[发明专利]一种可排水异形截面竹节管桩及其根植式施工方法

权利要求书

1.一种可排水异形截面竹节管桩，其特征在于：竹节管桩内部具有空腔，且竹节管桩沿轴向从上到下依次包括顶部、中间部和底部，所述顶部和底部的横截面均呈圆环状；中间部包括若干节管桩段，相邻两节管桩段之间设有竹节，所述竹节的横截面形状为圆环状；所述管桩段的横截面形状呈齿轮状，所述齿轮的外轮廓线条包括若干个向内凹陷的圆弧段和若干个直线段，所述圆弧段和所述直线段交替分布，所述直线段和所述圆弧段首尾相连，且所述圆弧段向管桩段的中心凹陷。

2.如权利要求1所述的一种可排水异形截面竹节管桩，其特征在于：所述齿轮的外轮廓线条包括6个圆弧段和6个直线段，且每个圆弧段的圆心角为120°。

3.如权利要求2所述的一种可排水异形截面竹节管桩，其特征在于：所述顶部的横截面外径大于管桩段的横截面外径。

4.如权利要求3所述的一种可排水异形截面竹节管桩，其特征在于：所述竹节的横截面外径比管桩段的横截面外径长5-10mm。

5.如权利要求4所述的一种可排水异形截面竹节管桩，其特征在于：所述空腔的横截面形状为圆形。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种可排水异形截面竹节管桩的根植式施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)预制

根据安装部位的具体需求预制若干节所述竹节管桩；

(2)静钻成孔

1)桩机选择

在施工前，依据地质条件、周边环境、沉桩深度和桩径，选择合适的单轴钻机和桩架类型；

2)桩机就位

将选好的单轴钻机的钻头定位于所述竹节管桩设计的桩位中心安装位置，使用定位检测尺确认单轴钻机的钻头是否定位于竹节管桩桩心平面位置，用互成90°的2台经纬仪对单轴钻机的钻杆进行垂直度监测和校正，确保钻杆的垂直度偏差在许可范围内；

3)钻孔

启动单轴钻机，搅拌机带动钻杆沿导向架向下切土钻孔，且在钻头钻孔过程中，根据地质情况喷水或膨润土和水的混合液，利用带有搅拌叶的钻杆一边钻孔一边对钻孔进行修整及护壁，钻孔直径为D_min；

上一根钻杆钻入地下后接入下一根钻杆，直至钻入深度达到钻孔的设计深度；之后，上下反复提升和下降钻杆进行桩孔的修整；

钻头达到持力层部位附近时，钻进速度应尽量保持一致，结合单轴钻机检测到的钻机的实时电流负荷变化情况和地勘报告柱状图，来判断钻头是否进入或到达持力层；

(3)扩底施工

桩孔修整完成后，打开钻头部位扩大翼，根据地质情况分次扩孔，扩孔直径为D_max，扩孔深度为h1；扩底完成后，钻杆应上下反复升降2～4次，保证桩端土体分散均匀；

(4)深搅注浆

扩孔完成后，注入桩端水泥浆，注浆时上下升降钻机并反复搅拌，保证桩端水泥浆均匀；

桩端水泥浆液喷送完成后，收拢扩大翼并开始拔出钻杆，在拔钻杆的同时，注入桩周水泥浆，并进行反复搅拌，直到将钻杆全部拔出；

钻杆上设置有螺旋推进翼与搅拌翼，随着钻进和搅拌的反复进行，桩端水泥浆和桩周水泥浆与周围软土可得到充分搅拌；

(5)根植桩身

1)根植桩身

在桩端水泥浆注入2h后立即开始植桩，用吊机将预制好的所述竹节管桩移到桩孔位置，使用定位检测尺对桩身进行定位，偏差不得超过30mm，同时，用2台经纬仪互成90°对竹节管桩进行检测，垂直度偏差不大于0.5％，然后一节一节植入所述的竹节管桩；

2)机械接桩

上下相邻的两个竹节管桩通过法兰盘和螺栓连接，并在连接时配合人工检查，以确保连接质量；为了操作方便，在竹节管桩的桩头高出地面0.5m以上时进行连接操作；

3)回旋送桩

在最上一节竹节管桩的沉桩过程中，当最上一节竹节管桩的桩顶距地面1.5m～2m的深度时，用定位检测尺对最上一节竹节管桩进行固定、校正，然后使用钻机对最上一节竹节管桩进行回旋送桩，直至将最上一节竹节管桩送至最上一节竹节管桩的设计深度；

(6)桩孔间隙投放碎石

为了填补竹节管桩与桩孔间的间隙，在竹节管桩植桩完成后，以及水泥浆完全固化前，立即向所述间隙内投放碎石，并采用振捣设备反复插实形成碎石围护层，由碎石围护层构造软土地基固结排水通道，碎石围护层与竹节管桩形成复合桩结构，既利于提高桩基承载力，又利于软土地基固结排水；

(7)安装桩帽

在达到桩帽底部标高时，先安放并绑扎桩帽连接钢筋，然后浇注桩帽混凝土；

(8)成桩检测

在成桩后7～28天进行质量检测试验，包括开挖检测、钻孔检测和载荷试验。