[发明专利]一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩及施工方法，属于地基处理工程领域，适宜于软硬夹层交互地质条件下的公路、市政道路、机场及堤坝等地基处理工程。

背景技术

我国软土地基种类繁多、分布广泛，软硬土层交互的地质情况也非常普遍，并且具有含水率高、压缩性大、强度低、透水性差等特点，建造在软硬交互地基上的建筑物常出现总沉降量过大、差异沉降明显、后期沉降量超标、承载能力不足等问题，影响建筑物的正常使用性能和安全性能。对此，为提高软土地基的承载能力，国内外涌现出了大量的软基处理技术，如扩挤支盘桩、布袋注浆桩、布袋扩挤混凝土支盘桩等。

采用扩挤支盘桩时（申请号：200720173597.5），施工效率往往受到承载桩的分支或承力盘径大小的影响，盘径过大需要加大扩挤支盘的扩挤动力，从而增加成本，施工效率降低，盘径过小则不能充分发挥支盘的作用，对提高桩体的承载力效果较差。

布袋注浆桩施工技术（专利号：ZL 200710053179.7）先利用成孔机械在桩的设计位置钻孔，然后把安装好的布袋和注浆管放到桩孔中，然后将注浆液自下而上逐级压入，最后将布袋撑开，在土体中形成柱形的桩体。此施工方法经常会遇到塌孔或缩颈等问题，会导致布袋放置困难、无法达到设计桩径等问题。

布袋扩挤混凝土支盘桩（201310664354.1），首先在沉管外套扩挤型布袋，下压沉管将混凝土劲芯以及预制桩尖压入土层中，土工布袋袋身等间距设置支盘扩挤布袋，支盘扩挤布袋内设有加劲增强体，上拔沉管并向支盘扩挤布袋内压力注浆形成扩挤支盘。此施工方法会由于压力不够等原因使支盘不能完全展开，影响桩体的承载性能，施工质量难以控制；同时，此桩体没有预留排水通道，不利于周围土体的排水固结。

综上所述，已有的桩型及施工方式在合适的工程环境条件下虽能取得较为理想的地基处理效果，但尚存可改善之处。鉴于此，目前亟需发明一种施工成桩质量可靠、承载能力高、经济效益优良的适用于软硬夹层交互地基的桩体。采用软硬夹层交互地基排水预应力管桩能大幅提升桩体的承载性能以及成桩质量，更好的发挥加速周围土体排水固结，减小沉降的效果，并具有一定的经济技术效益。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构的承载性能好有效解决沉降的一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩及其施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩，主要由预应力管桩、扩大预制桩尖、排水管、土工布袋、弧形钢板、钢绞线、承载板、排水板、盖板组成，其特征在于扩大预制桩尖设置于预应力管桩的底部；预制桩尖及预应力管桩外侧套有土工布袋，并在硬土层顶部以及软土层中局部扩大形成扩挤布袋；排水管设于预应力管桩和土工布袋之间，上端伸出盖板顶部与盖板上部的水平排水主管连通；土工布袋和预应力管桩之间设有透水混凝土桩周；承载板或排水板竖向中心标高处沿预应力管桩侧壁设置3～4块串联的弧形钢板；钢绞线穿过扩大预制桩尖的钢绞线固定端，另一端固定于盖板顶部的锚具上；桩体顶部设置有盖板。

进一步地，所述扩大预制桩尖为钢筋混凝土预制桩尖，扩大预制桩尖从外到内依次设有排水管限位凹槽、钢绞线固定端、预应力管桩限位凹槽。钢绞线固定端为钢环或钢筋预埋件。

所述土工布袋采用土工布袋为无纺土工布或有纺土工布或复合土工布袋体，土工布袋上端固定在桩孔上部的钢护筒上。

所述排水管管壁上均匀设有花孔。

所述弧形钢板中间留有100～200mm排水管通过的空隙，上、下弧形钢板通过铰连接，其中上部弧形钢板通过预埋件固定在预应力管桩外壁上，并且能够转动。上部弧形钢板上预留钢绞线穿过的条形孔。下部弧形钢板端部固定在钢绞线上，钢绞线下端绕过扩大预制桩尖上的钢绞线固定端并伸出盖板。

所述预制管桩顶部设置托板并填芯，在填芯中预埋钢筋，盖板通过预埋钢筋与预制管桩固定连接。

所述钢绞线在施工后期可施加预应力，并在盖板顶部设置锚具。

所述盖板中预留钢绞线贯穿预埋管。

一种软硬夹层交互地基排水预应力管桩的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、钻进成孔：利用钻机进行钻进孔至设计深度，并在桩孔上部3~5m处设置钢护筒；

步骤二、桩体构件连接：根据设计要求将预应力管桩、排水管与扩大预制桩尖固定连接，并在扩大预制桩尖和预应力管桩的外侧套上土工布袋；

步骤三、采用静压桩机将预应力管桩以及扩大预制桩尖压入桩孔内直到设计深度；