一种用于填海筑岛能排水的多功能管桩的施工装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于填海筑岛能排水的多功能管桩的施工装置。预制管桩桩身侧面开孔，外侧包裹土工织物，通过液压内胆膨缩带动上活塞沿导柱上下升降移动，带动铰联组件弯折运动；上活塞和下活塞之间设置有导柱和铰联组件，铰联组件装于导柱上；浆料经注浆口进入上球铰内部，再经上联动管后进入中球铰内部从喷嘴喷出。本实用新型专利技术具有提高桩基承载力，抗拔，抗侧等功能，有效提高桩基承载力；并节约经费，提高施工效率，满足快速成岛需求，有效实现对填筑土层不均匀沉降的控制。

A Multifunctional Pipe Pile Construction Device for Island Reclamation and Drainage

The utility model discloses a construction device of a multifunctional pipe pile used for reclamation and island drainage. The side of prefabricated pipe pile is perforated, and the outside is wrapped with geotextile. The upper piston is driven to move up and down along the guide pillar by the expansion and contraction of the hydraulic inner liner, which drives the bending motion of the hinged component. A guide pillar and hinged component are arranged between the upper piston and the lower piston, and the hinged component is installed on the guide pillar. The slurry enters the inner part of the upper ball hinge through the grouting port, and then enters the inner part of the middle ball hinge through the upper linkage pipe and sprays from the nozzle. Out. The utility model has the functions of improving the bearing capacity of pile foundation, uplift resistance and lateral resistance, effectively improving the bearing capacity of pile foundation, saving funds, improving construction efficiency, meeting the needs of rapid island formation, and effectively realizing the control of uneven settlement of filling soil layer.

【技术实现步骤摘要】
一种用于填海筑岛能排水的多功能管桩的施工装置
本技术涉及一种管桩施工装置，涉及土木工程施工
的一种用于填海筑岛能排水的多功能管桩的施工装置，可针对不同的工程状况，达到加速土体固结并提，填筑基础承载力，抗拔，抗侧等的效果并可有效控制填筑土层的不均匀沉降。
技术介绍
目前随着我国经济建设的高速发展，东部发达沿海地区土地资源有限，同时人民对于居住环境的需求日益增长，填海筑岛工程例如滨海新城区，大型港口，新机场，高速铁路等工程建设进入了高速发展阶段。目前，环渤海湾经济带，长江三角洲，珠江三角洲等处于软弱土环境的区域呈现出对于填海筑岛的极大的需求。填海筑岛中将对近海区域的填筑和填筑土层的排水固结完成，使得填筑的人工岛具有一定的承载力同时可以快速高效进行后续施工建设。目前填海筑岛的施工方法主要由吹砂填海，挖山填海，吹砂与挖山填海混合型三种类型。其中挖山填海具有以下特点：(1)填筑基础结构疏松，(2)对自然环境破坏大，污染较高；吹砂填海具有以下特点：(1)承载力较低，(2)自重固结时间长，(3)填筑费用高。现常用的桩基复合地基来加固填筑土层特点如下：(1)土层的承载力有一定的提升，(2)自重固结时间长，一般约为2-3年，可能产生较大的沉降，不适合工程建设快速开发的需求，(4)由于近海大陆架土层性质不一，极易产生填筑后的不均匀沉降，不利于后续例如高层建筑，大型机场的施工，会产生差异沉降引起房屋开裂，机场飞机起降的影响；排水固结法采用塑料排水板作为竖向排水体，再采用堆载预压、真空预压或二者结合的方法对土层进行排水固结具有以下特点：(1)可以做到对土体的排水固结，但无法大幅提升土体的承载力，(2)无法伴随土体填筑的过程同步完成，工期较长，(3)排水固结具有均一性，无法完成调节局部地区的差异沉降。填海筑岛的工程状况较为复杂，目前的地基处理方法的改善目的都较为单一，无法同时满足承载力，抗拔，抗侧等多种需求。因此开发一种能够批量生产且同时具有快速完成土体排水固结与同时满足提高填筑土体承载力，抗拔，抗侧等需求的多功能预制管桩及其施工方法具有重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的是提供了一种用于填海筑岛能排水的多功能管桩的施工装置及施工方法，能快速完成土体排水固结，同时能满足提高填筑土体承载力，抗拔，抗侧等需求，从而能够实现有效提高桩基承载力以及施工效率的目的。本技术采用的技术方案是：本技术施工装置包括预制管桩和注浆机，预制管桩桩身侧面开孔，外侧包裹土工织物用于排水，通过注浆机向预制管桩进行压力注浆。所述的注浆机包括主管、上活塞、下活塞、导柱和铰联组件，下活塞固定在主管顶端，上活塞布置在下活塞上方，在上活塞的中心开通孔，通孔连接液压设备，上活塞和下活塞之间连接液压内胆；液压内胆为可膨胀收缩结构，通过液压内胆的膨胀和收缩带动上活塞沿导柱上下升降移动，进而带动铰联组件弯折运动。上活塞和下活塞之间设置有多根导柱和多个铰联组件，导柱和铰联组件的数量相同，铰联组件装于导柱上；铰联组件包括上球铰、下球铰、上联动管、下联动管和中球铰，上联动管顶端经上球铰与上活塞边缘铰接，上联动管底端经中球铰与下联动管形成铰接，下联动管经下球铰与下活塞边缘铰接；上球铰、上联动管和中球铰均为中空结构且相通，上球铰设有注浆口，中球铰设有喷嘴，浆料经注浆口进入上球铰内部，再经上联动管后进入中球铰内部，最后从喷嘴喷出。所述的注浆机置于用于填海筑岛的预制管桩中。多根导柱和多个铰联组件均沿周向均布布置在上活塞和下活塞之间。多根所述导柱底端固定到主管顶端上，并位于上活塞和下活塞的外围。所述导柱上开有竖直的条形槽，上球铰与条形槽相嵌连接，使得上球铰沿条形槽移动。所述的喷嘴结构为可调节喷头，主要通过螺纹球连接通用喷头或者实心锥形喷头构成，螺纹球球铰接于螺栓支座。本技术的注浆材料为水泥土与混凝土浆。本技术具体施工的填筑与排水均为分层进行，填土为一层砂性土，一层软土，减少了砂土的用量，节约了填筑费用，同时软土可从近海区域取得，更经济环保。排水可与填筑同时分层进行，大大减少了固结时间，可将常用方法的固结时间由2-3年缩短至一半，满足快速筑岛的要求，也满足了工程建设快速开发投入使用的需求。通过对真空泵的负压压强大小及抽真空的速率控制，可以实现对不同区域沉降量的精准控制，减少由于海底软土性质不均匀带来的差异沉降，有利于后续房屋建筑与大型设施的开发和控制由差异沉降造成的建筑物开裂。作为软弱土地基处理复合地基的现有桩基，一般以摩擦桩为主，单桩承载力以桩侧摩阻力为主。本技术提出的用于填海筑岛的能排水的预制管桩，注浆液通过预制管桩外侧开孔溢出后形成外部加固区，提高了桩侧的表面积，增加了桩侧摩阻力，同时注浆液溢出后加固了桩周土，提高了桩基的整体承载力。此外，采用本技术在施工过程中将预制管桩预先包裹特制的土工织物以减少桩周摩擦阻力使得其可以采取较小的压桩力将管桩植入土中，通过预制管桩外侧的开孔连接真空泵，可以同时完成地基的分步填筑和分步排水，在全部填筑土体完成排水固结后，从管桩内部将桩外侧包裹的土工织物刺破，进行不同角度的压力注浆，使得桩基满足不同的工程状况。本技术可以加快完成对填筑土体的排水固结，可以同时完成填土与对已填土体的排水固结，针对不同工程需要，实现提高地基承载力，抗拔，抗侧等多种功能。综上所述，本技术具有如下优点及功效：本技术用低压桩力施工进行桩基植入；填筑与排水均为分层进行，填土为一层砂性土，一层软土，减少了砂土的用量，节约了填筑费用，同时软土可从近海区域取得，更经济环保。本技术预制管桩外侧的开孔连接真空泵，可以同时完成填土与对已填土体的排水固结，提高施工效率，大大减少了固结时间，可将常用方法的固结时间由2-3年缩短至一半，满足快速筑岛的要求，也满足了工程建设快速开发投入使用的需求。本技术通过对真空泵的负压压强大小及抽真空的速率控制，可以实现对不同区域沉降量的精准控制，减少由于海底软土性质不均匀带来的差异沉降，有利于后续房屋建筑与大型设施的开发和控制由差异沉降造成的建筑物开裂。本技术在对预制管桩进行压力注浆后注浆液通过预制管桩外侧开孔溢出后形成外部加固区，提高了桩侧的表面积，增加了桩侧摩阻力，注浆液从开孔向外注浆的角度不同分别对应不同的功能：当向下部注浆时，形成向下根状的加固区，可以提升桩基的整体承载力；向上部注浆，形成向上根状的加固区，可以提高桩基的抗拔力；采用实心锥形喷嘴注浆时，形成锥形加固区，可以提高桩周土的承载力，抗侧能力增强本技术的注浆机可实现循环利用，高效且经济环保；施工速度快周期短，有利于后续施工及开发的快速展开，适合快速填海筑岛工程。附图说明图1是预制管桩内注浆机收缩状态的竖剖图；图2是预制管桩内注浆机收缩状态的俯视图；图3是预制管桩内注浆机扩张状态的竖剖图；图4是预制管桩内注浆机扩张状态的俯视图；图5是预制管桩内注浆机扩张状态1-1的俯视图；图6a是普通喷头向上45°喷射的示意图；图6b是普通喷头向下135°喷射的示意图；图7是实心锥形喷头进行喷射的示意图；图8是预制管桩在填筑过程中排水过程示意图；图9是预制管桩外侧包裹的土工织物刺破后进行压力注浆的示意图；图10是注浆回填完成后管桩开孔外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于填海筑岛能排水的多功能管桩的施工装置，其特征在于：包括预制管桩(13)和注浆机，预制管桩(13)桩身侧面开孔，外侧包裹土工织物(14)用于排水，通过注浆机向预制管桩(13)进行压力注浆。

【技术特征摘要】
1.一种用于填海筑岛能排水的多功能管桩的施工装置，其特征在于：包括预制管桩(13)和注浆机，预制管桩(13)桩身侧面开孔，外侧包裹土工织物(14)用于排水，通过注浆机向预制管桩(13)进行压力注浆。2.根据权利要求1所述的一种用于填海筑岛能排水的多功能管桩的施工装置，其特征在于：所述的注浆机(21)包括主管(11)、上活塞(3)、下活塞(10)、导柱(12)和铰联组件，下活塞(10)固定在主管(11)顶端，上活塞(3)布置在下活塞(10)上方，在上活塞(3)的中心开通孔，通孔连接液压设备(2)，上活塞(3)和下活塞(10)之间连接液压内胆(4)；液压内胆(4)为可膨胀收缩结构，通过液压内胆(4)的膨胀和收缩带动上活塞(3)沿导柱上下升降移动，进而带动铰联组件弯折运动；上活塞(3)和下活塞(10)之间设置有多根导柱(12)和多个铰联组件，导柱(12)和铰联组件的数量相同，铰联组件装于导柱(12)上；铰联组件包括上球铰(5)、下球铰(9)、上联动管(6)、下联动管(8)和中球铰(7)，上联动管(6)顶端经上球铰(5)与上活塞(3)边缘铰接，上联动管(6)底端经中球铰(7)与下联动管(8)形成铰接，下联动管(8)经下球铰(9)与下活塞(10)边缘铰接；上球铰(...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐晓武，梁家馨，杨晓秋，李嘉诚，俞悦，唐佳洁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33