排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩及其施工方法。桩身开孔的预制裙式管桩桩身侧壁上沿桩轴向间隔开有多圈矩形通孔结构，多圈矩形通孔结构包括沿桩身周向间隔均布的矩形通孔，矩形通孔顶部铰接安装有预制混凝土块，预制裙式管桩外部套有土工织物。将管桩静压植入土体中；桩周土中水经过土工织物和间隙渗透进入内管后排出；将预制混凝土块向外展开角度，二次压打使得张角扩大；灌入碎石等填料并压实，待平整后可回填碎石垫层及格栅或设置桩承台。本发明专利技术该桩通过排水增大桩周摩阻力，展开混凝土块提供侧向支撑力，可大大提高竖向承载力，有效减小桩体沉降量，可适用于复杂地质条件下的地基处理，二次压打后可作为工程桩，施工无噪音和泥浆污染并且对地面扰动小。

【技术实现步骤摘要】
排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩及其施工方法
本专利技术属于一种管桩及其施工方法，特别涉及土木工程施工
的一种排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩及其施工方法。
技术介绍
随着工程建设规模和范围的不断扩大，相应的工程地质条件越来越复杂。例如东部沿海地区软弱土的地基处理、围海填筑工程中地基处理以及高速铁路的地基处理等。这些地基处理工程中前两种为软土地基，常规的地基加固得到的地基承载力难以达到要求；后一种为要求地基沉降很小的特殊工程。在这些复杂条件下的地基处理中，桩基技术是必不可少的。传统的柔性桩复合地基虽然造价低廉但是桩身强度低，加固深度有限，沉降控制和承载力也很难达到要求；刚性桩虽然桩身强度高，加固深度大但若控制沉降，需加大深度和桩径，从而大大的增大地基处理的成本；而新开发的现浇混凝土大直径管桩(PCC桩)虽然结合了以上两种桩的优点，但是又存在承载能力有限，沉降控制有限且施工过程产生泥浆污染等缺点。因此，开发一种能够批量生产且极大提高桩基承载力并且能有效控制沉降的预制裙式管桩及其施工方法具有重要的意义。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的是提供了一种排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩及其施工方法，通过排水固结提升桩周土体摩阻力，通过增设桩身混凝土块斜支撑提供侧向支撑力，从而能够实现极大提高桩基承载力以及控制沉降的目的。本专利技术提出所采用的技术方案如下：一、一种能排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩：桩身开孔的预制裙式管桩桩身侧壁上沿桩轴向间隔开有多圈矩形通孔结构，多圈矩形通孔结构包括沿桩身周向间隔均布的至少一对矩形通孔，矩形通孔顶部铰接安装有提供侧向支撑力的预制混凝土块，预制混凝土块与矩形通孔四周留有间隙以便排水；预制裙式管桩外部套有用于减小摩擦的土工织物。所述的不同多圈矩形通孔结构中的矩形通孔位置错位分布，每圈中矩形通孔以圆心为对称点沿周向对称设置。所述的矩形通孔顶部嵌固有沿周向的套筒，套筒内装有圆柱转芯体，圆柱转芯体底部通过连接板与预制混凝土块固定刚性连接，预制混凝土块通过圆柱转芯体与套筒的铰接实现与预制裙式管桩的铰接。所述的矩形通孔沿预制裙式管桩的桩长方向为长边。所述的预制混凝土块为矩形，厚度等于预制裙式管桩桩身的厚度，内外表面曲率与预制裙式管桩桩身内外侧壁的曲率相同。所述预制裙式管桩的桩尖采用预制混凝土桩尖。所述的套筒、圆柱转芯体和连接板均采用钢制材料。当外力作用于预制混凝土块，圆柱转芯体转动带动预制混凝土块由内置于矩形通孔中向外张开一定的角度，并且铰接结构中的钢制结构需进行防锈处理。二、一种能排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩的施工方法：第一步：将权利要求1～7任一所述管桩通过静压方式植入土体中；第二步：桩周土土体中的水经过土工织物由预制混凝土块四周与矩形通孔的间隙渗透进入预制裙式管桩的内管后进行排水；第三步：排水固结后，通过挤扩装置将矩形通孔内铰接的预制混凝土块向外展开角度，再二次压打预制裙式管桩，使得预制混凝土块向外展开的张角扩大直到预设最大值；第四步：从预制裙式管桩顶部向内管继续灌入碎石等填料并压实，待平整后回填碎石垫层及格栅或设置桩承台。所述的回填后顶层格栅的高度与设计标高相同。本专利技术为预制管桩，其复合地基承载力计算一般根据一定的原则叠加桩体承载力和桩间土承载力得到。桩身的质量可以保证，施工无噪音和泥浆污染并且对地面扰动小。综上所述，本专利技术具有如下优点及功效：采用本专利技术加固的复合地基的优势在于它在承载力和沉降方面的改善，即本专利技术桩体加固的复合地基的极限承载力比普通的桩体复合地基的极限承载力有大幅度的提高，沉降也将有效的减小，主要表现在以下几个方面：(1)预制裙式管桩的排水功能可以加速管桩外侧土体(尤其是软黏土)的排水固结，桩间土抗剪强度提高，使桩间土承载力得到提高。(2)预制裙式管桩的斜支撑打开的过程对桩间土有挤密作用，可进一步提高桩间土的承载力。(3)预制混凝土块斜支撑展开后，管桩二次压打下降过程中，桩间土对斜支撑产生竖向反力，将极大的提高预制裙式管桩的承载力。(4)桩间土体的改善，预制管桩外侧摩阻力将增大，并且预制管桩内管中回填并压实的碎石料也将在桩内侧产生附加摩阻力，从而提高预制裙式管桩的承载力。(5)预制裙式管桩桩身斜支撑提供侧向支撑力可有效减小桩体中轴力，从而有效的减小桩体压缩量和桩尖刺入量，最终将大幅的减小桩顶沉降量。附图说明图1是本专利技术预制裙式管桩整体结构示意图。图2是图1局部铰接结构放大图。图3是图1中一对矩形通孔情况下A-A剖面图。图4是图1中B，C线间的桩结构局部正视图。图5是预制裙式管桩植入后排水过程示意图。图6是挤扩装置在管桩内推出铰接混凝土块示意图。图7是预制裙式管桩回填碎石料并施做垫层及格栅后的复合地基示意图。图中：1、预制裙式管桩，2、铰接结构，3、预制混凝土块，4、矩形通孔，5、土工织物，6、桩周土，7、吊装机械，8、挤扩装置，9、碎石垫层及格栅，10、套筒，11、圆柱转芯体，12、连接板，13、预制混凝土块桩尖。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术在桩身开孔的预制裙式管桩1桩身侧壁上沿桩轴向间隔开有多圈矩形通孔结构，多圈矩形通孔结构包括沿桩身周向间隔均布的至少一对矩形通孔4，矩形通孔4顶部通过铰接结构2铰接安装提供侧向支撑力的预制混凝土块3，预制混凝土块3与矩形通孔4四周留有间隙以便排水；预制裙式管桩外部套有用于减小摩擦的土工织物5以便于桩的植入和反滤排水。如图3所示，具体实施中的不同多圈矩形通孔结构中的矩形通孔4位置错位分布，每圈中矩形通孔4以预制裙式管桩1圆心为对称点沿周向对称设置。每圈中矩形通孔4的数量和矩形通孔结构的圈数可根据具体需求而定。铰接结构2处如图2、4所示，矩形通孔4顶部嵌固有沿周向的套筒10，套筒10内装有圆柱转芯体11，圆柱转芯体11底部通过连接板12与预制混凝土块3固定刚性连接，预制混凝土块3通过圆柱转芯体11与套筒10的铰接实现与预制裙式管桩1的铰接。如图4所示，矩形通孔4沿预制裙式管桩1的桩长方向为长边，以保证支撑力。预制混凝土块3为矩形，厚度等于预制裙式管桩1桩身的厚度，内外表面曲率与预制裙式管桩1桩身内外侧壁的曲率相同。预制裙式管桩1的桩尖采用预制混凝土桩尖13，使内管处于封闭状态，以便于抽出渗透到内管的孔隙水。套筒10、圆柱转芯体11和连接板12均采用钢制材料。当外力作用于预制混凝土块3，圆柱转芯体11转动带动预制混凝土块3由内置于矩形通孔4中向外张开一定的角度。本专利技术在桩身开孔，孔内铰接预制混凝土块，桩身套土工织物，桩侧排水可以改善土体，伸出混凝土块可以提供侧向支撑力，并且其施工方法不同于一般的预制管桩施工。采用本专利技术在施工过程中将预制裙式管桩先套上特制土工织物减少桩侧摩阻力，有利于管桩植入土中；待排水固结一段时间后通过挤扩装置将铰接在矩形通孔内的预制混凝土块推出刺入桩周土中一定的角度，这样可以为预制桩提供很大的侧向支撑力，并且可以减小预制桩的沉降量。最后管桩内部的回填也将增加桩侧摩阻力。综合这些因素，该种桩的承载力将大大增加，并且也会有效的减小沉降量。本专利技术的原理如下：预制裙式管桩、垫层、外侧桩周土、桩内侧碎石料相互作用构成刚性桩复合地基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩，其特征在于：桩身开孔的预制裙式管桩(1)桩身侧壁上沿桩轴向间隔开有多圈矩形通孔结构，多圈矩形通孔结构包括沿桩身周向间隔均布的至少一对矩形通孔(4)，矩形通孔(4)顶部铰接安装有提供侧向支撑力的预制混凝土块(3)，预制混凝土块(3)与矩形通孔(4)四周留有间隙以便排水；预制裙式管桩外部套有用于减小摩擦的土工织物(5)。

【技术特征摘要】
1.一种能排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩，其特征在于：桩身开孔的预制裙式管桩(1)桩身侧壁上沿桩轴向间隔开有多圈矩形通孔结构，多圈矩形通孔结构包括沿桩身周向间隔均布的至少一对矩形通孔(4)，矩形通孔(4)顶部铰接安装有提供侧向支撑力的预制混凝土块(3)，预制混凝土块(3)与矩形通孔(4)四周留有间隙以便排水；预制裙式管桩外部套有用于减小摩擦的土工织物(5)；所述的矩形通孔(4)顶部嵌固有沿周向的套筒(10)，套筒(10)内装有圆柱转芯体(11)，圆柱转芯体(11)底部通过连接板(12)与预制混凝土块(3)固定刚性连接，预制混凝土块(3)通过圆柱转芯体(11)与套筒(10)的铰接实现与预制裙式管桩(1)的铰接。2.根据权利要求1所述的一种能排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩，其特征在于：不同多圈矩形通孔结构中的矩形通孔(4)位置错位分布，每圈的各个矩形通孔以预制裙式管桩(1)的圆心为对称中心沿周向对称设置。3.根据权利要求1所述的一种能排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩，其特征在于：所述的矩形通孔(4)沿预制裙式管桩(1)的桩长方向为长边。4.根据权利要求1所述的一种能排水并且增设桩身斜支撑的预制裙式管桩，其特征在于：所述的预制混凝土块(3)为矩形...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐晓武，李姣阳，周力沛，陆韬羽，张超，甘鹏路，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33