專利名稱：一種空心勁芯漿固散體材料樁及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種空心勁芯漿固散體材料樁及其施工方法。
背景技術(shù)：
在道路、港口、橋梁等工程施工中，樁基應(yīng)用廣泛。樁基礎(chǔ)豎向承載力由樁側(cè)摩阻力和樁端阻力兩部分組成，在深厚軟土地基中樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮顯得尤為重要。如何提高單位材料強度利用率、在節(jié)省建筑材料用量的同時提高樁基承載力，是研究人員長期關(guān)注的重要課題之一。此外，隨著我國城市建設(shè)進程的加快，產(chǎn)生很多廢棄磚塊、石塊、混凝土塊、鋼渣等建筑垃圾，如何將這些建筑垃圾變廢為寶加以利用，是值得研究的課題。目前碎石樁、砂樁等散體材料樁是工程中常用的一種樁基類型，但散體材料樁本身的強度較低，只能承擔較小的荷載。有很多種方法可提高樁體強度，例如在樁體內(nèi)增加強度較高的“勁芯”來增強樁體強度，達到剛性樁的效果。在本發(fā)明之前，中國申請專利(申請?zhí)?00310112791.9)公開了一種勁芯復(fù)合樁及施工方法，樁體的外周為散粒體樁，散粒體樁的中心設(shè)置高粘結(jié)強度樁芯形成組合樁，以提高樁體強度。但該樁型外周散體材料的強度低，難以提高較大的摩擦力，樁體在較大外荷載作用下容易使得散體材料與高粘結(jié)強度樁芯分離而降低承載力。同時中心設(shè)置的高粘結(jié)強度樁芯為實心樁體，實心樁體混凝土用量較大，且與散體材料剛度相差很大，不易發(fā)揮其材料的承載能力。如要提高樁體強度，可采用水泥漿液將樁周散體材料凝固起來，但該勁心復(fù)合樁體的樁芯為實體樁，沒有注漿的通道，因此不能進行注漿加固。在散體材料中用振動沉管法施打樁芯，振動本身對周圍環(huán)境有較大影響，且散體材料為碎石等較硬的材料時，沉管不易打入進去，即使能打入，也需要很大的能量，因此浪費了能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種空心勁芯漿固散體材料樁及其施工方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種空心勁芯漿固散體材料樁， 樁體外周為漿固散體材料樁，樁體中心為小直徑預(yù)制混凝土管樁，預(yù)制空心混凝土管樁樁壁每隔一定距離開有注漿孔，漿液通過空心混凝土樁中間的孔洞及注漿孔進入散體材料; 外周散體材料采用水泥漿膠結(jié)凝固成整體；漿液在注漿壓力作用下滲入樁周土體，改善樁周土強度；漿液同時填滿混凝土樁中間的孔洞；所述預(yù)制混凝土管樁外徑為200 300 mm, 壁厚為50 100 m，樁壁縱截面上每隔0.2、. 5 m留有注漿孔，注漿孔呈梅花形交錯分布； 所述預(yù)制混凝土管樁頂部安裝密封蓋；所述樁體填充的散體材料可以是碎石、砂，也可以是建筑磚瓦垃圾或者廢棄的鋼渣。當樁長較長時，預(yù)制管樁可由多段連接而成，連接方式優(yōu)選螺栓連接。
本發(fā)明一種空心勁芯漿固散體材料樁的施工方法采用以下技術(shù)步驟實現(xiàn)
(1)鉆機進入地基至設(shè)計深度成樁孔，樁孔周邊采用泥漿護壁；
(2)在樁孔內(nèi)放入小直徑預(yù)制混凝土管樁，當管樁為多段時，采用螺栓連接后一段一段放入；
(3)在管樁頂部安裝密封蓋，密封蓋通過軟管與注漿泵連接；
(4)通過管樁樁壁的孔洞注入清水洗孔；
(5)向樁孔內(nèi)投入散體材料；
(6)由注漿泵通過管樁樁壁的孔洞向樁孔內(nèi)注入漿液；
(7)漿液與骨料固結(jié)后成樁并滲入到樁周土體中，同時充滿管樁內(nèi)部的空腔。本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于
混凝土管樁可采用預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁，樁體強度可達到C80、甚至更高，因此成樁后樁基承載能力高，可作為建筑樁基礎(chǔ)；空心勁芯漿固散體材料樁成樁后，散體材料采用水泥漿液膠結(jié)后，與原來的散體材料相比強度大大提高；漿液除在樁孔內(nèi)與骨料固結(jié)成樁外， 還部分滲入土體，改善樁周土體的性質(zhì)，因此大大提高了樁基的側(cè)摩阻力；樁體材料可以為碎石、磚塊或鋼渣等廢物作為骨料(散體材料)，可以有效保護環(huán)境，降低施工成本；散體材料經(jīng)漿液膠結(jié)凝固后，強度得到顯著提高，形成剛性樁體；巧妙地采用管樁作為灌漿通道， 灌漿后管樁留在漿固體中，不需要拔出，因此施工工藝更加簡單高效；施工無振動、無噪音。 本發(fā)明是一種采用混凝土管樁作為注漿管道并引入注漿技術(shù)加固散體材料的軟基處理方法，成樁直徑為500 700 mm，樁長可達30 m以上?？傊?，本發(fā)明施工工藝清晰，施工速度快，成樁效果好，承載力高，造價低，且充分利用資源、保護環(huán)境，達到節(jié)能環(huán)保的效果。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述。本發(fā)明的保護范圍并不以具體實施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。


圖1本發(fā)明空心勁芯漿固散體材料樁示意圖； 圖2本發(fā)明圖1中A-A位置俯視圖3本發(fā)明施工方法示意圖，圖中(a)為成孔；(b)為放入管樁；(c)為安裝密封蓋并連接注漿泵后清水洗孔；(d)為投入散體材料；(e)為注漿；(f )為拆除密封蓋成樁； 圖4本發(fā)明管樁螺栓接頭示意圖。圖中1為預(yù)制管樁，2為漿固散體材料，3為漿液擴散區(qū)，4為漿液，5為注漿孔，6 為螺栓接頭。
具體實施例方式如圖1、2和3所示，一種空心勁芯漿固散體材料樁，由預(yù)制管樁(1)、漿固散體材料 (2)和漿液擴散區(qū)(3)組成，預(yù)制管樁(1)內(nèi)部充滿漿液(4)，預(yù)制管樁(1)樁壁留有注漿孔 (5)。本發(fā)明形成樁體直徑在500-700 mm，采用預(yù)制管樁(1)直徑為200-300 mm。一種空心勁芯漿固散體材料樁的施工方法，其施工步驟為第一步，成孔。漿固樁的成孔與一般鉆孔灌注樁的成孔過程要求基本一致。一般用鉆機成孔，自然造漿護壁，在孔壁不易保持的情況下，采用人工造漿護壁。在工程應(yīng)用中采用澎潤土加堿進行人工造漿護壁，泥漿的比重控制在一定的范圍內(nèi)。第二步，下放預(yù)制管樁(1)。預(yù)制管樁(1) 一般為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，在其樁壁上每相隔0. 2^0. 5 m的間距設(shè)置一組注漿孔(5)，并交錯布置，從樁壁側(cè)面看呈梅花形布置， 每個橫斷面設(shè)置2個或2個以上注漿孔(5)，各注漿孔(5)在橫截面上均勻布置，如若布置兩個，則對稱布置，若布置三個，則每孔相距120°圓心角，依次類推。注漿孔(5)的直徑為 0. 5^2 cm。預(yù)制管樁(1)可以為1根，也可以多根，視樁長而定，若為多根，兩根樁之間的連接接頭優(yōu)選采用由公、母口組成的螺栓接頭(6)連接(如圖4)，也可采用焊接連接方式固定。多段預(yù)制管樁(1)可一段一段連接后放入。第三步，安裝密封蓋并連接注漿機。密封蓋可采用鋼材制作，其直徑與預(yù)制管樁 (1)外直徑相等，密封蓋下部與預(yù)制管樁(1)頂部的接觸面設(shè)置橡膠圈，橡膠圈固定黏在密封蓋上。在預(yù)制管樁(1)頂部鋼箍上設(shè)置帶螺紋的螺栓孔，在密封蓋相應(yīng)位置也設(shè)置螺栓孔，采用螺栓將密封蓋固定在預(yù)制管樁(1)頂面。密封蓋中間開有孔洞，并且連接軟管與注漿泵連通。第四步，清水洗孔。借助注漿泵的壓力將清水注入孔洞中清洗孔洞。第五步，投放散體材料。將碎石、磚塊等建筑垃圾、鋼渣等直接投入樁孔中。在投放骨料過程中進行即邊投放骨料邊洗孔。在投放骨料的過程中，為防止骨料碰撞孔壁引起塌孔，設(shè)置專用投料導向器來引導骨料，其作用是防止其它雜物落入鉆孔中并使骨料垂直落入孔底。第六步，注漿。開啟注漿泵，則漿液經(jīng)軟管進入預(yù)制管樁(1)中間的腔體，并經(jīng)過注漿孔(5)進入到散體材料中，使散體材料固結(jié)形成漿固散體材料(2)。同時漿液滲入樁周土體形成漿液擴散區(qū)(3)，同時預(yù)制管樁(1)內(nèi)部充滿漿液(4)。漿液參數(shù)主要包括漿液的配合比，水灰比。漿固樁的注漿首先要使?jié){液充滿于孔內(nèi)骨料的空隙，以便固結(jié)成樁。其次一部分漿液向周圍土體擴散，對樁周土體進行注漿加固，提高天然地基土的強度?？梢砸宰{量來控制注漿過程。第七步，拆除密封蓋成樁。
權(quán)利要求
1.一種空心勁芯漿固散體材料樁，其技術(shù)特征在于樁體外周為漿固散體材料樁，樁體中心為小直徑預(yù)制混凝土管樁，預(yù)制混凝土管樁樁壁留有注漿孔，漿液通過空心混凝土樁中間的孔洞及注漿孔進入散體材料；外周散體材料通過水泥漿膠結(jié)凝固成整體；漿液在注漿壓力作用下滲入樁周土體，改善樁周土強度；漿液同時填滿混凝土樁中間的孔洞； 所述的預(yù)制混凝土管樁外徑為200 300 mm，壁厚為50 100 mm，樁壁縱截面上每隔 0. 2^0. 5 m留有注漿孔，注漿孔采用梅花形交錯分布；當樁長較長時，預(yù)制管樁采用多段連接而成，連接方式優(yōu)選螺栓連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心勁芯漿固散體材料樁，其特征在于預(yù)制混凝土管樁頂部安裝密封蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心勁芯漿固散體材料樁，其特征在于樁體填充的散體材料可以是碎石、砂，也可以是建筑磚瓦垃圾或者廢棄的鋼渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心勁芯漿固散體材料樁的施工方法，包括以下技術(shù)步驟(1)鉆機進入地基至設(shè)計深度成樁孔，樁孔中采用泥漿護壁；(2)在樁孔內(nèi)放入樁壁留有注漿孔的小直徑預(yù)制混凝土管樁，當管樁為多段時，采用螺栓連接后一段一段放入；(3)在管樁頂部安裝密封蓋，密封蓋通過軟管與注漿泵連接；(4)通過管樁樁壁的孔洞注入清水洗孔；(5)向樁孔內(nèi)投入散體材料；(6)由注漿泵通過管樁樁壁的孔洞向樁孔內(nèi)注入漿液；(7)漿液與骨料固結(jié)后成樁并滲入到樁周土體中，同時充滿管樁內(nèi)部的空腔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空心勁芯漿固散體材料樁及其施工方法。樁體外周為漿固散體材料樁，樁體中心為小直徑預(yù)制混凝土管樁，預(yù)制混凝土管樁樁壁每隔一定距離留有注漿孔，漿液通過混凝土管樁中間的孔洞及注漿孔進入散體材料；外周散體材料通過水泥漿膠結(jié)凝固成整體；漿液同時在注漿壓力作用下滲入樁周土體，改善樁周土強度；漿液同時填滿混凝土管樁中間的孔洞；預(yù)制管樁可采用多段通過螺栓連接。其施工方法包括成孔、放入管樁、安裝密封蓋和注漿泵、清水洗孔、投散體材料、注漿固結(jié)成樁等技術(shù)步驟。本發(fā)明施工工藝清晰，施工速度快，成樁效果好，承載力高，造價低，且充分利用資源、保護環(huán)境，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號E02D5/50GK102505684SQ20111034120
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者丁選明, 劉漢龍, 孔綱強, 陳育民 申請人:河海大學