组合式桩型结构及采用组合式桩型结构处理深基坑施工桩承载力不足的施工方法

摘要

本发明提供了一种组合式桩型结构及采用组合式桩型结构处理深基坑施工桩承载力不足的施工方法，涉及建筑技术领域，解决了现有技术中存在的采用现有方法处理深基坑施工桩承载力不足效果较差的技术问题，所述组合式桩型结构包括钢管桩、注浆管和钢管套，钢管桩的两侧均连接设置有注浆管；注浆管的底部区段设置为压降喷头，钢管套套设于压降喷头外侧，其底部封堵，钢管套与压降喷头之间形成容置腔；本发明钢管桩直接原位套打施工桩，不用改变承台位置及尺寸，通过注浆管对钢管桩周边注浆，加固土体，增强土体整体性，有效保证钢管桩承载力，相比较现有施工方案，操作便捷，社会和经济效果显著，符合高效节能绿色施工的要求，同时节约了施工成本。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种组合式桩型结构及采用组合式桩型结构处理深基坑施工桩承载力不足的施工方法。

背景技术

目前，传统的处理深基坑PHC管桩承载力不足及冒水冒砂的方式有：(1) 回填基坑进行重新打桩；(2)在基底施工钻孔灌注桩。第一种方法虽然可以处理PHC因冒水冒砂承载力不足的问题，但因为受原有PHC管桩的影响，补桩桩位不易布置，承台等均需要做相应变更。大型沉桩设备无法正常进入已开挖完成的深基坑，大型设备进出场费用高。原有桩由于冒砂程度不同，承载力大小不均且分布极不规律，原有桩对基础刚度的影响无法估计，基坑回填工程量大，施工工期长，即使能够重新补桩，但后期也存在承载力下降和冒水冒砂的风险。第二种方法成孔困难，承压水会在孔中上涌，成桩质量无保障，承载力无法保证，且过程中会产生大量泥浆，污染场地，深基坑中泥浆外运困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合式桩型结构及采用组合式桩型结构处理深基坑施工桩承载力不足的施工方法，以解决现有技术中存在的采用现有方法处理深基坑施工桩承载力不足效果较差的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果(注浆管底部区段设置有多个溢浆孔，用于注浆；溢浆孔设置为梅花型，提高注浆成功率，同时施工桩为PHC管桩时处理了由于冒水冒砂所造成的地基空洞，为保证钢管桩的承载力奠定基础；溢浆孔设置有单向阀，限定浆液流动方向，避免回流；压降喷头与钢管套围成容置腔，其内部填充发泡胶，一方面有效防止沉管过程中土体封堵压降喷头，另一方面注浆时，注浆管受压能够挤出发泡胶，不影响注浆效果；钢管套底部设置钢板堵头，钢板堵头底部设置加肋板，有助于注浆管随钢管桩沉入土体中；两注浆管下部区段分别位于钢管桩外侧和内侧，能够同时对钢管桩的内外土体进行加固，增加土体的整体性，提高土体与钢管桩间的摩阻力；注浆管设置有控制阀门，用于控制浆液注入等)；详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种组合式桩型结构，包括钢管桩、注浆管和钢管套，其中：所述钢管桩的两侧均连接设置有所述注浆管；所述注浆管的底部区段设置为压降喷头，所述钢管套套设于所述压降喷头外侧，所述钢管套底部封堵，所述钢管套与所述压降喷头之间形成容置腔。

优选地，所述注浆管的底部区段设置有多个溢浆孔，所述注浆管的底部区段形成所述压降喷头。

优选地，所述溢浆孔设置为梅花型。

优选地，所述溢浆孔的位置设置有单向阀。

优选地，所述压降喷头的底部与所述钢管套的底部之间存在空隙，所述压降喷头的外壁与所述钢管套的内壁围成所述容置腔。

优选地，所述容置腔内填充有发泡胶。

优选地，所述钢管套的底部设置有钢板堵头，所述钢板堵头的底部设置有加肋板。

优选地，所述钢管桩一侧的注浆管沿所述钢管桩轴向方向设置；所述钢管桩另一侧的注浆管包括依次连接的上部区段、折弯区段和下部区段，所述上部区段沿所述钢管桩轴向方向设置在所述钢管桩的外侧，所述折弯区段相对于所述钢管桩由外向内折弯，所述下部区段沿所述钢管桩轴向方向设置在所述钢管桩内侧。

优选地，所述注浆管的上部连接设置有控制阀门。

本发明提供的一种采用组合式桩型结构处理深基坑施工桩承载力不足的施工方法，至少包括以下步骤：

步骤一：确定需要处理施工桩的位置，在图纸中定位标出坐标，利用建模，模拟钢管桩套入施工桩的施工过程，检查套打钢管桩的实施可行性，确定拟打钢管桩坐标；

步骤二：沉桩前应掌握工程地质钻探资料、水文资料和打桩资料，必须处理地上及地下障碍物，平整场地，并应满足履带吊行走所需地面承载力，施工场地平整坚实，如表面开挖则需回填碎石压实，满足履带吊正常运行；

步骤三：利用免共振液压振动锤沉锤将注浆管随钢管桩一起原位套打需处理的施工桩，直至将钢管桩沉入设计标高，桩终止锤击的控制应视桩端土质而定，一般情况在以控制桩端设计标高为主，贯入度为辅。

步骤四：待沉桩完成后，先用高压水进行开塞，首先进行钢管桩内侧注水泥浆，水泥浆通过注浆管和钢管套之间的空隙压入土体中，填充由冒水冒砂形成的土体空隙，待注浆量达到设计值即可停止注浆，然后再进行钢管桩外侧注浆，注浆压力控制在1.5-2.5MPa，浆液流速为不大于45L/min。

步骤五：注浆完成后，进行试桩检测，试桩合格后方可进行下步施工。

本发明提供的一种组合式桩型结构及采用组合式桩型结构处理深基坑施工桩承载力不足的施工方法至少具有以下有益效果：

1、本发明中的钢管桩直接原位套打PHC管桩，不用改变承台位置及尺寸，涉及图纸变更少；

2、本发明通过采用免共振液压振动锤沉压钢管桩与桩端后注浆的组合方式，克服了大型设备无法进入深基坑底部，施工过程噪声小、方便快捷；

3、本发明钢管桩注浆利用液压原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定良好的“结石体”，有效提高了钢管桩的承载力，同时施工桩为PHC管桩时能够有效降低冒水冒砂的风险。

4、本发明施工速度快，机械化程度高，减少深基坑暴露时间，降低支护结构失效的风险，相比较现有其他施工方案，具有可实施性，操作便捷，有效的缩短了施工工期，社会和经济效果显著，符合高效节能绿色的施工要求，同时节约了施工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明钢管桩注浆结构示意图；

图2是本发明钢管桩注浆结构剖视图；

图3是本发明钢管桩及注浆喷头平面图；

图4是本发明图2的A部放大图。

附图标记

1、钢管桩；2、注浆管；21、压降喷头；211、溢浆孔；212、单向阀；22、钢板堵头；23、加肋板；3、钢管套；31、容置腔；4、控制阀门；5、施工桩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本发明提供了一种处理深基坑施工桩承载力不足的组合式桩型结构，如图 1和图2所示，所述组合式桩型结构包括钢管桩1、注浆管2和钢管套3，钢管桩1的两侧均连接设置有注浆管2；注浆管2的底部区段设置为压降喷头21，钢管套3套设于压降喷头21外侧，钢管套3底部封堵，钢管套3与压降喷头 21之间形成容置腔31。

以施工桩5为PHC管桩为例，在使用的过程中，首先绘制现场承载力不足施工桩5的位置，通过验算确定钢管桩1的打入深度，之后将注浆管2随钢管桩1共同压入至土体中，通过施压水疏通注浆管2，之后把浆液均匀注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间的水分和空气后占据其位置，使原来松散的土粒或裂隙胶接呈一个整体，形成一个结构性、轻度大、防水性好和化学稳定良好的“结石体”，有效提高承载力，能够有效降低PHC管桩冒水冒砂的风险。

实施例2：

实施例2建立在实施例1的基础上：

如图4所示，注浆管2在底部20-30cm区段处设置有多个溢浆孔211，以形成压降喷头21；溢浆孔211设置为梅花型；溢浆孔211的位置设置有单向阀 212，单向阀212控制浆液单向流动。

可选地，单向阀212可以采用橡胶或者其他弹性材料。

作为可选地实施方式，如图4所示，压降喷头21的底部与钢管套3的底部之间存在空隙，压降喷头21的外壁与钢管套3的内壁围成容置腔31，容置腔31内填充有发泡胶。

采用新型压降喷头21配合填充有发泡胶的钢管套3，能够有效解决注浆管 2在土体经过振动密实后堵塞溢浆孔211的技术难题，提高注浆的成功率，通过能够处理PHC管桩冒水冒砂造成的地基空洞，为保证钢管桩1的承载力奠定了基础。

作为可选地实施方式，如图3和图4所示，钢管套3的底部设置有钢板堵头22，钢板堵头22的底部垂直设置有两个加肋板23，有助于注浆管2随钢管桩1一起沉入土体中。

作为可选地实施方式，如图2所示，钢管桩1一侧的注浆管2沿钢管桩1 的轴向方向设置，其底部距离钢管桩1底部的距离为50cm。

钢管桩1另一侧的注浆管2，其包括一次连接的上部区段、折弯区段和下部区段，所述上部区段沿钢管桩1轴向方向设置，位于钢管桩1外侧，所述折弯区段在距离钢管桩1底部1.5m处由外向内折弯，所述下部区段沿钢管桩1 轴向方向设置于钢管桩1的内侧，其底部距离钢管桩1底部的距离为50cm。

作为可选地实施方式，注浆管2的上部连接设置有控制阀门4，用于注浆压力、浆液流速和流量的控制。

作为可选地实施方式，钢管桩1与注浆管2焊接；钢管桩1与钢管套3焊接。

实施例3：

实施例3建立在实施例2的基础上：

以施工桩5为PHC管桩为例，所述采用组合式桩型结构处理深基坑施工桩承载力不足的施工方法，至少包括以下步骤：

步骤一：确定需要处理PHC管桩的位置，在CAD图纸中定位标出坐标，利用BIM建模，模拟钢管桩1套入PHC管桩的施工过程，检查套打钢管桩1 实施可行性，确定拟打钢管桩1坐标；

步骤二：沉桩前应掌握工程地质钻探资料、水文资料和打桩资料，必须处理地上及地下障碍物，平整场地，并应满足履带吊行走所需地面承载力，施工场地平整坚实，如表面开挖则需回填碎石压实，满足履带吊正常运行；

步骤三：利用免共振液压振动锤沉锤将注浆管2随钢管桩1一起原位套打需处理的PHC管桩，直至将钢管桩1沉入设计标高，桩终止锤击的控制应视桩端土质而定，一般情况在以控制桩端设计标高为主，贯入度为辅。

步骤四：待沉桩完成后，先用高压水(8.0MPa)进行开塞，首先进行钢管桩1内侧注水泥浆，水泥浆通过注浆管2和钢管套3之间的空隙压入土体中，填充由冒水冒砂形成的空隙，待注浆量达到设计值即可停止注浆，然后再进行钢管桩1外侧注浆，注浆压力控制在1.5-2.5MPa以内，浆液流速不大于45L/min。

步骤五：注浆完成后，进行试桩检测，试桩合格后方可进行下步施工。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。