專利名稱：一種振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軟土地基處理及樁基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種振動沉管擠密碎石-混凝
土組合樁及其施工方法。主要適應(yīng)于高速公路軟土地基處理等工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
根據(jù)樁身材料性質(zhì)來分，樁基可分為散體材料樁、柔性樁和剛性樁三大類；散體 材料樁和柔性樁處理方法費用較低，但是處理后樁身變形相對較大；而剛性樁處理方法樁 身變形較小，但是處理費用相對較高。在本發(fā)明之前，混凝土旋噴插芯組合樁處理方法， 如中國專利(ZL200410094077. 6和ZL200510014323. 7)等，在長螺旋壓灌混凝土樁內(nèi)插 入預(yù)制樁芯形成組合樁；該樁型處理方法可以穿透預(yù)制樁無法穿過的硬土層，且樁身承 載力高；但是插芯施工中容易偏心從而影響整體承載力，旋噴攪拌施工影響環(huán)境，且整體 處理費用相對偏高。不同剛度組合樁復(fù)合地基處理方法，如中國專利(ZL 94105052.1， ZL200810121621. X和ZL200810062509. 3)等，利用剛性樁、柔性樁或者散體材料樁間隔布 置形式，與土體以及褥墊層一起組成復(fù)合地基；與傳統(tǒng)復(fù)合地基相比，不同剛度組合樁復(fù)合 地基具有節(jié)約工程成本，協(xié)調(diào)復(fù)合地基模量等優(yōu)點；但是在高速公路等軟土地基處理時，由 于同一加固區(qū)內(nèi)不同剛度樁的存在，導(dǎo)致上部荷載傳遞到不同剛度樁上的應(yīng)力存在差別， 從而容易引起路基不均勻沉降。楔形鋼管混凝土組合樁，如美國專利(US 7073980 B2)等， 先將帶樁尖的楔形鋼管樁打入土體中，隨后打入與楔形鋼管樁聯(lián)接的普通鋼管樁，最后在 鋼管中灌注混凝土形成楔形鋼管混凝土組合樁；該樁型處理方法樁身承載力高；但是楔形 鋼管與普通鋼管聯(lián)接段是樁體提供水平向抗力的薄弱環(huán)節(jié)，且處理費用相對昂貴。普通振 動沉管擠密碎石樁工程造價低，但是樁身強度低且在土層性質(zhì)較差時，側(cè)向鼓出較大甚至 破壞土體結(jié)構(gòu)；普通沉管灌注混凝土樁施工工藝成熟，應(yīng)用廣泛，屬于剛性樁，樁身強度高， 但是相對于碎石樁等散體材料樁和柔性樁等工程造價偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服上述缺陷，與普通碎石樁相比，該新樁型提高了樁身強度，可以有效減
少樁身壓縮變形量；與普通混凝土灌注樁相比，比整樁采用混凝土灌注樁形式節(jié)省了工程
造價，比部分采用混凝土灌注樁形式提高了灌注樁樁端承載能力，減小樁端沉降。 振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁，由混凝土樁段與擠密碎石樁段組合而成，其
主要技術(shù)特征在于采用振動沉管方式先在沉管空腔內(nèi)形成下部擠密碎石樁，然后在沉管空
腔上部澆注混凝土以形成灌注樁，最終形成振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁。灌注樁底
部混凝土漿液的滲透形成混凝土樁與擠密碎石樁的有效連接。根據(jù)實際土層性質(zhì)情況，可
以調(diào)節(jié)混凝土樁段與擠密碎石樁段的長度，使其達到最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果；一般情況下，擠
密碎石樁布置在土層性質(zhì)相對較硬段。 振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁施工方法，其主要技術(shù)步驟為 (1)場地平整，測量放線，并將帶活瓣樁尖的沉管在指定的打樁位置就位，保證起重設(shè)備平穩(wěn)、導(dǎo)向架與地面垂直偏角不大于1. 5%，成孔中心與設(shè)計樁位偏差不大于50mm ;
(2)啟動振動機，把套管沉入土中并將套管沉至設(shè)計深度，且每下沉0.5m留振 lmin ; (3)通過進料口向沉管空腔內(nèi)注入一定量的碎石； (4)啟動振動拔管，上拔速率為0. 5-1. 4m/min，且每拔管lm留振lmin ; (5)重復(fù)(3)和(4)工序，把沉管提升至規(guī)定高度，填筑碎石直至振動沉管擠密碎
石樁施工至設(shè)計標高； (6)重新啟動振動，將沉管向上拔出地面，并同時通過進料口向沉管內(nèi)填筑混凝土 以形成上部灌注樁樁身，最終形成振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁。 本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于與普通現(xiàn)澆混凝土樁等剛性樁相比，該新樁型可以在 確保樁體整體性能的前提下，降低工程造價；與普通振動沉管擠密碎石樁等散體材料樁相 比，該新樁型可以提高樁身剛度，提高豎向承載能力及水平向承載能力等；同時該樁型具備 普通碎石樁和灌注混凝土樁的優(yōu)點。振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁，其施工工藝簡單、 可操作性強，便于質(zhì)量控制、檢測，單樁承載力高。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1為振動打樁機，2為振動頭，3為帶孔鋼制蓋板，4為進料口，5為帶刻度沉 管，6為活瓣樁靴。 圖2為本發(fā)明的施工過程示意圖。 圖中(l)為振動沉樁模，(2)為樁模沉管完成，(3)為填筑碎石填料，(4)為振動 拔管形成擠密碎石樁，(5)為振動拔管澆注混凝土， (6)成樁。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的具體實施方式
。本發(fā)明的保護范圍并 不僅僅局限于本實施方式的描述。 如圖1和圖2所示，振動打樁機1上部設(shè)有振動頭2，帶孔鋼制蓋板3螺絲鉚接振 動頭2和帶刻度的沉管5，帶刻度沉管5具有較高的剛度和強度，且中間為空腔，沉管5下部 連接活瓣樁靴6 ;沉管5上部外側(cè)設(shè)置進料口 4。 實施時，如圖2(1)所示，先平整場地并將振動打樁機1就位，保證起重設(shè)備平穩(wěn)、 導(dǎo)向架與地面垂直偏角不大于1. 5%，成孔中心與設(shè)計樁位偏差不大于50mm ;如圖2(2)所 示，將下部連接活瓣樁靴6的帶刻度沉管5在指定的打樁位置定位，啟動振動頭2向下振 動，使與之相連接的蓋板3、沉管5和活瓣樁靴6 —起沉入地基土中并至設(shè)計深度，且每下沉 0. 5m留振lmin ;如圖2(3)所示，通過沉管5上部外側(cè)的進料口 4向沉管5空腔內(nèi)注一定量 的碎石填料；如圖2(4)所示，啟動振動頭拔管，上拔速率為0. 5-1. 4m/min，且每拔管lm留 振lmin ;如圖2(5)所示，完成擠密碎石樁達到設(shè)計深度之后，啟動振動頭2振動向上拔出 沉管5，上拔時的速度控制在0. 5-1. 4m/min左右以利于成樁；如圖2(6)所示，待沉管5和 活瓣樁靴6完全拔出地面后，在地基中就已形成了振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁。
當(dāng)作為建筑樁基礎(chǔ)方案時，一般需要相對更高的樁體強度，因此也可以在混凝土灌注樁段設(shè)置鋼筋籠而形成振動沉管擠密碎石_鋼筋混凝土組合樁c
權(quán)利要求
一種振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁，其特征在于采用振動沉管方式先在沉管空腔內(nèi)形成下部擠密碎石樁，然后在沉管空腔上部灌注混凝土以形成灌注樁，最終形成振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁；灌注樁底部混凝土漿液的滲透形成混凝土樁與擠密碎石樁的有效連接；根據(jù)實際土層性質(zhì)情況，可以調(diào)節(jié)混凝土樁段與擠密碎石樁段的長度，使其達到最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果；一般情況下，擠密碎石樁布置在土層性質(zhì)相對較硬段。
2. —種振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁的施工方法，其特征在于采用如下步驟(1) 場地平整，測量放線，并將帶活瓣樁尖的沉管在指定的打樁位置就位，保證起重設(shè) 備平穩(wěn)、導(dǎo)向架與地面垂直偏角不大于1. 5%，成孔中心與設(shè)計樁位偏差不大于50mm ;(2) 啟動振動機，把套管沉入土中并將套管沉至設(shè)計深度，且每下沉O. 5m留振lmin ;(3) 通過進料口向沉管空腔內(nèi)注入一定量的碎石；(4) 啟動振動拔管，上拔速率為0. 5-1. 4m/min，且每拔管lm留振lmin ;(5) 重復(fù)(3)和(4)工序，把沉管提升至規(guī)定高度，填筑碎石直至振動沉管擠密碎石樁 施工至設(shè)計標高；(6) 重新啟動振動，將沉管向上拔出地面，并同時通過進料口向沉管內(nèi)填筑混凝土以形 成上部灌注樁樁身，最終形成振動沉管擠密碎石_混凝土組合樁。
全文摘要
一種振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁及其施工方法，軟土地基處理及樁基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。采用振動沉管方式先在沉管空腔內(nèi)形成下部擠密碎石樁，然后在沉管空腔上部灌注混凝土以形成灌注樁，最終形成振動沉管擠密碎石-混凝土組合樁。灌注樁底部混凝土漿液的滲透形成混凝土樁段與擠密碎石樁段的有效連接。本發(fā)明與普通現(xiàn)澆混凝土樁等剛性樁相比，該新樁型可以在確保樁體整體性能的前提下，降低工程造價；與普通振動沉管擠密碎石樁等散體材料樁相比，該新樁型可以提高樁身強度，提高豎向承載能力及水平向承載能力等。該樁施工工藝簡單、可操作性強，便于質(zhì)量控制、檢測，單樁承載力高。
文檔編號E02D3/08GK101781888SQ20101010392
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者丁選明, 孔綱強, 楊貴, 陳育民 申請人:河海大學(xué)