[发明专利]碳纤维布钢筋混凝土多孔螺旋管桩的基坑降水及围护方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维布钢筋混凝土多孔螺旋管桩的基坑降水及围护方法。本发明采用预制碳纤维布钢筋混凝土多孔螺旋管桩，施工方便、具有较好的抗压与抗拔能力，并且在外部包裹碳纤维布时能够顺利钻入地下。碳纤维布包裹管桩后承载力、稳定性相对提高，从而可以降低砼标号、节约材料成本，同时碳纤维布作为电渗电极材料能够充分发挥电渗法在软土基坑降水中的优势，相较于金属电极不易受腐蚀影响、耐久性强，且由于螺旋钻入的方式与土体接触紧密从而提供良好的电接触工作性能。施工过程中先由钻机将预制管桩钻入土中，再接通电源进行电渗排水，并由排水系统将水抽出，降水完成后管桩继续作为围护桩使用，并在后续服役过程中能够及时调控地下水位。

技术领域

本发明属于基坑工程领域，具体涉及一种碳纤维布钢筋混凝土多孔螺旋管桩的基坑降水及围护方法。

背景技术

随着我国城市的快速建设与人口数量的不断增加，城市用地资源短缺、交通压力剧增，而当前时代正是地下空间开发利用的黄金时代，合理开发利用城市地下空间并将之建设为高效的地下交通工程是目前解决城市道路交通问题的有效方法之一。随着各城市地下通道的建设与发展，明挖法施工面临的基坑规模和开挖难度逐渐增大，这对基坑围护体系的要求也不断增加，其中降水方法以及围护桩的设计与施工是基坑建设过程中极为重要的部分。

对于在滨海地区广泛分布的软土，由于其具有高含水率、高压缩性、低渗透性、低抗剪强度等特点，诸多排水固结方法中的电渗法能够使其进行高效排水，但也存在后期能耗较高、电极材料腐蚀严重、电极与土体接触性降低等因素限制其在工程中的发展与应用。碳纤维布由于其良好的导电性、较高的强度、与土体接触的柔韧性以及不具有传统金属材料存在的易受腐蚀特性，在电渗领域具有比较广阔的应用前景。然而碳纤维布无法像其他刚性材料一样被轻松打入至地下，因此其在基坑工程中难以得到应用。考虑到让螺旋桩携带碳纤维布进入地下的可行性，并且螺旋桩相较于打入式桩，其抗压与抗拔能力均较高。采用混凝土螺旋桩能够将外包在其表面的碳纤维布一同带入地下，为碳纤维布在围护桩上的应用创造可能性。

目前滨海地区基坑降水通常采用井点降水法，基坑围护通常采用大量灌注桩排桩，而针对软土土层尚缺少一种能够利用电渗优势对其进行土体排水与加固，同时结合井点降水与基坑围护的集降水与围护为一体的方法。

发明内容

为了更有效地扩大电渗法在软土地区基坑降水中的优势，解决传统电极电渗方法的一系列缺陷，并在基坑施工过程中将降水与围护紧密结合、服役过程中方便地下水位控制，本发明提出了一种碳纤维布钢筋混凝土多孔螺旋管桩的基坑降水及围护方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种碳纤维布钢筋混凝土多孔螺旋管桩的基坑降水及围护方法，该方法包括以下步骤：

(1)根据基坑尺寸与基坑位置处地下水位分布，确定管桩点位、型号，预制相应的钢筋混凝土多孔螺旋管桩；预制管桩的结构为：管桩壁沿桩长方向布设多排圆孔，管桩壁中下部设置螺纹凹槽，碳纤维布紧密包裹固定在管桩外壁，螺纹凹槽处的碳纤维布外侧嵌固外螺纹；

(2)钻机就位并将预制管桩按顺序钻入布设好的点位；

(3)布置供电系统以及抽水系统，将阳极管桩与电源正极相连，阴极管桩与电极负极相连，在各管桩内安设潜水泵并布设抽水管道，确定供电系统的安全以及抽水系统的通畅；

(4)接通电源进行电渗排水，随后启动不同的潜水泵对各管桩抽水；

(5)电渗排水一段时间后，断电并反转电极，然后再次接通电源进行电渗排水，该过程反复多次使基坑地下水位分布均匀；

(6)电渗排水断电后以及抽水停止后，该管桩能够对桩周土体起到加强作用，对基坑开挖起到更好的围护作用，并在后续服役过程中能够及时调控地下水位。

进一步地，所述步骤(2)中，所述管桩的钻入速率针对不同土质条件时应在1～4r/min。