一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法与流程

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1.本发明涉及建筑桩基工程技术领域，尤其是一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法。

背景技术：

2.传统锤击法与振动法沉桩由于噪音大、震感强，在城市或特殊地质条件下的应用受到限制。近年来，随着施工工艺的不断发展，一种高频免共振沉桩工艺逐渐得到应用。高频免共振沉桩的工作原理是通过振动，迫使土壤做相同频率的振动，从而使桩周土体颗粒迅速液化，孔隙水压力迅速上升，降低土体强度，减少土体对钢管桩的摩擦力，使钢管桩迅速沉桩到设计深度。
3.高频免共振钢管桩具有施工速度快、对周边环境影响小、噪音小、泥浆污染小等优势。但其劣势也显而易见，即对土体具有一定的破坏性，尤其在存在软土地基的区域，由于软土的渗透系数较小，桩周土体超孔隙水压力的消散时间长，桩承载力的恢复往往需要较长的时间，难以满足工期需求。

技术实现要素：

4.本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，通过在钢管桩免共振施工过程中施作相连通的横向排水通道和竖向排水通道，使钢管桩在通过高频免共振沉桩施工工艺沉桩之后，孔隙水可通过竖向排水通道和水平排水通道快速排出，进一步使得超孔隙水压力快速消散。
5.本发明目的实现由以下技术方案完成：一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：在软土地基的施工场地内铺设砂垫层并在所述砂垫层内设置横向排水通道；通过高频免共振沉桩施工工艺在所述软土地基内植入外围具有塑料排水板的钢管桩，所述塑料排水板随着所述钢管桩一并植入所述软土地基并在沉桩过程中形成竖向排水通道；将所述塑料排水板埋入所述砂垫层并使其形成的所述竖向排水通道与所述横向排水通道连通，实现超孔隙水压力的快速消散。
6.所述具有塑料排水板的钢管桩采用分节段施工，即将若干外围具有塑料排水板的钢管桩节段逐一通过所述高频免共振沉桩施工工艺植入所述软土地基；若干所述钢管桩节段之间焊接构成整体，若干所述钢管桩节段外围的所述塑料排水板搭接构成整体。
7.所述钢管桩的节数根据桩长与所述软土地基的施工现场的净空确定，所述钢管桩的节段长度为10-30m。
8.所述砂垫层内所设置的所述横向排水通道为纵横交错的盲沟，所述盲沟的沟底设置排水纵坡。
9.所述钢管桩包括钢管桩、塑料排水板、塑料排水板连接件和钢制固定件，其中所述塑料排水板粘贴在所述钢管桩的桩身外壁上，所述钢制固定件焊接在所述钢管桩的桩身底部外壁上，所述钢制固定件和所述塑料排水板连接；所述塑料排水板连接件与所述塑料排水板连接并用于搭接相邻钢管桩的塑料排水板。
10.所述砂垫层的厚度为30-50cm，压实度为90%。
11.所述塑料排水板埋入所述砂垫层的长度不小于20cm。
12.本发明的优点是：将钢管桩、砂垫层水平排水通道、塑料排水板竖向排水通道相结合，具有免共振沉桩方法施工速度快、对周边环境影响小、噪音小、泥浆污染小等优势，同时克服了软土地区免共振沉桩后超孔隙水压力消散慢、桩承载力恢复时间长的技术难题，沉桩后通过横竖向排水通道迅速降低桩周土体超孔隙水压力，提高桩侧摩阻力，恢复钢管桩承载力，而且在沉桩的同时将钢管桩和排水板一并打入地基，完成桩周竖向排水通道的布设，减少了施工工序，施工操作便捷；同时由于塑料排水板粘贴在钢管桩上，沉桩的过程中塑料排水板不会弯沉，排水通道顺畅，排水效果好。
附图说明
13.图1为本发明的施工方法效果图；图2为本发明中钢管桩的结构示意图图3为本发明的横截面示意图；图4为本发明中塑料排水板连接的结构示意图；图5为本发明塑料排水板搭接后的结构示意图；图6为本发明的施工方法流程图。
具体实施方式
14.以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：如图1-6所示，图中标记1-8分别表示为：钢管桩1、塑料排水板2、透水滤膜内芯3、塑料板4、排水板连接件5、钢制固定件6、砂垫层7、土体中排水流向8。
15.实施例：本实施例中适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法主要适用于处于深厚软土地区的城市高架、铁路、桥涵等基础设施的桩基础。该施工方法将钢管桩和塑料排水板高效钢管桩和塑料排水板高效有机结合，既有钢管桩施工速度快、对周边环境影响小、噪音小、泥浆污染小等优势，同时，又有塑料排水板作为深厚软土层竖向排水通道、快速降低超孔隙水压力等优点，在沉桩完毕后，能使得孔隙水在超孔隙水压力的作用下通过塑料排水板排出，迅速降低桩周土体超孔隙水压力、提高桩侧摩阻力、恢复钢管桩承载力，有利于在保证沉桩质量的同时缩短工期。
16.本实施例中施工方法可通过如下结构的钢管桩实现。如图2至图5所示，该钢管桩包括钢管桩1、塑料排水板2、塑料排水板连接件5、钢制固定件6。
17.其中，钢管桩1为钢管桩的主体部分，沿其圆周方向均匀间隔粘贴有四条塑料排水板2，每条塑料排水板2的轴线均与钢管桩1的轴线平行。在每条塑料排水板2的底部分别设置有钢制固定件6，该钢制固定件6与钢管桩1焊接固定，以将塑料排水板2可稳固的安装在
钢管桩1的外围。在本实施例中，钢制固定件6可采用卡环、抱箍式的固定件，其将塑料排水板2的底部位置卡紧，以进一步保证塑料排水板2在随着钢管桩1一并打入土体时，其不会发生弯沉且结构稳定。
18.在施工时，塑料排水板2通过钢制固定件6与钢管桩1连接，并粘贴于钢管桩1的四周，由于免共振施工过程中桩周土体液化，塑料排水板2能随钢管桩1一同打入土体，沉桩的同时完成竖向排水通道的布设。
19.在本实施例中，塑料排水板2由芯板以及包围在该芯板外围的非织造土工织物滤层构成。其中，芯板采用聚丙烯（pp）和聚乙烯（pe）混合掺配而成，具有良好的结构性能，同时芯板设置成波浪或口琴形状，以使芯板可在非织造土工织物滤层内形成多条规律的竖向排水通道，进而提高竖向排水通道的排水效率。包裹在芯板外围的非织造土工织物滤层则起到过滤效果，避免土体颗粒等物体进入到竖向排水通道内部而发生堵塞。
20.如图3和图4所示，在钢管桩1的上、下两端分别设置有塑料排水板连接件5，该塑料排水板连接件5用于在上、下两节钢管桩1进行接焊接接长后将设置在钢管桩1外围的塑料排水板2连接构成整体结构，进一步保证竖向排水通道的畅通，同时也进一步保证了塑料排水板2在沉桩过程中的结构强度。
21.如图3所示，塑料排水板连接件5由土工织物等透水材料和塑料板4组成，土工织物等透水材料作为透水滤膜内芯3起到过滤作用，塑料板4用作外部保护和固定。在塑料板4的两端分别开设有与塑料排水板2的形状、大小相吻合适配的承插口；在使用时，直接将上、下节钢管桩1上粘贴的塑料排水板2插入塑料排水板连接件5的承插口之内，并将塑料排水板连接件5粘贴于钢管桩1侧壁，从而将塑料排水板2通过塑料排水板连接件5连接构成整体，并形成完整深度的竖向排水通道。
22.如图1和图6所示，本实施例中的施工方法包括如下步骤：1）进行施工前准备，包括：探沟排除地下管线，清理地表工作面，免共振锤、吊桩机等施工设备进场以及本实施例中的钢管桩进场。
23.2）在软土地基的上方铺设砂垫层7，砂垫层7厚度一般为30-50cm，压实度90%。在砂垫层7中纵横向铺设盲沟，沟底设置排水纵坡，形成水平排水通道。
24.3）用全站仪或经纬仪、钢尺确定软土地基内钢管桩的桩位位置，并做好标记，保证桩位的施工精度。
25.4）钢管桩采用分段施工，将第一节钢管桩1吊桩就位，设置好免共振锤的锤型、转速等参数，对其进行高频免共振振动沉桩，此时第一节钢管桩1与固定在其外围的塑料排水板2一并植入软土地基内直至指定深度，在此过程中，塑料排水板2形成竖向排水通道。
26.5）在第二节钢管桩1的底部焊接钢制固定件6，桩周布设塑料排水板2的钢管桩1吊桩就位，焊接上下两节钢管桩1，进行高频免共振振动沉桩，直至指定深度。
27.6）在第三节底部焊钢制固定件6，桩周布设塑料排水板2的钢管桩1吊桩就位，对齐上节钢管桩1四周塑料排水板2与下节钢管桩1四周塑料排水板2后焊接上下两节钢管桩1，利用排水板连接件5搭接塑料排水板2并将排水板连接件5固定于钢管桩1上后，进行高频免共振振动沉桩，直至指定深度。
28.7）如果同一桩位还需沉桩多个钢管桩节段，则再次重复第6个步骤，直至植入软土地基内的钢管桩的长度满足要求。
29.8）直至最后一节钢管桩1沉桩至指定深度，将该钢管桩1上的塑料排水板2伸出砂垫层7后，将其埋入砂垫层7，埋入的长度不小于20cm，使竖向、地表水平排水通道贯通。随后，在沉桩过程中累积的超孔隙水压力的作用下，孔隙水通过竖向排水通道和地表水平排水通道快速排出，使得超孔隙水压力快速消散。
30.本实施例在具体实施时：塑料排水板2的数量一般为3-5条，塑料排水板2若数量过少会导致竖向排水通道不足，影响竖向排水效果；塑料排水板2若数量过多会影响沉桩施工，同时造成工程造价增加。
31.当钢制固定件6与塑料排水板连接件5的设置位置较为临近时，两者之间应考虑位置关系而相互避开，亦或是将塑料排水板连接件5的承插口扩大，将钢制固定件6包围在内。在一些情况下，钢制固定件6也可在钢管桩1的桩身长度方向上均匀间隔设置，以加强对塑料排水板2的固定效果。
32.虽然以上实施例已经参照对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

技术特征：

1.一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：在软土地基的施工场地内铺设砂垫层并在所述砂垫层内设置横向排水通道；通过高频免共振沉桩施工工艺在所述软土地基内植入外围具有塑料排水板的钢管桩，所述塑料排水板随着所述钢管桩一并植入所述软土地基并在沉桩过程中形成竖向排水通道；将所述塑料排水板埋入所述砂垫层并使其形成的所述竖向排水通道与所述横向排水通道连通，实现超孔隙水压力的快速消散。2.根据权利要求1所述的一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，其特征在于：所述具有塑料排水板的钢管桩采用分节段施工，即将若干外围具有塑料排水板的钢管桩节段逐一通过所述高频免共振沉桩施工工艺植入所述软土地基；若干所述钢管桩节段之间焊接构成整体，若干所述钢管桩节段外围的所述塑料排水板搭接构成整体。3.根据权利要求2所述的一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，其特征在于：所述钢管桩的节数根据桩长与所述软土地基的施工现场的净空确定，所述钢管桩的节段长度为10-30m。4.根据权利要求1所述的一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，其特征在于：所述砂垫层内所设置的所述横向排水通道为纵横交错的盲沟，所述盲沟的沟底设置排水纵坡。5.根据权利要求1所述的一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，其特征在于：所述钢管桩包括钢管桩、塑料排水板、塑料排水板连接件和钢制固定件，其中所述塑料排水板粘贴在所述钢管桩的桩身外壁上，所述钢制固定件焊接在所述钢管桩的桩身底部外壁上，所述钢制固定件和所述塑料排水板连接；所述塑料排水板连接件与所述塑料排水板连接并用于搭接相邻钢管桩的塑料排水板。6.根据权利要求1所述的一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，其特征在于：所述砂垫层的厚度为30-50cm，压实度为90%。7.根据权利要求1所述的一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，其特征在于：所述塑料排水板埋入所述砂垫层的长度不小于20cm。

技术总结

本发明涉及建筑桩基工程技术领域，尤其是一种适用于软土地基的钢管桩免共振施工方法，在软土地基的施工场地内铺设砂垫层并在所述砂垫层内设置横向排水通道；通过高频免共振沉桩施工工艺在所述软土地基内植入外围具有塑料排水板的钢管桩，所述塑料排水板随着所述钢管桩一并植入所述软土地基并在沉桩过程中形成竖向排水通道；将所述塑料排水板埋入所述砂垫层并使其形成的所述竖向排水通道与所述横向排水通道连通，实现超孔隙水压力的快速消散。本发明的优点是：具有免共振沉桩方法施工速度快、对周边环境影响小、噪音小、泥浆污染小等优势，同时克服了软土地区免共振沉桩后超孔隙水压力消散慢、桩承载力恢复时间长的技术难题。题。题。