專利名稱：帶孔波紋塑料套管粒料注漿樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種處理軟土地基的樁型，特別涉及一種帶孔波紋塑料套管粒料注 漿樁。
背景技術(shù)：
目前，在高速公路、高速鐵路、市政、機(jī)場(chǎng)等工程中，樁式路堤已成為一種普遍的 地基處理方法。在本實(shí)用新型發(fā)明以前，路堤樁以水泥土攪拌樁等柔性樁和振動(dòng)沉管灌 注樁、預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔灌注樁等剛性樁為主。同時(shí)在本技術(shù)發(fā)明之前， 一種帶塑料套 管的現(xiàn)澆混凝土樁、散體材料樁、碎石注槳樁等，在合適的地質(zhì)條件和工程背景下，正 在逐步推廣應(yīng)用之中。
水泥土攪拌樁(包括漿噴樁和粉噴樁)屬柔性樁，樁體強(qiáng)度低，造價(jià)省，但施工質(zhì) 量不易控制，常規(guī)方法處理深度有限而不能用于軟基較深厚的地段；振動(dòng)沉管現(xiàn)澆混凝 土樁其造價(jià)要少于預(yù)制樁，但振動(dòng)沉管混凝土樁由于振動(dòng)施工過程中對(duì)周圍樁體影響大， 易出現(xiàn)斷樁、質(zhì)量不易控制和檢測(cè)困難、充盈系數(shù)有時(shí)過大、對(duì)周圍建筑物影響大等； 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁由于質(zhì)量極易控制和檢測(cè)，加固效果好，不會(huì)出現(xiàn)斷樁等質(zhì)量問題， 但是往往是造價(jià)相當(dāng)昂貴，同時(shí)高強(qiáng)度的樁作為路堤樁使用時(shí)其樁體強(qiáng)度方面存在著很 大浪費(fèi)；注漿樁沒有泥皮沉渣等問題但施工費(fèi)用高、除泥漿處理導(dǎo)致環(huán)境污染等問題之 外，還存在著碎石不易洗干凈，在砂石夾層的地基中浪費(fèi)材料、注漿不均勻等缺點(diǎn)；塑 料套管混凝土樁樁徑小，擠土作用小，不會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)擠土而斷樁，且對(duì)周圍環(huán)境影響小、 施工靈活快速、對(duì)場(chǎng)地要求低，且其樁身質(zhì)量易于檢査、控制，混凝土用量可控且澆注 質(zhì)量不受外界影響。塑料套管混凝土樁施工采用的是外大直徑鋼沉管內(nèi)套小直徑塑料管 以及擴(kuò)大樁尖的方法成樁的，這就使得單根樁剛打設(shè)沉管拔出后存在著對(duì)樁周土擾動(dòng)大、 樁周土不能及時(shí)回?cái)D的情況，樁周土強(qiáng)度需要一定的時(shí)間才能恢復(fù)，樁側(cè)摩阻力也需要 在擠土效應(yīng)以及上部荷載的作用下才能充分發(fā)揮，但實(shí)際工程施工時(shí)，由于工期限制， 往往28天就需要做靜載試驗(yàn)，這時(shí)承載力往往較低，有時(shí)僅能反映樁端的承載力(樁側(cè) 承載力這時(shí)尚不能充分發(fā)揮)，不能完全反映長(zhǎng)期工作條件下的實(shí)際承載力情況，試驗(yàn)表 明90天的承載力就要比28天的承載力高出20~30%左右。但由于對(duì)實(shí)際荷載長(zhǎng)期工作條 件下的承載力檢測(cè)不方便，缺乏這方面的承載力大量數(shù)據(jù)，因此為了安全起見設(shè)計(jì)時(shí)往 往采用28天的承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得大部分工程設(shè)計(jì)時(shí)仍然比較保守進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了使軟土地基處理的方式更加多元化，適合不同地區(qū)不同工況下的選擇，需要尋
求新的處理方式并克服上述一些缺陷，充分發(fā)揮地基加固樁的承載性能。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶孔波紋塑料套管粒料注漿樁，該樁型能提高打設(shè) 效率、速度、質(zhì)量且適合國(guó)內(nèi)使用的軟土地基處理的樁型。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種帶孔波紋塑料套管粒料注漿樁，其特征在于它是由樁帽l、波紋塑料套管2、 土 工布或?yàn)V布3、套管接頭5、漿固粒料樁體6、樁尖9所構(gòu)成，其中波紋塑料套管2的頂 部與樁帽1固定連接，底部與樁尖9固定連接，波紋塑料套管2的管壁上有開孔4，每節(jié) 波紋塑料套管2用塑料套管接頭5固定連接，波紋塑料套管2外包土工布或?yàn)V布3，波紋 塑料套管2內(nèi)投放粒料并進(jìn)行注漿，形成漿固粒料樁體6，在樁體外周為漿液擴(kuò)散區(qū)7， 或者在注漿壓力下土工布或?yàn)V布3向外突出膨脹，形成羅盤狀8的糖葫蘆樁身。
所述樁尖9為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，呈圓錐形，上部中央設(shè)有PVC材料制成的套管插口 11，將波紋塑料套管2的下部插入套管插口 11中，并用PVC粘結(jié)劑膠粘固定連接，在套 管插口 11的外周設(shè)有一個(gè)凹形圓環(huán)12或者設(shè)一個(gè)臺(tái)階形的平臺(tái)13。
上述的粒料為碎石、砂爍、粉煤灰、建筑碎石塊、建筑垃圾或鋼渣。
一種帶孔波紋塑料套管粒料注漿樁的成樁施工方法，其特征在于成樁施工步驟如下
1) 用專用模具預(yù)制圓錐形混凝土樁尖9;
2) 按設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，將波紋塑料套管2用套管接頭5連接至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，在套管壁上開孔4， 在開孔處用土工布或?yàn)V布3包裹牢固；
3) 將波紋塑料套管2的下端插入樁尖9的套管插口 11中牢固連接，形成上部開口的 半封閉空間；
4) 提升打設(shè)機(jī)的沉管口，用繩子將上述連接好樁尖9的帶孔塑料套管2插入沉管中， 沉管的下端插入樁尖9的凹形圓環(huán)12或擱置在平臺(tái)13上；
5) 開啟打設(shè)機(jī)，對(duì)準(zhǔn)樁位，將波紋塑料套管2和樁尖9 一并打入設(shè)計(jì)樁深，然后上 拔沉管，或套管內(nèi)部注水后上拔沉管，波紋塑料套管2和樁尖9留在地基內(nèi)；
6) 將注漿管10置于波紋塑料套管2中，并投放粒料；
7) 注水泥漿或水泥砂漿至樁頂端有漿液冒出后，開始拔注漿管IO，邊拔管邊注漿， 并補(bǔ)填粒料，漿液滲透形成漿固粒料樁體6;
8) 在注漿壓力下，包裹在波紋塑料套管2周圍的土工布或?yàn)V布3被沖開，漿液向樁 體周圍的土體滲透形成漿液擴(kuò)散區(qū)7，或者土工布或?yàn)V布3未被沖開，而是在壓力 作用下，土工布或?yàn)V布3向外突出膨脹，形成類似羅盤狀8的糖葫蘆樁身；
49)在樁身頂端放置樁帽模具，現(xiàn)場(chǎng)澆注樁帽，待樁身及樁帽混凝土達(dá)干固強(qiáng)度后， 鋪加筋材料及砂石墊層，形成復(fù)合地基。
本實(shí)用新型樁身可采用內(nèi)外均是波紋的單壁PVC塑料套管或其他塑料套管，套 管材料廉價(jià)，并可有一定的彎曲度，因此可方便的插入打設(shè)機(jī)沉管內(nèi)打設(shè)，可以滿 足先將塑料套管全部打設(shè)完畢再進(jìn)行投石注水泥漿或水泥砂漿等工序，提高施工效 率、節(jié)約工程造價(jià)。同時(shí)，使用單壁波紋塑料套管，套管內(nèi)注漿與粒料膠結(jié)形成的 膠結(jié)樁體與套管咬合緊密，加大了樁與土體的接觸摩擦力，提高了樁的承載力，充 分發(fā)揮了套管波紋的作用。采用帶孔塑料波紋管后，塑料套管透水，這樣可減輕超 靜孔壓對(duì)塑料套管的壓力，降低塑料套管的強(qiáng)度要求，降低工程造價(jià)。
漿固散體材料樁無論是采用鉆機(jī)成孔或是沉管沉孔，都不可避免的會(huì)產(chǎn)生樁側(cè) 泥漿侵入樁體，影響了注漿后的樁體質(zhì)量。而帶孔塑料套管粒料注漿樁套管打設(shè)后 不再取出，套管的護(hù)壁作用則能有效保證的樁體質(zhì)量，塑料套管外壁外包土工布或 濾布，絕大部分土顆粒不能通過，因此套管內(nèi)的碎石骨料比較干凈，在相對(duì)封閉的 環(huán)境內(nèi)注漿對(duì)樁體強(qiáng)度和質(zhì)量控制有利，且由于套管的存在，帶孔塑料套管粒料注 漿樁打設(shè)過程中無需洗孔、泥漿護(hù)壁等工序，沒有泥皮沉渣，施工快速、注漿均勻， 能保證較高成樁質(zhì)量高，吸收了碎石注漿樁中不需要混凝土拌合、運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。同 時(shí)沒有泥漿導(dǎo)致的環(huán)境污染問題。
由于注漿之前，內(nèi)設(shè)碎石、外包濾布的帶孔塑料套管為良好的排水通道，可有 效減小沉管打設(shè)施工過程中所引起的超凈孔隙水應(yīng)力的消散，加速樁間土的固結(jié)和 減小施工擾動(dòng)損傷的影響，降低成樁擠土效應(yīng)。因此，這種施工工藝也吸收了 2D工 法(復(fù)合地基與排水板聯(lián)合應(yīng)用的簡(jiǎn)稱)中的部分優(yōu)點(diǎn)。
由于本實(shí)用新型屬于小直徑樁(目前采用直徑25cm)，其樁土接觸面的性質(zhì)對(duì) 承載性能的影響較大，套管打設(shè)時(shí)沉管產(chǎn)生一定的擴(kuò)孔，樁周土體受到擾動(dòng)、結(jié)構(gòu) 破壞，這使得樁土接觸面處作用薄弱，波紋套管不能與土體緊密接觸，其對(duì)側(cè)摩阻 貢獻(xiàn)則不能充分發(fā)揮。采用側(cè)壁開孔并包裹土工布或?yàn)V布后，當(dāng)達(dá)到一定注漿壓力 時(shí)，漿液可通過管壁開孔處將包裹的土工布或?yàn)V布沖開，從而使?jié){液向樁周土體滲 透，形成漿液擴(kuò)散區(qū)，有效改善樁周土體的性質(zhì)，實(shí)際增大了本樁型的有效樁徑， 其承載性能得到大幅度提高。
注漿時(shí)也可不沖開土工布或?yàn)V布對(duì)樁周土體滲透注漿，而采取一定壓力注漿使 得包裹在孔周的土工布或?yàn)V布向樁體外突起膨脹，沿樁長(zhǎng)形成形狀類似于糖葫蘆的 "葫蘆樁"，這同樣增強(qiáng)了樁土間的接觸作用，提高承載性能。
采用注漿工藝后，水泥砂漿漿液注入碎石孔隙使之膠結(jié)成樁外，在注漿的過程
5中漿液在壓力作用下就會(huì)通過塑科^f的密布孔洞對(duì)4ftJlT土產(chǎn)生滲透、壓密、膠結(jié) 等物理化學(xué)作用，消除施工過程中由于樁尖、沉管擴(kuò)孔作用使得樁側(cè)土不能回?cái)D、 樁周土強(qiáng)度短期損失降低的不良影響，使樁側(cè)阻力及時(shí)得到提高，這樣就可以使得 樁的28天承載力迅速提高，降低工程造價(jià)。
本實(shí)用新型采用預(yù)制混凝土擴(kuò)大樁尖，樁尖可采用多種形式(圓錐形或十字形 等)，可根據(jù)不同的實(shí)際情況按設(shè)計(jì)選用。樁尖中預(yù)設(shè)與塑料套管緊密連接的套管插 B。
本實(shí)用新型將塑料套管打設(shè)完畢后，安放注漿管并投放碎石注漿，注漿采用邊 拔管邊均勻注漿的方法，拔管速度根據(jù)注漿量控制，并且連續(xù)不間斷。在注漿的過 程中由于注漿管的振動(dòng)會(huì)造成孔口石料下沉，在注漿過程中應(yīng)不斷補(bǔ)料和回灌作業(yè)， 注漿管可重復(fù)回收利用?；蛘?，可在樁尖中預(yù)設(shè)注漿管，待成樁后，根據(jù)實(shí)際情況， 對(duì)樁端進(jìn)行注漿，改善樁端土體性質(zhì)，充分發(fā)揮其端阻力，提高豎向承載性能。吸 收了塑料套管混凝土樁、漿固散體材料樁、2D工法的各自優(yōu)點(diǎn)而形成的一種新型地 基加固方式。
本實(shí)用新型同時(shí)具有了上述特點(diǎn)，因此大幅提高了承載性能與成樁質(zhì)量。


圖1——帶孔波紋塑料套管粒料注漿樁結(jié)構(gòu)示意圖~~帶孔波紋塑料套管粒料注漿樁糖葫蘆樁身結(jié)構(gòu)示意圖3——注漿管注漿；
圖4——帶凹槽的混凝土預(yù)制樁尖結(jié)構(gòu)示意圖5——臺(tái)階狀混凝土預(yù)制樁尖結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)-樁帽、2-波紋塑料套管、3-反濾土工布或?yàn)V布、4-波紋塑料套管上的開孔、5_
塑料套管接頭、6-槳固粒料樁體、7-樁體外周漿液擴(kuò)散區(qū)、8-塑料套管開孔處漿液擴(kuò)散
形成的羅盤、9-預(yù)制樁尖、10-注漿管、11-套管插口、 12-凹形圓環(huán)、13-臺(tái)階式平臺(tái)。
具體實(shí)施方式
用專門研制開發(fā)的帶孔塑料套管粒料注漿樁樁尖模具制作預(yù)制樁尖9;準(zhǔn)備好波紋塑
料套管2，套管2是按設(shè)計(jì)要求沿樁身按80cm間距開孔，孔徑5cm，按設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)20米用 專用接頭和PVC膠粘劑膠水將套管2分段連接牢固，側(cè)壁開孔處用土工布3包裹，然后 將略長(zhǎng)于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的塑料套管2與預(yù)制砼樁尖9連接緊密，形成上部開口的半封閉空間； 提升打設(shè)機(jī)沉管至2米高度，用繩子將連接好樁尖的塑料套管2拉入沉管中，開啟打設(shè) 機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位打設(shè)至設(shè)計(jì)深度20米；提升沉管，塑料套管2樁尖9則留在地基內(nèi)；下注漿 管10并向套管2內(nèi)投放粒料；如圖3，開啟注漿設(shè)備，注漿至樁頂有漿液冒出后，開始 拔注漿管IO，邊拔管邊注漿，并補(bǔ)填粒料回灌，在一定的注漿壓力作用下，套管2內(nèi)的粒料形成漿固粒料樁體6，包裹在套管2孔周的土工布3被沖開，漿液向樁周王體滲透形 成漿液擴(kuò)散區(qū)7，有效改良樁周土性質(zhì)；或者注漿壓力未沖開土工布3，在壓力作用下， 土工布3向外突出膨脹，形成類似羅盤8狀的糖葫蘆樁身，同樣能改善樁土接觸特性， 在樁身頂端放置樁帽模具，現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土樁帽l;待樁身及樁帽達(dá)到干固強(qiáng)度后，鋪設(shè) 加筋材料和砂石墊層，形成復(fù)合地基。
本實(shí)用新型的原理和技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各種地基處理中。
本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍并不僅僅限于上述描述。
權(quán)利要求1.一種帶孔波紋塑料套管粒料注漿樁，其特征在于它是由樁帽(1)、波紋塑料套管(2)、土工布或?yàn)V布(3)、套管接頭(5)、漿固粒料樁體(6)、樁尖(9)所構(gòu)成，其中波紋塑料套管(2)的頂部與樁帽(1)固定連接，底部與樁尖(9)固定連接，波紋塑料套管(2)的管壁上有開孔(4)，每節(jié)波紋塑料套管(2)用塑料套管接頭(5)固定連接，波紋塑料套管(2)外包土工布或?yàn)V布(3)，波紋塑料套管(2)內(nèi)投放粒料并進(jìn)行注漿，形成漿固粒料樁體(6)，在樁體外周為漿液擴(kuò)散區(qū)(7)，或者在注漿壓力下土工布或?yàn)V布(3)向外突出膨脹，形成羅盤狀(8)的糖葫蘆樁身。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶孔波紋塑料套管注漿樁，其特征在于所述的樁尖(9)為鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)，呈圓錐形，上部中央設(shè)有PVC材料制成的套管插口，也可采用其他 塑料套管及軟式透水管(11)，將波紋塑料套管(2)的下部插入套管插口 (11)中， 并用PVC粘結(jié)劑膠粘或采用強(qiáng)力膠水或錨釘固定連接，在套管插口 (11)的外周設(shè) 有一個(gè)凹形圓環(huán)(12)或者設(shè)一個(gè)臺(tái)階形的平臺(tái)(13)。
專利摘要一種帶孔波紋塑料套管粒料注漿樁，由樁帽、波紋塑料套管、土工布、套管接頭、漿固粒料樁體及樁尖所構(gòu)成；其中波紋塑料套管的頂部與樁帽連接，底部與樁尖連接，塑料套管側(cè)壁有開孔，并在開孔處外包土工布，每節(jié)套管用套管接頭連接，套管內(nèi)投放粒料并進(jìn)行注漿，而形成漿固粒料樁體，在樁體外周為漿液擴(kuò)散區(qū)，有效改善了樁周土體性質(zhì)，實(shí)際上擴(kuò)大了有效樁徑，或者在漿液壓力下，土工布向外突出膨脹，形成羅盤狀的糖葫蘆樁身，增強(qiáng)了樁土間的接觸作用，大幅度提高了樁體的承載性能，本實(shí)用新型是加固軟土地基的一種有效樁型。
文檔編號(hào)E02D5/38GK201411687SQ20092003679
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者孫宏林, 張正剛, 王新泉, 陳永輝, 顧長(zhǎng)存 申請(qǐng)人:河海大學(xué)