[发明专利]一种顶部加强型现浇混凝土薄壁管桩及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种现浇薄壁管桩，特别涉及一种桩身上部扩大并外包竖向排水体、桩顶土体固化的顶部加强型现浇混凝土薄壁管桩。属于地基处理领域，适用于地基处理工程，尤其适用于软土埋深浅、桩间距较小的软土地基处理工程。

背景技术

我国幅员辽阔，地质条件复杂且各地差别较大，软弱地基类别多、分布广，特别是在沿海地区及内地湖河沉积相地区存在着众多复杂的中等深厚的软土地基。如何有效提高深厚软土地基的承载能力、控制土体变形，一直是岩土工程中需着重解决的难题之一。目前，对软土地基的处理措施主要有两类，一类为排水固结法，另一类为复合地基法。

考虑到复合地基具有加固效果好、工期短、工后沉降小等优点，在地基加固工程中得到了广泛应用。目前，常用的复合地基加固方法有沉管灌注桩、预制方桩、预应力管桩、塑料套管混凝土桩等，其中，管桩具有单方混凝土承载力高、侧摩阻力大及抗弯性能好等优点，已被越来越多的软土地基处理工程所选用。从施工工艺来看，管桩可分为预制管桩和现浇管桩两种。预制管桩具有单桩承载力高、成桩质量可靠、桩身耐锤击和抗裂性好等优点；但考虑到运输和施工等因素，需适当加大钢筋用量以增加强度，抵抗施工可能带来的破坏性，从而增加了造价；现浇管桩具有施工速度快、桩长可自由调节、不存在接桩处的薄弱区段等优点，其工程适用性更较好，但因其采用现有技术施工难度较大，在实际工程中并不被广泛应用。

新世纪初期，河海大学开发的的现场浇筑混凝土薄壁管桩软土地基加固专利技术《用于软基处治的套管成模大直径现浇管桩机》（ZL 01273182.X）和施工工艺《软基处治大直径现浇管桩复合地基施工方法》（CN 1367296A），采用相应技术进行现浇薄壁管桩施工达到了造价低、承载力高、地基的稳定性增加和地基沉降降低等目的。 

然而，在实际施工过程中，由于现浇混凝土薄壁管桩属于挤土类桩型，相邻桩沉管打设及桩机移动会对尚未初凝的混凝土桩身产生不利影响，即便在打桩顺序，装置贯入度等方面进行施工方案优化，仍然会出现桩顶区域桩身偏位，或断桩、桩体混凝土离析、薄弱夹层等病害，严重影响现浇薄壁管桩的成桩质量及承载性能。

目前，已有一种薄壁管桩，包括横截面为圆环形的混凝土桩身、设置在所述混凝土桩身内的钢筋笼，以及固定于所述混凝土桩身端部的端头板和包箍，该桩型虽结构简单，也可在一定程度上约束桩端的变形，但由于约束仅设置于桩端头位置，难以有效解决桩体间的相互挤压变形和破坏问题。

综上所述，现浇薄壁管桩具有适用性强、承载能力高、抗弯性能好等优点，但由于管桩直径较大、管壁薄，易在施工时出现一些质量问题，导致桩体的承载能力难以有效发挥，严重影响桩体质量和地基处理效果。

鉴于当前薄壁管桩设计及施工过程中的实际质量问题，为有效提高桩体的承载能力，目前亟待发明一种邻桩施工扰动小，可充分发挥不同层位土体承载能力，并可兼具排水固结法优点、减小上部桩体负摩阻力的新型顶部加强型现浇混凝土薄壁管桩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桩体施工质量可靠、邻桩施工挤土效应小、可同时发挥不同层位土体承载能力、负摩阻力小、兼具排水固结处理效果的顶部加强型现浇混凝土薄壁管桩。

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种顶部加强型现浇混凝土薄壁管桩，其特征在于所述薄壁管桩主体桩身采用双层钢沉管现浇成桩，桩身上部桩径扩大，并在桩径扩大段混凝土桩身的外侧由内向外依次设置塑料套管和竖向排水体；桩径扩大段连接上部预制桩尖，桩身底部连接下部预制桩尖；薄壁管桩上部的桩周土体固化处理为固化土层；在薄壁管桩顶部和桩芯封闭段与桩顶盖板之间设置有连接筋；桩顶盖板内设有与竖向排水体连通的排水通道。

固化土层由工程开挖土与水泥及固化剂拌合而成，均匀摊铺于整个施工场地上，摊铺厚度400~800mm，预留打设孔孔径为薄壁管桩设计外径的1.2~1.5倍。 双层钢沉管由钢制的内沉管和外沉管组成，其中外沉管在桩径扩大段的底部沿环向设置与上部预制桩尖连接的凸隼，通过振动沉管法或静压法携同预制桩尖下沉至设计底面标高。

上部预制桩尖的上表面设有与外沉管连接凸隼、塑料套管、钢护筒对应的限位凹槽；在下部预制桩尖的上表面设有与双层钢沉管对应的限位凹槽。

所述扩大桩身为钢沉管拔起后混凝土侧向漫延至塑料套管形成，塑料套管可采用单壁螺纹的PVC管、PE管或HDPE管。

所述竖向排水体由中粗砂松散填充形成，分布于塑料套管外侧的上部预制桩尖下压形成的空间内。