挤密砂石桩静压桩管及静压成桩施工方法

摘要

本发明公开了一种挤密砂石桩静压桩管及静压成桩施工方法，其中静压桩管包括集料器、管体、桩尖、吊钩和钢丝绳，钢丝绳的一端穿过吊钩连接管体下端，钢丝绳的另一端连接桩尖。其中静压成桩施工方法，分为满桩区施工和空桩区施工，满桩区施工包括以下步骤：施工准备、桩位布设、桩位高程测量和计算设计填料量；桩基对位；静压成桩；填加砂石料；拔管成桩；桩机移位。空桩区施工与满桩区不同点是基于满桩区统计充盈系数基础上计算填料斗数。本发明制作简便，结合挤密碎石桩静压施工工法，提出了一种挤密碎石桩处理新思路，解决了挤密碎石桩部分区域施工困难的问题，提高了施工效率和质量，降低了施工成本，缩短了施工周期，值得推广使用。

权利要求

1.一种静压成桩施工方法，其特征在于，配合挤密砂石桩静压桩管，并包括以下步骤：步骤A，桩位布设、桩位高程测量、计算设计填料量和计算空桩区填料斗数；

测量人员依据施工图纸和布设点位图用GPS或全站仪测量放线，定出控制轴线、边线并打桩标识；

测量放线完成后，施工现场作业人员根据桩点布置图、控制轴线和打桩场地边线用钢卷尺拉出各个桩点，桩位处埋设木桩，通过尺子拉线找准桩位，现场技术人员对各桩点偏差进行校核无误后，用竹签对桩点进行标记；

用水准仪测出各桩位处高程；

根据桩位标高与设计桩位处高程的差值计算设计沉管深度，设计沉管深度与桩横截面积的乘积为设计填料量；

若是空桩区域静力压桩施工，基于满桩区施工的基础上统计出充盈系数代表值，在此基础上根据设计桩长及设计填料量和充盈系数代表值乘积推算需填料量及填料斗数；

步骤B，桩基对位；包括桩机就位和桩管对中调直，其中

桩机就位：静力压桩机安装调试后，行至桩位处，使桩管中心与地面上标识桩位的小木桩基本对准，调平静力压桩机；

桩管对中调直：桩管由静力压桩机自带的吊车吊入夹桩器钳口后，缓慢将桩尖(3)降到离地面10cm为止，然后由液压油缸驱动夹桩器夹紧桩管，微调静力压桩机使桩尖对准桩位，并将管体(2)压入土中0.5～1.0m，暂停下压，再从桩管的两个正交侧面校正桩管垂直度，当桩管垂直度偏差小于0.5％的情况下压桩管；

步骤C，静压成桩；

步骤D，填加砂石料；

步骤E，拔管成桩；

步骤F，桩机移位；

所述挤密砂石桩静压桩管，包括集料器(1)、管体(2)、桩尖(3)、吊钩(4)和钢丝绳(5)，所述集料器(1)固定并连通于管体(2)上端，桩尖(3)可开合连接于管体(2)，桩尖(3)的一端铰接于管体(2)下端，吊钩(4)固定于管体(2)内壁，钢丝绳(5)穿过吊钩(4)，钢丝绳(5)的一端连接管体(2)下端，钢丝绳(5)的另一端连接桩尖(3)，当桩尖(3)处于闭合状态时，钢丝绳(5)在管体(2)内部为弯曲状态，当桩尖(3)处于打开状态时，钢丝绳(5)处于绷直状态，打开状态下的桩尖(3)与管体(2)下端之间呈半开合结构。

2.根据权利要求1所述的静压成桩施工方法，其特征在于：所述吊钩(4)外形呈U型结构，采用圆钢折弯而成。

3.根据权利要求1所述的静压成桩施工方法，其特征在于：所述桩尖(3)与管体(2)的铰接处与吊钩(4)处于管体(2)内壁的同侧。

4.根据权利要求1所述的静压成桩施工方法，其特征在于：所述集料器(1)为上宽下窄的锥形敞口结构。

5.根据权利要求1所述的静压成桩施工方法，其特征在于：所述步骤C中，通过静力压桩机的压桩油缸伸程的力将桩管压入土中，当桩管被压入标注的尺寸深度时，终止下压。

6.根据权利要求1所述的静压成桩施工方法，其特征在于：所述步骤D中，当静力压桩机将桩管压到设计高程时，静力压桩机上的起重机吊碎石料罐将碎石通过料斗灌入桩管内。

7.根据权利要求1所述的静压成桩施工方法，其特征在于：所述步骤E中，拔桩管至桩尖刚好打开的位置时停止拔桩管，确定碎石落下时，继续拔桩管，通过液压油缸反复伸程、回程将桩管拔出来。

说明书

挤密砂石桩静压桩管及静压成桩施工方法

技术领域

[0001] 本发明属于基础处理技术领域，尤其是涉及一种挤密砂石桩静压桩管及静压成桩施工方法。

背景技术

[0002] 目前国内挤密砂石桩多数采用振动沉管、柴油爆发锤等进行施工，采用静力压桩机进行施工的在国内较少见，针对该施工工艺特制作此桩管，进行专项施工。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明旨在提出一种挤密砂石桩静压桩管及静压成桩施工方法，可以解决上述问题。

[0004] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

[0005] 一种挤密砂石桩静压桩管，包括集料器、管体、桩尖、吊钩和钢丝绳，所述集料器固定并连通于管体上端，桩尖可开合连接于管体，桩尖的一端铰接于管体下端，吊钩固定于管
体内壁，钢丝绳穿过吊钩，钢丝绳的一端连接管体下端，钢丝绳的另一端连接桩尖，当桩尖
处于闭合状态时，钢丝绳在管体内部为弯曲状态，当桩尖处于打开状态时，钢丝绳处于绷直
状态，打开状态下的桩尖与管体下端之间呈半开合结构。

[0006] 进一步，所述吊钩外形呈U型结构，采用圆钢折弯而成。

[0007] 进一步，所述桩尖与管体的铰接处与吊钩处于管体内壁的同侧。

[0008] 进一步，所述集料器为上宽下窄的锥形敞口结构。

[0009] 一种静压成桩施工方法，配合使用所述的挤密砂石桩静压桩管，并包括以下步骤：

[0010] 步骤A，桩位布设、桩位高程测量、计算设计填料量和计算空桩区填料斗数；

[0011] 步骤B，桩基对位；

[0012] 步骤C，静压成桩；

[0013] 步骤D，填加砂石料；

[0014] 步骤E，拔管成桩；

[0015] 步骤F，桩机移位。

[0016] 进一步，所述步骤A中，测量人员依据施工图纸和布设点位图用GPS或全站仪测量放线，定出控制轴线、边线并打桩标识；测量放线完成后，施工现场作业人员根据桩点布置
图、控制轴线和打桩场地边线用钢卷尺拉出各个桩点，桩位处埋设木桩，通过尺子拉线找准
桩位，现场技术人员对各桩点偏差进行校核无误后，用竹签对桩点进行标记；用水准仪测出
各桩位处高程；根据桩位标高与设计桩位处高程的差值计算设计沉管深度，设计沉管深度
与桩横截面积的乘积为设计填料量。若是空桩区域静力压桩施工，基于满桩区施工的基础
上统计出充盈系数代表值，在此基础上根据设计桩长及设计填料量和充盈系数代表值乘积
推算需填料量及填料斗数。

[0017] 进一步，所述步骤B中，包括桩机就位和桩管对中调直，其中

[0018] 桩机就位：静力压桩机安装调试后，行至桩位处，使桩管中心与地面上标识桩位的小木桩基本对准，调平静力压桩机；

[0019] 桩管对中调直：桩管由静力压桩机自带的吊车吊入夹桩器钳口后，缓慢将桩尖降到离地面10cm左右为止，然后由液压油缸驱动夹桩器夹紧桩管，微调静力压桩机使桩尖对
准桩位，并将管体压入土中0.5～1.0m，暂停下压，再从桩管的两个正交侧面校正桩管垂直
度，当桩管垂直度偏差小于0.5％的情况下压桩管。

[0020] 进一步，所述步骤C中，通过静力压桩机的压桩油缸伸程的力将桩管压入土中，当桩管被压入标注的尺寸深度时，终止下压。

[0021] 进一步，所述步骤D中，当静力压桩机将桩管压到设计高程时，静力压桩机上的起重机吊碎石料罐将碎石通过料斗灌入桩管内。

[0022] 进一步，所述步骤E中，拔桩管至桩尖刚好打开的位置时停止拔桩管，确定碎石落下时，继续拔桩管，通过液压油缸反复伸程、回程将桩管拔出来。

[0023] 相对于现有技术，本发明所述的挤密砂石桩静压桩管及静压成桩施工方法具有以下优势：制作简便，结合挤密碎石桩静压施工工法，提出了一种挤密碎石桩处理新思路，解
决了挤密碎石桩部分区域施工困难的问题，提高了施工效率和质量，降低了施工成本，缩短
了施工周期，值得推广使用。

附图说明

[0024] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0025] 图1为本发明的结构示意图；

[0026] 图2为图1中集料器的放大示意图；

[0027] 图3为沉桩状态下的桩尖和管体的连接示意图；

[0028] 图4为提升状态下的桩尖和管体的外部示意图；

[0029] 图5为提升状态下的桩尖和管体的连接示意图；

[0030] 附图标记说明：

[0031] 1-集料器；2-管体；3-桩尖；4-吊钩；5-钢丝绳。

具体实施方式

[0032] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0033] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”
的含义是两个或两个以上。

[0034] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0035] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0036] 如图1～5所示，一种挤密砂石桩静压桩管，包括集料器1、管体2、桩尖3、吊钩4和钢丝绳5，所述集料器1固定并连通于管体2上端，桩尖3可开合连接于管体2，桩尖3的一端铰接
于管体2下端，吊钩4固定于管体2内壁，钢丝绳5穿过吊钩4，钢丝绳5的一端连接管体2下端，
钢丝绳5的另一端连接桩尖3，当桩尖3处于闭合状态时，钢丝绳5在管体2内部为弯曲状态，
当桩尖3处于打开状态时，钢丝绳5处于绷直状态，打开状态下的桩尖3与管体2下端之间呈
半开合结构。

[0037] 所述吊钩4外形呈U型结构，采用圆钢折弯而成,吊钩4与钢丝绳5是在桩管提起时对桩尖3进行限位，防止桩尖3反向。

[0038] 所述桩尖3与管体2的铰接处与吊钩4处于管体2内壁的同侧。所述集料器1为上宽下窄的锥形敞口结构。

[0039] 所述管体2的壁厚为2cm，外径为50cm；桩尖3的直径为60cm，高度为15cm；集料器1的敞口外径为80cm，窄口外径为50cm，高度为50cm，并采用2cm厚度钢板卷制而成；吊钩4所
采用的圆钢的横截面直径为25mm，焊接固定于管内距管底2m的位置。

[0040] 制作上述挤密砂石桩静压桩管的方法：

[0041] (1)根据设计的桩径和桩长制作静压桩，管体2采用2cm钢板卷制而成，较设计桩径小10cm，便于顺利成桩；

[0042] (2)桩尖3直径较管件大10cm，即桩尖3与设计桩径相同，桩尖3与管体2铰接在一起；

[0043] (3)吊钩4焊接在桩管内侧，并与桩尖3和管体2的铰接处同侧，且距管底2m处的位置。

[0044] (4)将钢丝绳5穿过吊钩4，钢丝绳5的一端连接管体2下端，钢丝绳5的另一端连接桩尖3。

[0045] 使用方法：该桩管起初为沉桩状态，静力压桩机抱桩器开始作用时抱紧桩管，提升桩管离开地面。静力压桩机径向移动至打桩目标点，将桩尖对准点位。静力压桩机开始压孔
成桩，打到设计桩底高后，通过静力压桩机自带吊车吊料斗从集料器上料。提升桩管，并间
隔3～4m进行一次反插，此时桩管为提升状态，直至达到设计桩顶将桩管拔出。

[0046] 一种静压成桩施工方法，分为满桩区域静力压桩施工工艺和空桩区域静力压桩施工工艺。其中满桩区域静力压桩施工工艺为：

[0047] 配合使用挤密砂石桩静压桩管，并包括以下步骤：

[0048] 步骤A，测量人员依据施工图纸和布设点位图用GPS或全站仪测量放线，定出控制轴线、边线并打桩标识；

[0049] 桩位布设：测量放线完成后，施工现场作业人员根据桩点布置图、控制轴线和打桩场地边线用钢卷尺拉出各个桩点，桩位处埋设长15cm的木桩，通过50m尺子拉线找准桩位，
现场技术人员对各桩点偏差进行校核无误后，用竹签对桩点进行标记；

[0050] 桩位高程测量：用水准仪测出各桩位处高程，并记录作为该桩位处地面高程；

[0051] 计算设计填料量：根据桩位标高(记录表格上为地面标高)与设计桩位处高程的差值计算设计沉管深度，设计沉管深度与桩横截面积的乘积为设计填料量。

[0052] 计算式为：

[0053] Vd＝S·h＝p·r2·h  (式5.4.2-1)

[0054] 式中Vd：设计填料量,m3

[0055] S：桩横截面积,m2

[0056] r：桩半径,m

[0057] h：沉管深度,m

[0058] 步骤B，桩基对位：包括桩机就位和桩管对中调直，其中

[0059] 桩机就位：静力压桩机安装调试后，行至桩位处，使桩管中心(即桩机夹桩器钳口中心)与地面上标识桩位的小木桩基本对准，调平静力压桩机，再次校核无误后，将长步履
(长船)落地受力。现场技术员记录桩基就位时间作为压桩开始时间；

[0060] 桩管对中调直：桩管由静力压桩机自带的16T吊车吊入夹桩器钳口后，由专人指挥司机缓慢将桩尖3降到离地面10cm左右为止，然后由液压油缸驱动夹桩器夹紧桩管，微调静
力压桩机使桩尖3对准桩位，并将管体2压入土中0.5～1.0m，暂停下压，再从桩管的两个正
交侧面校正桩管垂直度，当桩管垂直度偏差小于0.5％的情况下压桩管。

[0061] 步骤C，静压成桩：通过静力压桩机的压桩油缸伸程的力将桩管压入土中，压桩油缸的最大行程为2.2m，所以每一次下压，桩管入土深度约为2.2m，然后松开夹桩器——油缸
回程、夹桩器上升——再夹紧桩管——再下压，如此反复进行。当桩管被压入标注的尺寸深
度(即设计深度)时，便可终止下压。

[0062] 步骤D，填加砂石料：当静力压桩机将桩管压到设计高程时，静力压桩机上的起重机吊碎石料罐将碎石通过料斗灌入桩管内。灌入碎石前要根据挤密桩的理论填料量(充盈
系数暂按1.05)估算装载机填料斗数，以此为指导进行填料直至桩管内填满料为止。现场技
术员记录实际填料量。

[0063] 步骤E，拔管成桩：拔管时，先拔50cm左右，应停顿10秒钟左右，使桩管下部的桩尖3打开，确定碎石落下时，才能继续拔管，通过液压油缸反复伸程、回程将桩管拔出来，拔管速
度不宜过快，油缸每个伸程(2.2m)控制在20～23s，一个回程控制在38～42s。现场技术员记
录桩管拔出时间为结束时刻。

[0064] 步骤F，桩机移位。

[0065] 空桩区域静力压桩施工工艺与满桩区域静力压桩施工工艺的区别为：

[0066] 空桩区域静力压桩施工工艺还需要计算需填料斗数，来估算填加砂石料的量，计算式为：

[0067] Vd＝S·h＝p·r2·h   (式5.5.2-1)

[0068] 式中Vd：设计填料量

[0069] S：桩横截面积

[0070] r：桩半径

[0071] h：设计桩长

[0072] 每桩需填料量计算和填料斗数计算

[0073] 每桩需填料量计算：

[0074] Vt＝Vd×k   (式5.5.2-2)

[0075] 式中Vt：需填料量

[0076] k：该段充盈系数代表值

[0077] 填料斗数计算：

[0078] n＝Vt/Vz   (式5.5.2-3)

[0079] 式中n:填料斗数

[0080] Vz：装载机斗容量

[0081] 本施工方法的特点：

[0082] 1、与传统挤密砂石桩施工方法相比较，本工法提出了充盈系数代表值的概念及计算方法，满桩区指导空桩区施工，特别强调了空桩区有效桩处理深度和桩长的控制，能够较
好的保证含空桩区挤密桩的施工质量。

[0083] 2、静力压桩机施工效率稳定，每台班可施工φ600、长10m桩40根，较振动沉管成桩效率高一倍有余，能够缩短施工工期。

[0084] 适用范围：本工法适用于具备地震液化趋势而采用传统振动沉管等工艺无法施工的砂性土、非饱和粘性土，以炉灰、矿渣、建筑垃圾为主的杂填土以及松散的素填土地基，处
理深度一般在8～15m黄河冲积平原粉土、砂土质地质段、地下水位较高且表层坚硬土层尤
其适合采用本方法进行施工。

[0085] “静力压桩法”挤密砂石桩工艺原理：“静力压桩法”挤密砂石桩是通过沉管的震动挤密砂土，提高砂土的密实度；再灌入砂石作为排水通道，将地震振动时因孔隙度减小所排
出的水通过砂石导入到非液化层内，从而达到消除饱和砂土的地震液化问题。

[0086] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。