[发明专利]一种自排水桩及其在软土地区的应用

说明书

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及的是一种自排水桩及其在软土地区的应用。 

背景技术

目前工程中所使用的挤土桩包括预制钢筋混凝土方桩、预应力管桩，钢筋混凝土沉管灌注桩。 

在挤土桩沉桩过程中，原桩位处的土体被挤出，这种挤土效应，对于不太密实的砂土地区，桩周土被挤密，在沉桩的同时，使土体产生挤密作用，这对提高桩基承载力是有利的。但在含水量大、压缩性高、透水性差沿海等软土地区的挤土桩的沉桩的过程中，土的挤密作用并不明显，反而随着桩位土体向侧向挤压，土中孔隙水压力上升，形成了消退很慢超孔隙水压力，这种超孔隙水压力使挤土加剧，其结果很容易导致已经沉入的预制产生“浮桩”现象，或使已施工好的灌注桩产生断桩。并且可能对周围环境产生影响，使邻近建筑物产生倾斜、裂缝，甚至倒塌，使地下管线产生破坏。为避免上述现象的发生，在这类地区使用挤土桩时，通常采取以下措施： 

(一)在设计方面 

采用承载力高的长桩，这样可以扩大桩距，减少桩数，同时还要尽可能加大桩基区域与邻近建筑物之间的距离。 

(二)在施工方面 

1、采用预钻孔的方法 

此种做法是将桩位部分土体用钻孔的方法排掉，以减小挤土效应。其做法一般是：钻孔的直径为桩径的70％左右，钻孔深度为桩长的1/3～1/2。 

2、采用打砂、砂袋井、碎石桩、砂石桩或塑料排水板 

该种做法主要是迅速降低超孔隙水压力，排除孔隙水。 

3、设置挤土槽 

在离沉桩区邻近防护建筑物和地下管线前3m左右处设置深度大于临近建筑物基础或地下管线埋深的挤土槽。同时，当槽身较大时，可在槽内灌水或护壁泥浆，以防止发生坍塌。该方法也是利用土槽，减小或避免挤土对邻近建筑物的影响。 

4、控制打桩速度 

此种做法的主要目的是降低超孔隙水压力而引起的挤土效应。 

5、采用防渗挤壁 

即在沉桩区邻近沿软土层埋深预先设置地下连续壁、水泥搅拌桩加固壁、旋喷加固壁、抗渗板桩以及排桩式砂桩、石灰桩、碎石桩等防护措施，其目的是减小超静孔隙水压力影响范围，并加强对沉桩邻近地区地基的约束作用，有效保护邻近建筑物。 

6、设置防挤孔 

在沉桩区以及在靠近建筑物一侧，沿软土层埋深，于沉桩施工前按梅花形设置单排直径为30cm的深孔，并向孔内灌注泥浆护壁，以有利于地基土释放沉桩施工所引起的有效应力和超孔隙水压力的消散，并减小地基土体中的超静孔隙水压力和地基土体变形的影响范围和程度。 

从理论和工程实践都可证明，上述减小挤土效应传统的方法的确可以减轻挤土桩在沉桩过程中挤土效应。这些方法对于保证沉桩质量，减轻沉桩对周围环境的影响是行之有效的。但在使用上述方法的过程中，在取得成功的同时，也存在如下问题。 

1、如果在设计时采用长桩，以达到增大桩距，减小桩距，最终达到减小挤土效应的目的，但这样做很可能产生桩基设计不合理、增加工程投资(成本)的后果。 

2、如果采用采用预钻孔或设置挤土槽或采用打砂、砂袋井、碎石桩、砂石桩或塑料排水板，或采用防渗挤壁和设置防挤孔等方法，都会使工程投资增加，施工环节增多，工期拖长，这些都是与工程建设的目标不相适应的。即使光采用控制打桩速度，而不采取其他措施的方法，也可能使工程工期大为增加。 

国内外对挤土桩的挤土效应研究较多。如：考虑挤土效应的桩基承载力分析(彭吉 等，2002)，考虑了沉桩挤土效应引起的桩周土体的应力和孔隙比的变化及其对土体非线性性质的影响，修正了现有的荷载传递函数，编制了计算程序，并对一试桩资料进行计算分析；粘性土中沉桩引起的挤土效应分析与研究(汪大龙，2002)，就沉桩挤土引起的土体位移问题讨论了影响挤土效应的几个重要因素，通过工程实例，将土体竖向位移实测结果与理论计算结果的比较，验证了用本文所提出的方法计算土体位移的合理性；应用PHC桩的若干问题探讨(黄志尚，2003)，分析了由于挤土的影响而造成的沉桩难以达到设计标高问题。这些研究，主要是对挤土桩的挤土机理进行的研究，和从桩体之外寻找减少挤土效应的方法。尚未发现通过桩身自排水的方法，进行减小挤土效应的专题研究。 

发明内容

针对属于挤土桩的钢筋混凝土预制方桩存在的上述诸多不足，此处采用自排水桩，即该种桩在具备正常桩基应有的功能外，桩本身具有加快孔隙水压力释放，排除孔隙水，减小挤土效应等作用。