[发明专利]一种用于破除礁灰岩地层的钢管桩及其施工方法

说明书

本发明公开了一种用于破除礁灰岩地层的钢管桩及其施工方法，涉及钢桩技术领域，该用于破除礁灰岩地层的钢管桩包括钢管桩本体；预裂锥头，其设有多个，多个预裂锥头沿周向设置于所述钢管桩本体底部端面，所述预裂锥头具有向所述钢管桩本体中心方向突出的棱边。本发明的用于破除礁灰岩地层的钢管桩，通过预裂锥头沿礁灰岩地层垂直生长方向的弱化面预先劈裂礁灰岩地层，避免了钢管桩本体端面接触礁灰岩地层，减少了端头阻力，确保钢管桩顺利打入硬质礁灰岩，提高钢管桩的施工效率。

技术领域

本发明涉及钢桩技术领域，具体涉及一种用于破除礁灰岩地层的钢管桩及其施工方法。

背景技术

珊瑚礁地层呈现出礁灰岩的特性。礁灰岩是生物成岩，具有孔隙大、结构性强、脆性大以及强度各向异性的特点，显示出极为复杂的岩土工程特性。礁灰岩试样在进行劈裂试验后多呈现出脆性破坏，破坏面比较明显，破裂面多沿竖向劈开，说明礁灰岩沿垂直生长方向具有弱化面的结构特征。

现有的桥梁钢管桩在打入礁灰岩等硬质地层的过程中，常发生卷边、桩头变形等问题，给桩基施工带来巨大困难，导致工期延误，成本增加。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于破除礁灰岩地层的钢管桩及其施工方法，可确保钢管桩顺利打入硬质礁灰岩地层，提高钢管桩的施工效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于破除礁灰岩地层的钢管桩，其包括：

钢管桩本体；

预裂锥头，其设有多个，多个预裂锥头沿周向设置于钢管桩本体底部端面，预裂锥头具有向钢管桩本体中心方向突出的棱边。

在上述技术方案的基础上，预裂锥头的横截面尺寸自下而上逐渐增大，棱边朝向钢管桩本体中心倾斜设置。

在上述技术方案的基础上，钢管桩本体对应每个预裂锥头的竖直方向开设有多个应力回弹孔，多个应力回弹孔呈行列式布置。

在上述技术方案的基础上，每行应力回弹孔的孔径相同，每列应力回弹孔的孔径自下而上逐渐增大。

在上述技术方案的基础上，最下行应力回弹孔与钢管桩本体底部端面之间的距离等于钢管桩本体外径的一半，相邻两行应力回弹孔的间距为钢管桩本体外径的一半。

在上述技术方案的基础上，钢管桩本体内壁位于任意相邻两列应力回弹孔之间竖向设有应力补偿钢条，应力补偿钢条的上表面高于最上行应力回弹孔的上表面，且应力补偿钢条的横截面尺寸自下而上逐渐增大。

在上述技术方案的基础上，预裂锥头为五棱台结构，其顶面焊接于钢管桩本体底部端面，五棱台的横截面尺寸自下而上逐渐增大，向钢管桩本体中心方向突出的棱边相对的侧壁与五棱台的顶面垂直。

本发明还提供一种基于上述用于破除礁灰岩地层的钢管桩的施工方法，其包括步骤：

将钢管桩本体喂入打桩架；

采用冲击锤施打钢管桩本体，使预裂锥头刺入地层中；每次施打后使锤芯在钢管桩本体上保压数秒，限制钢管桩本体竖向回弹，再进行下一次施打，直至钢管桩本体到达设计高程。

在上述技术方案的基础上，钢管桩本体对应每个预裂锥头的竖直方向开设有多个应力回弹孔，多个应力回弹孔呈行列式布置；钢管桩本体内壁位于任意相邻两列应力回弹孔之间竖向设有应力补偿钢条，应力补偿钢条的上表面高于最上行应力回弹孔的上表面；

采用冲击锤施打钢管桩本体时，应力补偿钢条劈裂钢管桩本体内的礁灰岩。

在上述技术方案的基础上，还包括：取出钢管桩本体内破碎的礁灰岩块，在应力补偿钢条高度范围内灌入混凝土，混凝土通过应力回弹孔渗透进入礁灰岩与钢管桩本体之间的间隙、以及礁灰岩自身的孔隙内。

与现有技术相比，本发明的优点在于：