一种能排水并增大摩阻力的预制管桩及其施工方法.pdf

本发明公开了一种能排水并增大摩阻力的预制管桩及其施工方法。预制管桩的侧表面上开有小孔，小孔呈错位任意分布。将预制管桩上套上土工织物，植入土中；桩周土中的水经过土工织物由预制管桩侧表面分布的小孔渗透进入内管后进行排水；待排水固结后，将土工织物刺破，桩周土经预制管桩侧表面的小孔进入内管；从预制管桩顶部向内管继续灌入桩周土，待平整后回填碎石垫层及格栅，回填后顶层格栅的高度与设计标高相同。本发明可用低压桩力施工获得高承载力桩，实现了有效提高桩基承载力以及施工效率的目的；增加了桩的侧摩阻力，施工无噪音、泥浆污染且对地面扰动小；结构简单、施工速度快周期短，在抢险工程中可以达到高效、快速的结果。

1.  一种能排水提升摩阻力预制管桩，其特征在于：预制管桩的侧表面上开有用于排水以及桩周土进入的小孔，小孔呈错位任意分布。

2.  一种能排水提升摩阻力预制管桩的施工方法，其特征在于采用如下步骤：
第一步：将权利要求1所述的预制管桩上套上土工织物，植入土中；
第二步：桩周土中的水经过土工织物由预制管桩侧表面分布的小孔渗透进入内管后进行排水；
第三步：待排水固结后，将土工织物刺破，桩周土经预制管桩侧表面的小孔进入内管；
第四步：从预制管桩顶部向内管继续灌入桩周土，待平整后回填碎石垫层及格栅，回填后顶层格栅的高度与设计标高相同。

3.  根据权利要求1所述的一种能排水提升摩阻力预制管桩的施工方法，其特征在于采用如下步骤：所述的土工织物可采用无纺土工布。

一种能排水并增大摩阻力的预制管桩及其施工方法
技术领域
本发明属于一种预制管桩及其施工方法，涉及土木工程施工技术领域的一种能排水并增大摩阻力的预制管桩及其施工方法，可达到排水兼提升摩阻力效果。
背景技术
目前随着我国经济建设的高速发展，东部发达沿海地区土地资源有限，围填海工程、大型港口和新机场、高速铁路以及滨海新城区的工程建设进入了全新的快速发展时期，尤其是以环渤海湾经济带、长江三角洲、珠江三角洲这些普遍存在于软弱土环境中的沿海产业聚集区为典型代表。现常用的柔性桩复合地基虽然造价低廉但是桩身强度低，加固深度有限；刚性桩桩身强度高，加固深度大但是费用高。而现在新开发的现浇混凝土大直径管桩（PCC桩）虽然结合了以上两种桩的优点，但是又存在施工过程产生泥浆污染，施工效率不高等缺点。
因此开发一种能够批量生产且大量节省混凝土用量并有效提高桩基承载力的预制管桩及其施工方法具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以达到加快排水兼提升摩阻力效果的预制管桩及其施工方法，从而能够实现有效提高桩基承载力以及施工效率的目的。
本发明提出了一种能排水提升摩阻力预制管桩，其结构组成如下：
一种能排水提升摩阻力预制管桩：预制管桩的侧表面上开有用于排水以及桩周土进入的小孔，小孔呈错位任意分布。
一种能排水提升摩阻力预制管桩的施工方法，采用如下步骤：
第一步：将权利要求1所述的预制管桩上套上特制土工织物，植入土中至设计深度；
第二步：因土体受到挤压，桩周土中的水经过土工织物由预制管桩侧表面分布的小孔渗透进入内管后进行排水；
第三步：待排水固结后，将土工织物刺破，桩周土经预制管桩侧表面的小孔进入内管，桩侧摩阻力增加，挤土效应缓和；
第四步：从预制管桩顶部向内管继续灌入足够桩周土，待平整后回填碎石垫层及格栅，回填后顶层格栅的高度与设计标高相同。
所述的土工织物可采用无纺土工布。
作为软弱土地基处理复合地基中的现有桩基，一般是以摩擦桩为主，单桩承载力以桩侧摩阻力为主。因此要提高桩的承载力，必须尽量提高基桩表面积实现。如图6，同体积的空心混凝土桩比实心混凝土桩承载力明显增加。而本发明提出的排水提升摩阻力预制管桩算上侧表面上打孔的孔径内表面积，不仅在总表面积上比空心混凝土桩要大，而且带孔的预制管桩还节省了混凝土用量。
此外，采用本发明在施工过程中将预制管桩先套上特制土工织物减少桩周摩擦阻力可以用较小的压桩力将管桩植入土中，待排水固结一段时间后刺破土工织物，然后使得桩周土通过孔径进入内管，大大减少了土拱效应，同时也增加了桩侧摩擦力，进而大大增加了桩基的承载力。
综上上述，本发明具有如下优点及功效：
（1）可用低压桩力施工获得高承载力桩。
（2）在植入过程中周围软土经过挤压，孔隙水可由预制管桩侧面孔洞进入内管达到固结排水的效果，后期又由于撤走了土工织物，桩土从周围经过空洞进入预制管桩内，增加了桩的侧摩阻力。
（3）施工无噪音、泥浆污染且对地面扰动小。
（4）结构简单、施工速度快周期短，在抢险工程中可以达到高效、快速的结果。
附图说明
图1是本发明预制管桩的结构示意图。
图2是预制管桩套上土工织物的结构示意图。
图3是预制管桩植入后排水过程示意图。
图4是桩周土进入管桩以增加摩阻力的过程示意图。
图5是桩土进入预制管桩内后回填有碎石垫层及格栅后的结构示意图。
图6是本发明预制管桩的原理图。
图中：1、预制管桩，2、土工织物，3、桩周土，4、碎石垫层及格栅，a、实心预制管桩，b、空心预制管桩，c、空心带孔预制管桩。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的实施例如下：
第一步：先制成如图1所示的预制管桩1，侧表面打上若干小孔，将如图1所示的预制管桩1上套上特制土工织物2，土工织物2可采无纺土工布，植入土中至设计深度，如图2所示；
第二步：因土体受到挤压，桩周土中的水经过土工织物2由预制管桩1侧表面分布的小孔渗透进入内管后进行排水，如图3所示；
第三步：待排水固结后，将土工织物2刺破，桩周土经预制管桩1侧表面的小孔进入内管，桩侧摩阻力增加，挤土效应缓和，如图4所示；
第四步：从预制管桩1顶部向内管继续灌入足够桩周土3，待平整后回填碎石垫层及格栅4，回填后顶层格栅的高度与设计标高相同，如图5所示。
实施例一：
工程场地上层为流塑态淤泥质粘土。对比试验采用图6中空心预制管桩b和空心带孔预制管桩c。
预制管桩均按照采用铝合金制作，外径D₀=80mm，内径D_i=65mm，设计桩长为1m。其中空心带孔预制管桩c在表面开孔直径d=16mm小孔20个，套上无纺土工布后预压植入粘土中。经试验表明，空心预制管桩b的压桩力≈空心带孔预制管桩c的压桩力，其中无纺土工布起到了减少摩擦力的作用，但不明显。按照上述第二部进行排水固结。第三步中，空心预制管桩b挤土效应明显强于实心预制管桩a。第四步完成后48h后测试空心带孔预制管桩c的承载力比空心预制管桩b高约10%。
实施例二：
工程场地上层为可塑态粉质粘土。对比试验仍采用图6中空心预制管桩b和空心带孔预制管桩c。
预制管桩均按照采用低合金碳素钢制作，外径D₀=100mm，内径D_i=80mm，设计桩长为1.2m。其中空心带孔预制管桩c在表面开孔直径d=20mm小孔20个，套上无纺土工布后预压植入粘土中。经试验表明，空心预制管桩b的压桩力≈空心带孔预制管桩c的压桩力，空心带孔预制管桩c的压桩力略小于空心预制管桩b，其中无纺土工布起到了明显减少摩擦力的作用。按照上述第二部进行排水固结。第三步中，空心预制管桩b挤土效应明显强于实心预制管桩a。第四步完成后48h后测试空心带孔预制管桩c的承载力比空心预制管桩b高约8%。
在实际工程中，实施例一中使用的铝合金材质以及实施例二中的低合金碳素钢皆可换算成不同钢筋配比的混凝土预制管桩。从实施例一、二可见，在带孔预制管桩外套无纺土工布确实有减少压桩力的作用，且在步骤三完成后，挤土效应明显缓和，最后作为摩擦桩的承载力Q也有8%~10%的增加。
由此可见，本发明结构简单实现了用低压桩力施工获得了高承载力桩，增加了桩的侧摩阻力；并且施工无噪音、泥浆污染且对地面扰动小，速度快周期短，在抢险工程中可以达到高效、快速的结果，具有突出显著的技术效果。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。