擴(kuò)大頭性狀穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁示意圖；
圖2是本發(fā)明接樁處注漿孔道示意圖；
圖3是本發(fā)明中擴(kuò)底囊袋設(shè)置示意圖；
圖4是本發(fā)明一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁的施工流程示意圖；
圖中:1-TSC樁、2-樁周水泥土、3-PRC樁、4-PHC樁、5-樁端水泥土、6-擴(kuò)底囊袋、7-樁底擴(kuò)大頭、8-表層土、9-環(huán)向鎖緊卡箍、10-軟弱土層、11-樁壁注漿孔道、12-管樁接頭、13-囊袋綁扎接頭、14-出漿口、15-相對持力層、16-伸縮管、17-注漿管連接頭、18-橡膠圈、19-定位插銷、20-環(huán)箍、21-橡膠墊片、22-鋼墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]各類管樁預(yù)作運(yùn)輸、水泥土攪拌或旋噴施工技術(shù)、囊袋制作工藝、注漿管連接技術(shù)及注漿漿液配比等本實(shí)施例中不在累述，重點(diǎn)闡述本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式。
[0022]圖1是本發(fā)明一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁示意圖；圖2是本發(fā)明接樁處注漿孔道示意圖；圖3是本發(fā)明中擴(kuò)底囊袋設(shè)置示意圖。參照圖f 3所示的囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁主要包括:TSC樁1、樁周水泥土 2、PRC樁3、PHC樁4、樁端水泥土 5、樁底擴(kuò)大頭7。
[0023]下面以高壓旋噴注漿法形成水泥土，植入外徑600_、壁厚110_的組合樁為例，闡述囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁的【具體實(shí)施方式】。
[0024]現(xiàn)場開工前應(yīng)預(yù)先制作好各類所需管樁、接樁用配件，制作相應(yīng)的擴(kuò)底囊袋6。清理施工現(xiàn)場后，進(jìn)行施工放線，確定樁位，管樁、施工設(shè)備及各類材料及時(shí)進(jìn)場。
[0025]首先進(jìn)行高壓旋噴施工，由樁位中心點(diǎn)下鉆至設(shè)計(jì)深度，高壓旋噴沖切土體，通過調(diào)節(jié)噴射壓力、旋噴頭旋轉(zhuǎn)速度及旋噴管提升速率在相對持力層15內(nèi)形成樁端水泥土 5，然后降低噴射壓力后恒定旋噴上提至地表，作為樁周水泥土 2，移走旋噴裝置。[0026]將連接了擴(kuò)底囊袋6的PHC樁4吊放進(jìn)入水泥土內(nèi)。擴(kuò)底囊袋6通過環(huán)箍20 (鋼套箍或鋼絞線收緊)配合橡膠墊片21固定在設(shè)有鋼墊片22的管樁側(cè)壁上，擴(kuò)底囊袋6盡量排擠空氣、收縮，可用土工布松散纏裹，以免水泥土內(nèi)尖銳物劃傷，出漿口 14應(yīng)在囊袋包裹范圍內(nèi)，盡量靠近底部。
[0027]PHC樁4下沉至一定深度后接樁。將樁體臨時(shí)固定，清理管樁接頭12，在接頭上放置橡膠墊圈18，樁壁注漿孔道11內(nèi)插入匹配的注漿管，下壓調(diào)整伸縮管16，使新插入注漿管插至注漿管連接頭17內(nèi)；吊放下一節(jié)管樁，利用定位插銷19定位，同樣的頂壓伸縮管16，調(diào)整注漿管插入深度，保證樁壁注漿孔道11連通；上下節(jié)管樁對接，錯(cuò)位偏差不宜大于2mm，合格后采用環(huán)向鎖緊卡箍9對接，擰緊螺栓后，視情況輔以焊接加固。
[0028]采用上述方式重復(fù)沉樁、接樁及連通樁壁注漿孔道11，根據(jù)表層土 8與軟弱土層10 土體性質(zhì)，依次連接PRC樁3和TSC樁I，其中最上部管樁必定采用TSC樁I。沉樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，矯正垂直度和偏差并整體固定，以免后續(xù)高壓注漿引起樁體移位。采用注漿泵通過注漿孔道11向擴(kuò)底囊袋內(nèi)高壓注入水灰比0.4~0.5的水泥漿液，形成樁底擴(kuò)大頭7，注漿量通過設(shè)計(jì)底囊袋6尺寸計(jì)算(為保證充盈度，可乘以系數(shù)1.2)，注漿時(shí)，囊袋內(nèi)氣體從囊袋上排氣孔排出，注漿完成后封堵注漿孔道11，防止返漿。
[0029]沉樁與囊袋注漿必須在水泥土初凝前完成，囊袋注漿擠擴(kuò)后，繼續(xù)保持樁體固定，直至水泥土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。
[0030]采用高壓旋噴注漿法進(jìn)行囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁植樁，主要施工過程如下:
I)施工前準(zhǔn)備:根據(jù)設(shè)計(jì)要求工廠預(yù)制所需管樁及接樁構(gòu)件，制作囊袋；場地清平，機(jī)械行走軌道鋪設(shè)，機(jī)械進(jìn)場。
[0031]2)設(shè)置柔性樁:通過高壓旋噴注漿法形成樁周水泥土 2，在樁端位置根據(jù)設(shè)計(jì)要求加壓旋噴為直徑擴(kuò)大的樁端水泥土 5。
[0032]3)PHC樁植入:將綁扎有擴(kuò)底囊袋6的第一節(jié)PHC樁4植入水泥土內(nèi)，避免異物進(jìn)入注漿孔道11造成堵管，植入一定深度后臨時(shí)固定，準(zhǔn)備接樁。
[0033]4)接樁并連通注漿孔道:管樁接頭12上注漿孔道口放置橡膠墊圈18，并插入注漿管，調(diào)整插入深度；吊放下一節(jié)管樁，清理管樁接頭12，插銷定位，連通注漿孔道11，采用環(huán)向鎖緊卡箍9接樁，輔以焊接加固。
[0034]5)連續(xù)接樁:采用相同方法進(jìn)行后續(xù)管樁接樁，并連通注漿孔道11，根據(jù)土體內(nèi)承擔(dān)水平荷載要求，依次植入PHC樁4、PRC樁3和TSC樁I。
[0035]6)囊袋內(nèi)注漿:矯正樁體高度后，向擴(kuò)底囊袋6內(nèi)高壓注漿，根據(jù)樁底擴(kuò)大頭7設(shè)計(jì)尺寸，注入適量水泥漿。
[0036]7)施工完成:完成囊袋注漿，待樁體穩(wěn)定后，方可拆除臨時(shí)固定設(shè)施，進(jìn)行后續(xù)工程施工。
【權(quán)利要求】
1.一種囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，其特征在于所述組合樁主體至上而下分別由以下預(yù)制管樁連接而成:TSC樁、PRC樁和PHC樁；PHC樁底端設(shè)有外包囊袋的樁底擴(kuò)大頭；各預(yù)制管樁壁內(nèi)預(yù)留有注漿孔道，樁節(jié)兩端設(shè)有帶孔的管樁接頭，底部樁節(jié)側(cè)壁設(shè)有出漿口 ；組合樁外側(cè)包裹樁周水泥土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，其特征在于所述TSC樁、PRC樁和PHC樁的樁體外徑、壁厚相同，采用環(huán)向鎖緊卡箍接樁，并輔以焊接加固管樁接頭，接樁處防銹蝕處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，其特征在于所述的囊袋通過套箍或鋼絞線配合墊片固定于組合樁底端，囊袋上部預(yù)留細(xì)小排氣孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，其特征在于所述樁底擴(kuò)大頭是通過預(yù)制管樁壁內(nèi)注漿孔道向囊袋內(nèi)高壓注漿擠擴(kuò)形成的，樁底擴(kuò)大頭直徑與管樁直徑的比值不大于3,且不小于2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，其特征在于所述注漿孔道是在制作管樁時(shí)通過預(yù)埋小直徑硬質(zhì)管體于樁壁內(nèi)形成，靠近管樁接頭段設(shè)有伸縮管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，其特征在于所述樁周水泥土根據(jù)植樁深度可采用水泥深層攪拌法或高壓旋噴注漿法形成，管樁外側(cè)水泥土處理范圍直徑為管樁直徑的1.4-2倍；樁底擴(kuò)大頭外周的樁端水泥土的直徑與管樁直徑之比不大于4，且不小于2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁，其特征在于所述預(yù)制管樁除最上節(jié)TSC樁外其他樁節(jié)可根據(jù)工程地質(zhì)條件替換為等規(guī)格預(yù)制管樁，若采用PHDC樁，樁徑指樁身非突起部分的外徑。
8.權(quán)利要求1-7所述的囊袋擴(kuò)底剛?cè)峤M合樁的施工方法，包括以下步驟: 1)施工前準(zhǔn)備:根據(jù)設(shè)計(jì)要求工廠預(yù)制所需管樁及接樁構(gòu)件，制作囊袋；場地清平，機(jī)械行走軌道鋪設(shè)，機(jī)械進(jìn)場； 2)設(shè)置柔性樁:通過水泥深層攪拌法或高壓旋噴注漿法形成柔性樁，在樁端位置根據(jù)設(shè)計(jì)要求擴(kuò)大水泥土范圍； 3)PHC樁植入:將綁扎有擴(kuò)底囊袋的第一節(jié)PHC樁植入水泥土內(nèi)，避免異物進(jìn)入注漿孔道造成堵管，植入一定深度后臨時(shí)固定，準(zhǔn)備接粧； 4)接樁并連通注漿孔道:管樁接頭上注漿孔道口放置橡膠墊圈，并插入注漿管，調(diào)整插入深度；吊放下一節(jié)管樁，清理兩節(jié)管樁接頭處，插銷定位，連通注漿孔道，采用環(huán)向鎖緊卡箍接樁，輔以焊接加固； 5)連續(xù)接樁:采用相同方法進(jìn)行后續(xù)管樁接樁，并連通注漿孔道，根據(jù)土體內(nèi)承擔(dān)水平荷載要求，依次植入PHC樁、PRC樁和TSC樁； 6)囊袋內(nèi)注漿:矯正樁體高度后，向擴(kuò)底囊袋內(nèi)高壓注漿，根據(jù)樁底擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)尺寸，注入適量水泥漿； 7)施工完成:完成囊袋注漿，待樁體穩(wěn)定后，方可拆除臨時(shí)固定設(shè)施，進(jìn)行后續(xù)工程施 工。
【文檔編號(hào)】E02D5/50GK103741683SQ201310716520
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】葉喆宏, 姜平平, 胡旭東, 陳強(qiáng), 王新泉 申請人:浙江天潤建設(shè)有限公司, 國鼎(南通)管樁有限公司, 天津港航樁業(yè)有限公司, 天津港航工程有限公司, 杭州江潤科技有限公司