專利名稱：：剛性排水樁及施工方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種加固地基用樁體及施工方法，尤其是一種剛性排水樁及施工方法。
背景技術：
：剛性樁復合地基已有十多年的應用經(jīng)歷(見《建筑地基處理技術規(guī)范》JGJ79-2002中"CFG樁法")，它具有有效樁長長，變形小，能充分調(diào)動樁間土及樁端土的承載力，復合地基承載力高，比樁基造價低等較多優(yōu)點，因而得到廣泛推廣使用。但剛性樁復合地基在深厚軟土層中有變形急進；剛性樁多為低標號沉管灌注或壓灌現(xiàn)澆混凝土樁，在軟土層中施工易使土層中孔隙水壓力驟增引起地面隆起而將樁拔斷、樁身混凝土易產(chǎn)生縮徑、離析，剛性樁的打設對樁周軟土層不但沒有改良作用，反而有擾動作用降低樁側(cè)阻等缺陷，因此在軟土地基中較少采用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種剛性排水樁及施工方法，該剛性排水樁及施工方法對樁間軟土層有較好的加固改良作用，施工時不易產(chǎn)生地面隆起，樁身質(zhì)量較易保證，加固后復合地基承載力較高。本發(fā)明為了解決其技術問題所采用的技術方案是一種剛性排水樁，由預制不透水混凝土管和至少一段預制透水混凝土管組成，預制不透水混凝土管和預制透水混凝土管上分別設有呈軸向的第一、二通孔，所述第一、二通孔密封相通，相鄰預制透水混凝土管上的第二通孔之間相互密封連通。預制透水混凝土管的一種透水結(jié)構(gòu)是其管壁由透水混凝土制成。預制透水混凝土管的另一種透水結(jié)構(gòu)是預制混凝土管的立面上設有至少一個呈軸向的第一排水槽，預制混凝土管的上、下端面中的至少一個端面上設有第二排水槽，第二排水槽的位置與第一排水槽相對應，第二排水槽一端對應相通于第一排水槽，第二排水槽另一端相通于所述第二通孔，設有一透水膜，透水膜連續(xù)覆蓋于第一排水槽上，透水膜凹陷于排水樁的立面。透水膜也可連續(xù)覆蓋于第一排水槽和第二排水槽上，透水膜凹陷于排水樁的立面及對應上、下端面。設有塑料排水槽，塑料排水槽形狀與第一排水槽形狀相匹配，塑料排水槽連續(xù)置于第一排水槽中，透水膜連續(xù)覆蓋于塑料排水槽上。(當然第二排水槽中也可設置塑料排水槽)預制混凝土管的立面上均勻間隔設有三個第一排水槽，預制混凝土管的上、下端面上均設有三個第二排水槽，對應位置的第一、二排水槽相通。本發(fā)明的施工方法按以下步驟進行步驟①，定樁位；步驟②，打樁機對位調(diào)成垂直狀，用于設置成孔；步驟③，成孔至設計深度，成孔后，透水混凝土管放入成孔內(nèi)，成孔最上端安放不透水混凝土管，組裝成排水樁樁體；步驟④，另設有密封塞、吸水管、吸水支管、吸水總管和真空泵，在預制不透水混凝土管的第一通孔上端密封安裝所述密封塞，所述密封塞上設有吸水管孔，所述吸水管密封插入吸水管孔中，使排水樁樁體上部密封，吸水管與吸水支管密封連接，吸水支管與吸水總管密封連接，吸水總管與真空泵連接，連接好后在第一、二通孔抽真空和同時抽出第二通孔中的地下水；步驟，至軟土層含水量到設定要求，拆除吸水支管、吸水總管，不透水混凝土管頂應與地表有一定距離，在地表面用夯錘進行夯擊，夯擊能量由小逐漸增大，直至符合地基承載要求。所述步驟③上的成孔直接用鉆孔方式形成。所述步驟③中的成孔用樁管沉管方式形成，這時步驟①中定樁位后增加埋設樁尖，用震動沉拔管樁機或錘擊沉管樁機自帶的樁管套于樁尖肩上，震動沉拔管樁機或錘擊沉管樁機把樁管沉管至設計深度，而后透水混凝土管放入樁管內(nèi)，樁管最上端放入不透水混凝土管，最后拔出樁管。所述步驟③中的成孔用樁管沉管方式形成，用雙管夯擴樁機自帶的樁管，雙管夯擴樁機把樁管沉管至設計深度，而后透水混凝土管放入樁管內(nèi)，樁管最上端放入不透水混凝土管，最后拔出樁管。本發(fā)明的有益效果是由于透水混凝土管上的第二通孔可濾集地下水，第二通孔在土層中形成孔隙水的豎向排水通7道，可快速消散土層中驟增的孔隙水壓力，使地面不易隆起;再通過真空泵和吸水管使剛性排水樁(指第二通孔中)形成負壓，抽排地下水和產(chǎn)生真空，可快速強制降低樁間軟土層的含水量及在地層中形成有效應力，而對地基形成預壓，提高地基土強度；當土層含水量降到適于夯實時，用夯錘夯擊地表，使地基土層快速固結(jié)，強度迅速提高，加固后復合地基承載力較高，而地基處理費用較低。圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明所述的透水混凝土管示意圖3為圖2的放大俯視圖。具體實施例方式實施例一種剛性排水樁，由預制不透水混凝土管l和至少一段預制透水混凝土管2組成，預制不透水混凝土管和預制透水混凝土管上分別設有呈軸向的第一、二通孔11、12，所述第一、二通孔密封相通，相鄰預制透水混凝土管上的第二通孔之間相互密封連通。預制透水混凝土管的一種透水結(jié)構(gòu)是其管壁由透水混凝土制成。預制透水混凝土管的另一種透水結(jié)構(gòu)是預制混凝土管的立面上設有至少一個呈軸向的第一排水槽3，預制混凝土管的上、下端面中的至少一個端面上設有第二排水槽4，第二排水槽的位置與第一排水槽相對應，第二排水槽一端對應相通于第一排水槽，第二排水槽另一端相通于所述第二通孔，設有一透水膜9，透水膜連續(xù)覆蓋于第一排水槽上，透水膜凹陷于排水樁的立面。透水膜連續(xù)覆蓋于第一排水槽和第二排水槽上，透水膜凹陷于排水樁的立面及對應上、下端面。設有塑料排水槽，塑料排水槽形狀與第一排水槽形狀相匹配，塑料排水槽連續(xù)置于第一排水槽中，透水膜連續(xù)覆蓋于塑料排水槽上。(當然第二排水槽中也可設置塑料排水槽)預制混凝土管的立面上均勻間隔設有三個第一排水槽，預制混凝土管的上、下端面上均設有三個第二排水槽，對應位置的第一、二排水槽相通。本發(fā)明的施工方法按以下步驟進行步驟①，定樁位；步驟②，打樁機對位調(diào)成垂直狀，用于設置成孔；步驟③，成孔至設計深度，成孔后，透水混凝土管放入成孔內(nèi)，成孔最上端安放不透水混凝土管，組裝成排水樁樁體；步驟，另設有密封塞5、吸水管8、吸水支管、吸水總管和真空泵，在預制不透水混凝土管的第一通孔上端密封安裝所述密封塞，所述密封塞上設有吸水管孔7，所述吸水管密封插入吸水管孔中，使排水樁樁體上部密封，吸水管與吸水支管密封連接，吸水支管與吸水總管密封連接，吸水總管與真空泵連接，連接好后在第一、二通孔抽真空和同時抽出第二通孔中的地下水；步驟，至軟土層含水量到設定要求，拆除吸水支管、吸水總管，不透水混凝土管頂應與地表有一定距離，在地表面用夯錘進行夯擊，夯擊能量由小逐漸增大，直至符合地基承載要求。所述步驟③上的成孔直接用鉆孔方式形成。所述步驟③中的成孔用樁管沉管方式形成，這時步驟①中定樁位后增加埋設樁尖6，用震動沉拔管樁機或錘擊沉管樁機自帶的樁管套于樁尖肩上，震動沉拔管樁機或綞擊沉管樁機把樁管沉管至設計深度，而后透水混凝土管放入樁管內(nèi)，樁管最上端放入不透水混凝土管，最后拔出樁管。所述步驟③中的成孔用樁管沉管方式形成，用雙管夯擴樁機自帶的樁管，雙管夯擴樁機把樁管沉管至設計深度，而后透水混凝土管放入樁管內(nèi)，樁管最上端放入不透水混凝土管，最后拔出樁管。本發(fā)明的詳細制作及施工過程為(1)在混凝土構(gòu)件廠制作預制透水混凝土管、預制不透水混凝土管、混凝土密封塞及樁尖(樁尖為采用震動沉拔管樁機或錘擊沉管樁機時用)；(2)在預制透水混凝土管的第一排水槽上粘貼塑料排水槽，再覆蓋透水膜(如強度能滿足要求時，也可用透水混凝土制作)；(3)定樁位，再埋設樁尖(如不用震動沉管及錘擊沉管的方法就不用樁尖)；(4)樁機對位調(diào)直(如用震動沉拔管樁機或錘擊沉管樁機，就用樁管套在樁尖的肩上，如用雙管夯擴樁機或回轉(zhuǎn)鉆孔樁機就不用樁尖)；(5)成孔鉆進至設計深度(如用震動沉拔管樁機、雙管夯擴樁機或錘擊沉管樁機就直接沉管至設計深度)，在成孔的同時，樁機或吊車用特制的吊具卡在預制透水混凝土管的吊裝卡槽內(nèi)，將多節(jié)強度較高的預制透水混凝土管吊起放入孔內(nèi)(或樁管內(nèi))，成孔最上端安放不透水混凝土管組裝成樁體；(6)將樁體留在孔內(nèi)(如用震動沉拔管樁機、雙管夯擴樁機或錘擊沉管樁機沉樁管就需拔出樁管)；該排水樁用的透水混凝土管可濾集地層中的地下水于透水混凝土管的第二通孔內(nèi)，第二通孔內(nèi)成為地層中孔隙水的豎向排水通道；具體透水過程為軟土層中的水通過透水膜進入到第一排水槽中，再從第一排水槽經(jīng)第二排水槽進入第二通孔中；(7)在排水樁頂部的透水混凝土管上的第一通孔上端密封安裝混凝土密封塞，密封塞上設有吸水管孔，吸水管密封插入吸水管孔伸入第一、二通孔中，從樁頂面使不透水混凝土管上的第一通孔上部密封，吸水管與吸水支管密封連接，吸水支管與吸水總管密封連接，吸水總管與真空泵密封連接，連接好后就可抽真空降水，這樣在抽排地下水的同時在樁體內(nèi)(指第一、二通孔內(nèi))抽排真空，其作用a.加速孔隙水向樁體管內(nèi)(第二通孔內(nèi))滲流，強制降低土體內(nèi)的含水量(必要時還可輔以電滲方法)；b.在地層內(nèi)形成負壓，可轉(zhuǎn)化為地層內(nèi)部的有效應力，起到預壓作用；c.地下水位降低也使土體內(nèi)有效應力增大，形成部分預壓荷載。通過對地層的抽降水及預壓作用，使排水樁間土的含水量降低及強度提高；當排水樁間土降到一定含水量，就可拆除吸水支管和吸水總管，在場地表面用夯錘進行強夯，夯擊能量應由小逐漸增大，排水樁頂應與地表有一定距離(一般不小于0.8m)，以免夯錘碰壞排水樁，強夯使排水樁間土迅速固結(jié)，排水樁間土強度及密實度迅速提高，又使排水樁側(cè)摩阻力增大而使排水樁承載力變大，從而使排水樁復合地基承載力得以進一步提高。如一次抽降水強夯未達到預期效果，可再次安裝吸水支管和吸水總管，與真空泵連接再次降水強夯或多次降水強夯，地基處理達到預期效果時，將地基整平，鋪設一定厚度的碎石褥墊層(一般1530cm厚)，再進行一次低能級滿夯，將褥墊層夯實，這樣就完成了排水樁復合地基處理。剛性排水樁主要部件的要求是這樣的樁尖用混凝土預制，尺寸及強度應根據(jù)選定的樁徑確定，其強度不應小于規(guī)范要求；透水混凝土管和不透氣混凝土管采用鋼筋混凝土預制，其混凝土強度和鋼筋用量也須根據(jù)樁體承載力，按規(guī)范要求計算確定，每節(jié)管的制作長度，可根據(jù)制作、養(yǎng)護、運輸、安裝等條件綜合確定不同規(guī)格型號，在混凝土構(gòu)件廠制作；抽排地下水所用的吸水管、吸水支管和吸水總管及抽真空所用的真空泵，其性能應滿足抽降水及抽吸真空的要求；密封塞用混凝土制作，安裝及使用必須滿足密封的要求。本發(fā)明與一般剛性樁復合地基比更適合深厚軟土層，對樁間軟土層有較好的加固改良作用，施工不怕地面隆起，施工快捷，復合地基承載力高，造價相對更低。實例某工程在沿海軟弱地基上建造50001113鋼制儲油罐5座，油罐基礎采用鋼筋混凝土板式基礎，基礎底部荷載為200kPa，其地層情況見下表地基土物理力學指標序號巖性厚度含水邐重度孔隙比壓縮模量極限側(cè)阻極限端阻(m)(%)(kN)(MPa)(kPa)(kPa)1粉質(zhì)粘土0.527.919.10.795.19152粉質(zhì)粘土0.635.818.40.974.1915淤泥質(zhì)粘土6.75516.51.522.01154淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土8.846.417.21.272.65255粉土4.835.618.10.996.035011006粉質(zhì)粘土2.2360.994.40501200本工程采用的是素混凝土剛性樁復合地基，如用本發(fā)明進行地基處理，兩種方法的技術經(jīng)濟比較如下表兩種方法技術經(jīng)濟比較表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從以上比較中可看出本例有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢，更為重要的是剛性樁復合地基過去由于采用CFG等素混凝土，樁身質(zhì)量控制的難度影響了它的在軟土地區(qū)的推廣應用，本發(fā)明采用工廠預制樁身和成孔后植入樁體的辦法、可快速消散土層孔隙水壓力，使地面不易隆起，樁身質(zhì)量容易保證。本發(fā)明可因地制宜選用震動沉拔管樁機、錘擊沉管樁機、雙管夯擴樁機、回轉(zhuǎn)鉆孔機等設備進行施工，所用的材料均為常用的建筑材料，施工工藝簡單，易于推廣。說明雙管夯擴樁機用于沉管方式成孔，這種機器無須埋設樁尖，直接用機器自帶的樁管沉管至設計深度即可；震動沉拔管樁機、錘擊沉管樁機用于沉管方式成孔，這兩種機器須埋設樁尖，再用機器自帶的樁管沉管至設計深度即可?；剞D(zhuǎn)鉆孔機用于鉆孔方式成孔，直接鉆成孔至設計深度。最后，其他類似成孔方式同樣為本例要求保護范圍。權利要求1.一種剛性排水樁，其特征是由預制不透水混凝土管和至少一段預制透水混凝土管組成，預制不透水混凝土管和預制透水混凝土管上分別設有呈軸向的第一、二通孔，所述第一、二通孔密封相通，相鄰預制透水混凝土管上的第二通孔之間相互密封連通。2.根據(jù)權利要求l所述的剛性排水樁，其特征是預制透水混凝土管的透水結(jié)構(gòu)是其管壁由透水混凝土制成。3.根據(jù)權利要求l所述的剛性排水樁，其特征是預制透水混凝土管的透水結(jié)構(gòu)是預制混凝土管的立面上設有至少一個呈軸向的第一排水槽，預制混凝土管的上、下端面中的至少一個端面上設有第二排水槽，第二排水槽的位置與第一排水槽相對應，第二排水槽一端對應相通于第一排水槽，第二排水槽另一端相通于所述第二通孔，設有一透水膜，透水膜連續(xù)覆蓋于第一排水槽上，透水膜凹陷于排水樁的立面。4.根據(jù)權利要求3所述的剛性排水樁，其特征是透水膜連續(xù)覆蓋于第一排水槽和第二排水槽上，透水膜凹陷于排水樁的立面及對應上、下端面。5.根據(jù)權利要求3或4所述的剛性排水樁，其特征是:設有塑料排水槽，塑料排水槽形狀與第一排水槽形狀相匹配，塑料排水槽連續(xù)置于第一排水槽中，透水膜連續(xù)覆蓋于塑料排水槽上。6.根據(jù)權利要求5所述的剛性排水樁，其特征是預制混凝土管的立面上均勻間隔設有三個第一排水槽，預制混凝土管的上、下端面上均設有三個第二排水槽，對應位置的第一、二排水槽相通。7.—種剛性排水樁的施工方法，其特征是按以下步驟進行步驟①，定樁位；步驟②，打樁機對位調(diào)成垂直狀，用于設置成孔；步驟③，成孔至設計深度，成孔后，透水混凝土管放入成孔內(nèi)，成孔最上端安放不透水混凝土管，組裝成排水樁樁體；步驟@，另設有密封塞、吸水管、吸水支管、吸水總管和真空泵，在預制不透水混凝土管的第一通孔上端密封安裝所述密封塞，所述密封塞上設有吸水管孔，所述吸水管密封插入吸水管孔中，使排水樁樁體上部密封，吸水管與吸水支管密封連接，吸水支管與吸水總管密封連接，吸水總管與真空泵連接，連接好后在第一、二通孔抽真空和同時抽出第二通孔中的地下水；步驟，至軟土層含水量到設定要求，拆除吸水支管、吸水總管，不透水混凝土管頂應與地表有一定距離，在地表面用夯錘進行夯擊，夯擊能量由小逐漸增大，直至符合地基承載要求。8.根據(jù)權利要求7所述的剛性排水樁的施工方法，其特征是所述步驟③上的成孔直接用鉆孔方式形成。9.根據(jù)權利要求7所述的剛性排水樁的施工方法，其特征是所述步驟③中的成孔用樁管沉管方式形成，這時步驟①中定樁位后增加埋設樁尖，用震動沉拔管樁機或錘擊沉管樁機自帶的樁管套于樁尖肩上，震動沉拔管樁機或錘擊沉管樁機把樁管沉管至設計深度，而后透水混凝土管放入樁管內(nèi)，樁管最上端放入不透水混凝土管，最后拔出樁管。10.根據(jù)權利要求7所述的剛性排水樁的施工方法，其特征是所述步驟③中的成孔用樁管沉管方式形成，用雙管夯擴樁機自帶的樁管，雙管夯擴樁機把樁管沉管至設計深度，而后透水混凝土管放入樁管內(nèi)，樁管最上端放入不透水混凝土管，最后拔出樁管。全文摘要本發(fā)明公開了一種剛性排水樁及施工方法，預制不透水混凝土管和預制透水混凝土管上分別設有呈軸向的第一、二通孔，所述第一、二通孔密封相通，相鄰預制透水混凝土管上的第二通孔之間相互密封連通。由于透水混凝土管上的第二通孔可濾集地下水，第二通孔在土層中形成孔隙水的豎向排水通道，可快速消散土層中驟增的孔隙水壓力，使地面不易隆起；再通過真空泵和吸水管使剛性排水樁形成負壓，抽排地下水和產(chǎn)生真空，可快速強制降低樁間軟土層的含水量及在地層中形成有效應力，而對地基形成預壓，提高地基土強度；當土層含水量降到適于夯實時，用夯錘夯擊地表，使地基土層快速固結(jié)，強度迅速提高，加固后復合地基承載力較高，而地基處理費用較低。文檔編號E02D19/00GK101597898SQ20081012311公開日2009年12月9日申請日期2008年6月5日優(yōu)先權日2008年6月5日發(fā)明者閩梁,梁鈺澤申請人:梁鈺澤