一种自加压快速透水的预制桩装置及其施工方法

摘要

本发明公开了一种自加压快速透水的预制桩装置及其施工方法。该装置包括顶板、底板、加肋钢管、钢筋混凝土透水结构。钢筋混凝土透水结构套设于加肋钢管外部。顶板和底板分别固定于预制桩装置两端，并设有与加肋钢管相连通的通孔。加肋钢管和钢筋混凝土透水结构之间留有间隙，形成空腔。空腔内填充三维立体多孔材料，钢筋混凝土透水结构上设有滤水口，并内衬土工布反滤层。预制桩装置的顶板设置孔道与屋面排水系统连接。本发明应用于海绵城市建设，可加速雨水向土体中的渗透，最终目的是把雨水尽可能多和尽快的留在土体中。施工方法简便、可行，可以在住宅、公共建筑和构筑物建设中进行应用推广。

权利要求

1.一种自加压快速透水的预制桩装置，其特征在于：包括顶板(1)、底板(3)、加肋钢管(4)、钢筋混凝土透水结构(8)，所述钢筋混凝土透水结构(8)套设于加肋钢管(4)外部，所述顶板(1)和底板(3)分别固定于预制桩装置两端，并设有与加肋钢管(4)相连通的通孔，加肋钢管(4)和钢筋混凝土透水结构(8)之间留有间隙，形成空腔，所述空腔与屋面排水系统相连，利用屋面降雨水位高差形成压力水头，随着雨水汇集自行加压，加速雨水向土体渗透，所述空腔内填充三维立体多孔材料(6)，所述钢筋混凝土透水结构(8)上设有滤水口(2)，并内衬土工布反滤层(7)；所述加肋钢管(4)的内部固定设置有若干加劲肋(5)。

2.根据权利要求1所述的一种自加压快速透水的预制桩装置，其特征在于：所述滤水口(2)沿预制桩装置的轴向和径向均匀布置。

3.根据权利要求1所述的一种自加压快速透水的预制桩装置，其特征在于：所述预制桩装置的截面是圆形或方形。

4.根据权利要求1所述的一种自加压快速透水的预制桩装置，其特征在于：在所述预制桩装置的顶板设置孔道与屋面排水系统连接。

5.根据权利要求4所述的一种自加压快速透水的预制桩装置，其特征在于：所述排水系统设置溢水装置，溢水装置的溢水口与排水管道连接，下通市政排水管网，溢水口标高与地下水位标高之差，形成最大水头压力，由此来确定管道承压荷载。

6.根据权利要求4所述的一种自加压快速透水的预制桩装置，其特征在于：在所述预制桩装置的顶板设置两根预留管道，一根进水，另一根排气和排水，两根管道在维护阶段形成冲涮清洗系统。

说明书

一种自加压快速透水的预制桩装置及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种自加压快速透水的预制桩装置和方法，属于土木工程领域中的施工技术类，主要应用城市海绵城市建设，加速雨水向土体中的渗透。

背景技术

[0002] 在以往城市建设中，雨水的控制以“快速排除”和“末端集中”为基本理念。而这种做法正是发生城市内涝的重要原因。大量雨水排走，一般利用粗糙的管渠系统，实现雨水的收集和就近集中排放。如果遇到暴雨，较短的时间内大量雨水径流及其携带的污染物被输送至管渠末端，导致下游区域内涝风险加大。

[0003] 其实，如果将大部分雨水留下而不是排走，可以最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。雨水多留少排，恰是“海绵城市”的基本理念。

[0004] 海绵城市就是比喻城市像海绵一样，遇到有降雨时能够就地或者就近“吸收、存蓄、渗透、净化”径流雨水，补充地下水、调节水循环，在干旱缺水时有条件将蓄存的水“释放”出来并加以利用，从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。也就是说，“海绵城市”有望将原来大量排至管渠末端的水提前通过吸收、存蓄、渗透等环节消化掉，成为破解“逢雨必涝”的有效途径。

[0005] 海绵城市建成后，排走的雨水和留下的雨水将实现“倒挂”。比如，以前一座城市70％的水都是快排进入管道排走的，海绵城市则要让70％的水留下。

[0006] 海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中，应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，并考虑其复杂性和长期性。一种自加压快速透水的预制桩装置和方法，主要应用城市海绵城市建设，加速雨水向土体中的渗透，最终目的是把雨水尽可能多的多留在“海绵体”中。

发明内容

[0007] 本发明的目的是：提供一种结构简单、便于现场操作、工程造价低廉、符合屋面雨水快速下渗的透水装置和方法，本发明充分利用基桩的工程特性，设置快速透水的预制桩装置，利用屋面雨水的水头压力，形成一种快速有效的屋面雨水下渗和滞蓄的技术，符合“海绵城市”的建设特点。

[0008] 本发明的技术方案如下：

[0009] 本发明提供一种自加压快速透水的预制桩装置，包括顶板、底板、加肋钢管、钢筋混凝土透水结构，所述钢筋混凝土透水结构套设于加肋钢管外部，所述顶板和底板分别固定于预制桩装置两端，并设有与加肋钢管相连通的通孔，加肋钢管和钢筋混凝土透水结构之间留有间隙，形成空腔，所述空腔内填充三维立体多孔材料，所述钢筋混凝土透水结构上设有滤水口，并内衬土工布反滤层。

[0010] 进一步，所述加肋钢管的内部固定设置有若干加劲肋。

[0011] 进一步，所述滤水口沿预制桩装置的轴向和径向均匀布置。

[0012] 进一步，所述预制桩装置是预制管状或方形。

[0013] 进一步，在所述预制桩装置的顶板设置孔道与屋面排水系统连接。

[0014] 进一步，所述排水系统设置溢水装置，溢水装置的溢水口与排水管道连接，下通市政排水管网，溢水口标高与地下水位标高之差，形成最大水头压力，由此来确定管道承压荷载。

[0015] 进一步，在所述预制桩装置的顶板设置两根预留管道，一根进水，另一根排气和排水，两根管道在维护阶段形成冲涮清洗系统。

[0016] 本发明还提供一种自加压快速透水的预制桩装置的施工方法，包括如下步骤：

[0017] 1)接桩：在地下常水位以上或渗透性强的土层范围、或非承压水或弱承压水区域设置自加压快速透水的预制桩装置；

[0018] 2)压桩：快速透水的预制桩装置施工方式与常规预制桩的施工方法相同，用静压法或锤击法施工；

[0019] 3)截桩：在需要对预制桩装置加长的情况下：或者通过底板采用焊接或胶结的方法，与常规预制桩顶部的法兰盘或预埋钢板联结；或者分段采取焊接或胶结的方法进行接桩施工，到达施工标高时进行截桩，截桩部位的加肋传力钢管与顶板进行固定联结；

[0020] 4)顶板联结：快速透水的预制桩装置与桩基承台的联结方式，与常规预制桩相同；

[0021] 5)顶板管道联结：快速透水预制桩装置的顶板预留孔道通过管道与屋面排水系统相连，管道穿过桩基承台；

[0022] 6)顶板管道与屋面排水系统联结：快速透水预制桩装置的顶板设两根管道，一根管道与屋面排水系统联结，排水系统设置溢水装置，溢水孔与市政管网相连；另一根管道做排气、排水孔，设置阀门，两根管道在维护阶段形成冲涮清洗系统。

[0023] 本发明有益效果在于：应用于海绵城市建设，可加速雨水向土体中的渗透，最终目的是把雨水尽可能多和尽快的留在土体中。施工方法简便、可行，可以在住宅、公共建筑和构筑物建设中进行应用推广。

附图说明

[0024] 图1是本发明装置的外观结构图。

[0025] 图2是沿图1中轴线的纵向剖面图。

[0026] 图3是图1的横向剖面图。

[0027] 图4截桩顶板焊接示意图。

[0028] 图5自加压快速透水的预制桩装置与常规预制桩联结(焊接或胶结)。

[0029] 图6多个自加压快速透水预制桩装置的联结(焊接或胶结)。

[0030] 图7自加压快速透水的预制桩装置。

[0031] 图中：1-顶板；2-滤水口；3-底板；4-加肋钢管；5-加劲肋；6-三维立体多孔材料；7-土工布反滤层；8-钢筋混凝土透水结构；9-焊缝；10-排水管道；11-阀门；12-溢水装置。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0033] 本发明一种自加压快速透水的预制桩装置的结构如图1-3所示。

[0034] 快速透水的预制桩装置可以是预制管状或方形，长度与常规预制管桩或方桩一致，可与常规预制管桩或方桩配套施工。快速透水的预制桩装置由顶板1、底板3、加肋钢管4、空腔和钢筋混凝土透水结构8等部分组成，空腔内填充三维立体多孔材料6，钢筋混凝土透水结构8设滤水口2内衬土工布反滤层7，加肋钢管4内设有加劲肋5。

[0035] 快速透水的预制桩装置在顶板1设置孔道与屋面排水系统连接，如图7所示。排水系统可依据管道承压能力设置溢水装置12，溢水口与排水管道10连接，下通市政排水管网，溢水口标高与地下水位标高之差，形成最大水头压力，由此来确定管道承压荷载。

[0036] 快速透水预制桩装置的顶板1设置两根预留管道，一根进水，另一根排气和排水，两根管道可在维护阶段形成冲涮清洗系统。

[0037] 本发明一种自加压快速透水的预制桩装置的施工方法如下：

[0038] 步骤1)正常预制桩压桩施工。

[0039] 步骤2)自加压快速透水的预制桩装置接桩施工。

[0040] 步骤3)自加压快速透水的预制桩装置压桩施工。

[0041] 步骤4)自加压快速透水的预制桩装置截桩施工。

[0042] 步骤5)自加压快速透水的预制桩装置截桩后顶板联结。

[0043] 步骤6)自加压快速透水的预制桩装置顶板管道联结。

[0044] 步骤7)自加压快速透水的预制桩装置顶板管道与屋面排水系统联结，溢水装置和阀门安装。

[0045] 具体步骤如下：

[0046] 1)优先在地下常水位以上或渗透性强的土层范围设置快速透水的预制桩装置，也可在非承压水或弱承压水区域设置快速透水的预制桩装置；

[0047] 2)快速透水的预制桩装置施工方式与常规预制桩的施工方法相同，即，可用静压法或锤击法施工；锤击法是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定持力层；静压法是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将预制桩压入土中的沉桩工艺。

[0048] 3)快速透水的预制桩装置可通过底板采用焊接或胶结的方法，与常规预制桩顶部的法兰盘或预埋钢板联结；如图5所示；

[0049] 4)根据施工桩长，快速透水的预制桩装置可分段采取焊接或胶结的方法进行接桩施工，但须保证相邻快速透水预制桩装置预留孔道的贯通；如图6所示；到达施工标高，可以截桩，截桩部位的加肋传力钢管可与顶板采取焊接的方法联结；截桩顶板焊接焊缝9结构如图4所示。

[0050] 7)快速透水的预制桩装置与桩基承台的联结方式，与常规预制桩相同；常规预制桩与桩基承台的联结方法：一般预制桩都是空心的，在桩芯内浇筑一定高度混凝土并插入相应钢筋，要求钢筋锚入承台一定尺寸，也可在预制桩端板焊锚固钢筋，并锚入承台一定尺寸；

[0051] 8)快速透水预制桩装置的顶板预留孔道通过管道与屋面排水系统相连，管道穿过桩基承台；

[0052] 9)快速透水预制桩装置的顶板设两根管道，一根管道与屋面排水系统联结，排水系统设置溢水装置，溢水孔与市政管网相连；另一根管道可做排气、排水孔，设置阀门11，两根管道可在维护阶段形成冲涮清洗系统。

[0053] 雨水由屋面排水系统进入快速透水预制桩装置的空腔，根据雨量形成压力水头，加速空腔内的水体，通过钢筋混凝土透水结构向四周土体渗透。

[0054] 本发明属于城市建筑雨水快速下渗的新型装置和新方法，在城镇化的建设过程中，海绵城市的建设，已经迫在眉睫。本发明有效运用“海绵城市”的理念，使城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。本发明遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。本发明统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，并考虑其复杂性和长期性。本发明是适用于建筑物屋面排水在地面以下快速下渗的装置，可以加速雨水的下渗，缓解暴雨对城市内涝的压力。本发明的置适用于住宅、公共建筑和市政工程建设。

[0055] 本发明结合建构筑物基础施工过程，在地下设置可透水的预制桩装置，利用屋面水位的高水头，加速屋面积水的快速下排，并最大限度的入渗到土体中。自加压快速透水的预制桩装置和方法高效可行，既可以保证基桩的承载性能，又可以形成自然和人工的排水通道，满足下雨时吸水、蓄水、渗水的海绵城市建设需求，其应用前景广阔。

[0056] 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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。