[发明专利]自平衡交替顶压下沉排桩及其施工方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种建筑领域的基础工程，特别是一种排桩防护结构及其施工方法。

背景技术

排桩结构是密集成列布置群桩组成的挡土、挡水和防浪等直墙式防护结构，广泛应用于深基坑支护、防波堤、护岸和围堰等工程。

目前，常用的排桩结构一般采用砼管桩、砼方桩、钢管桩和灌注桩等桩型，受成桩方法和成桩机械的制约或出于经济因素考虑，桩径普遍较小。比如：砼管桩桩径一般为40cm～55cm，PHC桩桩径为1.2m，砼预制方桩截面一般为50cm×50cm，钢管桩桩径最大为1.6m，灌注桩只适用于深基坑支护，桩径一般为1m左右。排桩结构主要承受土压力、水流压力和波浪力等水平荷载，因此，要求排桩结构有较强的抗弯和抗剪能力。由于小截面桩的单桩抗弯和抗剪能力较差，为了实现使整个防护结构具有较高的抗力，一般通过打入多排竖直桩和斜桩或设置多层锚杆和支撑来实现，这样虽然可确保维护结构的安全性，但工程量大，工程造价高，工期也较长；特别是在深基坑支护方面，设置多层锚杆或支撑往往导致支护结构的稳定性较差，由此引起的安全事故屡有发生；同时施工中通常采用重锤击强振动的成桩机械，产生较强噪音，对周边环境影响也较大。

鉴于上述排桩结构在实际应用中存在的技术问题，开发一种结构体系更为合理，承载能力更高，工程量较小，造价较低，工期较短，安全可靠且利于环保的新型排桩结构是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种自平衡交替顶压下沉排桩及其施工方法，要解决现有的排桩结构的单桩受成桩方法和成桩机械的制约截面小，抗弯和抗剪能力及结构稳定性较差的技术问题；并解决大直径薄壁空心混凝土管桩形成的排桩结构的成桩问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自平衡交替顶压下沉排桩，由一系列大直径薄壁空心混凝土管桩根据防护结构形状密集排列而成，所述大直径薄壁空心混凝土管桩顶面预设有竖向拉杆，以其中每间隔一根大直径薄壁空心混凝土管桩为被顶压管桩，以被顶压管桩两侧的大直径薄壁空心混凝土管桩为支撑管桩，被顶压管桩和支撑管桩交替轮换；被顶压管桩和支撑管桩顶面设置有通长的顶压连续钢横梁，其中，支撑管桩顶面的竖向拉杆通过紧固螺母与顶压连续钢横梁固定，被顶压管桩与顶压连续钢横梁之间设置有千斤顶。

所述大直径薄壁空心混凝土管桩的桩径为Φ1m～Φ15m；其壁厚为桩径的1/15～1/25，桩长可>50m，桩中心距小于或等于两倍桩径。

所述大直径薄壁空心混凝土管桩内填充有砂砾。

所述大直径薄壁空心混凝土管桩底部端面安装有钢刃角。

所述的自平衡交替顶压下沉排桩的施工方法，步骤如下：

步骤一，在施工现场各桩位处或在预制厂预制大直径薄壁空心混凝土管桩，预制过程中在大直径薄壁空心混凝土管桩的上部预埋竖向拉杆，并在大直径薄壁空心混凝土管桩底面安装钢刃角，将在预制厂预制好的大直径薄壁空心混凝土管桩运输、吊装就位；

步骤二，采用出土设备对所有大直径薄壁空心混凝土管桩底部进行全断面除土，除土后，大直径薄壁空心混凝土管桩依靠自重克服其外壁与周围土体间的摩擦阻力下沉，直至达到稳定状态；

步骤三，在大直径薄壁空心混凝土管桩顶面安装顶压连续钢横梁，以每间隔一根大直径薄壁空心混凝土管桩为被顶压管桩，在被顶压管桩顶面与顶压连续钢横梁之间安装千斤顶，以被顶压管桩两侧相邻的两根大直径薄壁空心混凝土管桩为支撑管桩，在支撑管桩顶面采用紧固螺母将支撑管桩顶面的竖向拉杆和顶压连续钢横梁固定为一体；

步骤四，被顶压管桩底部全断面除土，分别启动被顶压管桩的千斤顶，利用两个相邻支撑管桩与土体间摩阻和自重作支撑，克服被顶压管桩外侧与土体间摩阻，顶压被顶压管桩进行一轮顶压下沉；

步骤五，卸除被顶压管桩顶面的千斤顶，松开支撑管桩的竖向拉杆与顶压连续钢横梁的紧固螺母； 步骤六，原被顶压管桩和支撑管桩轮换，在新的被压顶管桩与顶压连续钢横梁之间安装千斤顶，在新的支撑管桩顶面采用紧固螺母将竖向拉杆与顶压连续钢横梁固定为一体；

步骤七，重复上述步骤四至步骤六，完成新一轮顶压下沉，如此轮换、交替顶压，利用排桩体系中的一部分管桩为支撑顶压另一部分下沉，然后轮换交替顶压，实现排桩体系的自平衡下沉，最终完成整个排桩体系的整体顶压下沉至预定深度；

步骤八，拆除顶压连续钢横梁、千斤顶和紧固螺母。

所述步骤二中的出土设备为抓斗式挖掘机或吸泥机。

所述步骤二和步骤四中每次全断面除土深度和下沉深度为1米。