專利名稱：大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鋼管樁，尤其是一種大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋼管樁作為當今基礎(chǔ)工程中使用的一種主要樁型，廣泛應用在高層建筑、橋梁、海港碼頭等工程中。特別是近幾年來海上工程的快速發(fā)展，在跨海大橋、石油平臺等大型工程采用鋼管樁取得良好的效果，擴展了鋼管樁的應用前景，促使鋼管樁技術(shù)得到快速提升?，F(xiàn)在通用的鋼管樁多為等直徑的焊接鋼管，直徑范圍400-1200mm左右。對于類似橋墩、海上風機等大型單體結(jié)構(gòu)需采用多根鋼管樁才能滿足上部結(jié)構(gòu)要求，同時基礎(chǔ)中的 每根鋼管樁承載性能均需滿足設(shè)計要求才能進行上部結(jié)構(gòu)施工，因此樁基施工難度較大。且在沉樁時均采用錘擊式沉樁，對于較硬的地層沉樁較為困難，容易形成各個鋼管樁承載能力的差異，對基礎(chǔ)造成安全隱患。等直徑的鋼管樁提供的豎向及水平承載力相對較小，因此費用較高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)，其適應各類對樁基抗壓、抗拔、抗彎等特殊技術(shù)要求的地基基礎(chǔ)工程，具有施工快捷、造價低廉、施工質(zhì)量易控等特點，特別適應于類似橋墩、海上風機等海上工程大型單體結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案一種大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)，包括海上作業(yè)平臺，海上作業(yè)平臺上設(shè)有起吊設(shè)備和高壓泵，高壓泵與鋼管樁內(nèi)壁上的若干高壓噴射管連接，所述鋼管樁頂端設(shè)有樁帽，樁帽上部設(shè)有與起吊設(shè)備相連的振動錘；鋼管樁中設(shè)置有泥漿泵支架，泥漿泵支架上支撐有排漿管，排漿管下部連接泥漿泵，上部與鋼管樁側(cè)面上的排漿口相通。所述高壓泵通過高壓管與鋼管樁內(nèi)壁上的若干高壓噴射管連接。所述高壓噴射管焊接于鋼管樁內(nèi)壁上，上部與高壓管密封連接，每根高壓管上設(shè)置兩個或多個高壓管噴射口。所述振動錘為套筒式柴油振動錘，上部與起吊設(shè)備通過鋼絲繩連接，下部套在鋼管樁頂端。所述鋼管樁的外部中上部均勻焊接有若干增阻片。所述鋼管樁的內(nèi)腔為十字型或三角型或四角型或多分支的變截面形狀。大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)的施工方法，步驟如下I)把預制焊接的鋼管樁及樁帽用起吊設(shè)備放置到打樁的位置，調(diào)平，在鋼管樁體自重的壓力下，鋼管樁底端的部分鋼管樁體進入土體中；2)利用起吊設(shè)備把振動錘吊起并平放到樁帽上，同時振動錘的套筒套在鋼管樁的上端;[0015]3)連接高壓泵、高壓噴射管及排漿管、泥漿泵；4)通過高壓管及樁內(nèi)高壓噴射管向鋼管樁內(nèi)噴射高壓水流，使得鋼管樁內(nèi)底部的土層受到擾動、形成泥漿；5)開啟泥漿泵，把鋼管樁內(nèi)泥漿抽出，同時降低鋼管樁體內(nèi)的水頭，增大鋼管樁體內(nèi)外水頭壓力差；在水頭壓力的作用下，鋼管樁體底端的土層變的松散，使得沉樁更為容易;隨著鋼管樁底部泥漿的抽出，鋼管樁底部土層阻力降低，鋼管樁在自重及振動錘重量的壓力下開始下沉，當土層較硬時利用振動錘錘擊進行助沉；6)在沉樁過程中若出現(xiàn)傾斜情況時，通過調(diào)節(jié)不同位置上的高壓噴射管的開啟及 調(diào)節(jié)水流的大小進行調(diào)平，同時利用振動錘起輔助調(diào)節(jié)作用以達到樁體垂直的效果；7)樁體沉到預定深度后，通過高壓噴射管向樁內(nèi)噴射高壓水泥漿液，用水泥漿液置換樁體內(nèi)的泥漿，形成高強度的水泥土混合體，同時增強樁體的剛度，增大樁體的樁端豎向承載力，并提聞粧基礎(chǔ)的抗彎能力；8)沉樁完成后，去除樁帽，把鋼管樁樁體與上部結(jié)構(gòu)或承臺焊接在一起成為樁基礎(chǔ)。應用時，把預制焊接的樁體用起吊設(shè)備放置到打樁的位置，在樁體自重的壓力下，樁底端的部分樁體進入土體中。把振動錘放置在樁的上端，調(diào)平后通過樁體腔內(nèi)高壓噴射管噴射高壓水流，使得進入樁體內(nèi)的土形成泥漿，減小甚至消除樁體內(nèi)側(cè)沉樁阻力。使得樁體在自重作用下不斷下沉，必要時采用振動錘助沉。當樁體進入土體一定深度后，開啟樁體內(nèi)的泥漿泵，把樁體內(nèi)部的泥漿抽出，降低樁體內(nèi)的水頭，增大樁體內(nèi)外水頭壓力差。在水頭壓力的作用下，樁體底端的土層變的松散，使得沉樁更為容易，直至進入預定深度。在沉樁過程中若出現(xiàn)傾斜情況時，通過調(diào)節(jié)不同位置上的高壓噴射管的開啟及調(diào)節(jié)水流的大小進行調(diào)平，同時利用振動錘起輔助調(diào)節(jié)作用以達到樁體垂直的效果。樁體沉到預定深度后，通過高壓噴射管向樁內(nèi)噴射高壓水泥漿液，用水泥漿液置換樁體內(nèi)的泥漿，形成高強度的水泥土混合體，同時增強樁體的剛度，增大樁體的樁端豎向承載力，并提聞粧基礎(chǔ)的抗彎能力。沉粧完成后，把粧體與上部結(jié)構(gòu)或承臺焊接在一起成為樁基礎(chǔ)。本實用新型的有益效果是，本實用新型針對當前基礎(chǔ)工程中對于鋼管樁的快速需求，結(jié)合迅速發(fā)展的樁基理論和實踐經(jīng)驗，形成了大直徑變截面異形增阻鋼管樁技術(shù)。本實用新型由于采用變截面的設(shè)計理念，擴大了樁土比表面積，提高了樁側(cè)摩阻力；由于樁端截面積相對較大，形成了擴底技術(shù)，極大地提高了樁基的抗壓、抗拔和抗彎承載能力；樁體受到上拔力時，內(nèi)部充填后的樁底部形成局部真空，產(chǎn)生吸力，增大了樁基的抗拔承載能力；在施工過程中采用水流噴射技術(shù)，沉樁較為容易、可控；樁體內(nèi)充填水泥土，增強了樁體的強度和重量，提高了樁豎向承載能力和抗傾斜能力；在樁體的前端一定范圍內(nèi)增加增阻鋼板，提高了樁體的抗水平力及豎向側(cè)摩阻力。由于采用大直徑樁體，可采用單根樁即可滿足上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，提高了基礎(chǔ)整體的穩(wěn)定性及安全性。本實用新型適應各類對樁基抗壓、抗拔、抗彎等特殊技術(shù)要求的地基基礎(chǔ)工程，具有施工快捷、造價低廉、施工質(zhì)量易控等特點，特別適應于類似橋墩、海上風機等海上工程大型單體結(jié)構(gòu)。[0027]本實用新型充分利用樁體異性、變截面的設(shè)計理念，擴大了樁土比表面積，提高了樁側(cè)摩阻力和樁端阻力，采用擴底及增阻技術(shù)，增強了樁體的抗彎、抗拔及抗壓性能。其主要特點如下I、樁的綜合工程性能突出。由于采用異性截面樁體，同等材料用量的情況下擴大了樁土比表面積，提高了樁側(cè)摩阻力，相應提高了樁的抗拔、抗壓能力；異性截面樁體同時對樁的水平抗力也有明顯的提高。變截面的樁體設(shè)計節(jié)省了樁的材料用量，并產(chǎn)生了擴底效應。由于樁底面積的增大，提高了樁體的抗彎、抗拔及抗壓能力。2、樁體內(nèi)部采用高壓噴射水流技術(shù)，減小了沉樁阻力，使得樁基施工難度降低，必 要時可利用該技術(shù)調(diào)整沉樁過程中樁的傾斜度。采用水泥土充填技術(shù)，增大了樁體的剛度和重量，使得樁端豎向承載能力大幅度提高，同時提升了樁體的抗彎和抗拔能力，樁體整體穩(wěn)定性較好。 充填后的樁體受到上拔力時，樁底部形成局部真空，產(chǎn)生吸力，也相應地增大了樁基的抗拔承載能力。3、樁基可靠度較高。由于采用大直徑樁體，能提供較高的抗壓、抗拔及水平承載力，對于海上橋墩、海上風電基礎(chǔ)等可采用單根樁即可滿足上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，大大提高了基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和安全性，施工質(zhì)量可控、可靠。4、在樁體的上端一定范圍內(nèi)增加增阻鋼板，提高了樁體的抗水平力及豎向側(cè)摩阻力。5、適用范圍廣。采用本技術(shù)形成的樁體截面形狀靈活，全面提高了樁基的抗壓、抗拔、抗彎等參數(shù)，能滿足各類特殊技術(shù)要求的地基基礎(chǔ)工程，適用范圍十分廣泛。具有施工快捷、造價低廉、施工質(zhì)量可靠等特點，特別適應于類似橋墩、海上風機等大型單體結(jié)構(gòu)。

圖I是本實用新型整體系統(tǒng)施工示意圖；圖2是鋼管樁樁基結(jié)構(gòu)平視圖；圖3是鋼管樁樁基俯視圖；圖4是鋼管樁樁基仰視圖；其中I.海上作業(yè)平臺，2.起吊設(shè)備，3.高壓泵，4.高壓管，5.振動錘，6.樁帽，7.排漿口，8.海平面，9.海底地面，10.增阻片，11.鋼管樁，12.高壓噴射管，13.排漿管，14.樁內(nèi)水面，15.高壓管噴射口，16.泥漿泵，17.泥漿泵支架。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1-4所示，鑒于鋼板加工較為方便，本實用新型樁體截面根據(jù)工程設(shè)計功能要求內(nèi)腔形狀可采用“十字型”、“三角型”、“四角型”或多分支等各類變截面。下面以“十字型”樁為例說明如下主要包括以下17個構(gòu)件，分別說明如下I、海上作業(yè)平臺I :為起吊設(shè)備2、高壓泵3及設(shè)備操作提供作業(yè)平臺。[0044]2、起吊設(shè)備2 :與海上作業(yè)平臺I固定連接，與振動錘5通過鋼絲繩連接。主要作用為起吊鋼管樁11樁體并按預定打樁位置放置、調(diào)平；起吊振動錘5，在振動錘5上下振動時起到牽引固定作用。3、高壓泵3:固定在海上作業(yè)平臺I上，與高壓管4固定連接。根據(jù)要求向樁體內(nèi)噴射高壓水流或高壓水泥漿液。4、高壓管4 :與高壓泵3和8個樁內(nèi)高壓噴射管12固定連接。主要作用為傳輸向樁體內(nèi)噴射高壓水流或高壓水泥漿液。5、振動錘5 :為套筒式柴油振動錘，上部與起吊設(shè)備2通過鋼絲繩連接，下部套在鋼管樁11的頂端，在鋼管樁11與振動錘5之間存在樁帽6。振動錘作用為在打樁過程中增加樁體下壓力，起到助沉效果，還可以在沉樁過程中輔助調(diào)節(jié)鋼管樁11的垂直度，若遇到較硬地層時通過錘擊起助沉作用。6、鋼帽6 :位于鋼管樁11頂端與振動錘5之間，與鋼管樁11焊接。主要作用保護鋼管樁11的樁頭，在振動錘5錘擊過程中起到緩沖作用。7、排漿口 7 :排漿管13通過排漿口 7把樁內(nèi)部的泥漿排出到樁外。8、海平面8 :施工現(xiàn)場的海水上平面。9、海底地面9 :施工現(xiàn)場的海底地面9。10、增阻片10 :焊接在鋼管樁11外部，共4片，焊接位置設(shè)置在鋼管樁11樁體的中上部。主要作用為擴大鋼管樁11樁側(cè)土對樁體的水平抗力和豎向摩擦力，增大鋼管樁11水平向和垂直向的承載能力。11、鋼管樁11 :由鋼板加工而成的空腔樁體，其外形和尺寸按照設(shè)計要求制作。12、樁內(nèi)高壓噴射管12 :焊接在鋼管樁11的內(nèi)壁上，上部與高壓管4密封連接，每根管設(shè)置2個或若干個高壓管噴射口 15，根據(jù)要求向樁體內(nèi)噴射高壓水流或高壓水泥漿液。按照設(shè)計要求設(shè)定不同的噴射方向。13、排漿管13 :上部通過排漿口 7通向鋼管樁11體外進行排漿，下部連接泥漿泵16。根據(jù)鋼管樁11打入深度的變化可以調(diào)整排漿管13的長度，以達到排除鋼管樁11體內(nèi)泥漿的目的。14、樁內(nèi)水面14 :施工過程中樁內(nèi)水平面。15、高壓噴射口 15 :按照要求設(shè)置在樁內(nèi)高壓管12不同位置上的噴射口，每根樁內(nèi)高壓管12設(shè)置2個或若干個高壓噴射口 15，按要求設(shè)定不同的噴射方向。16、泥漿泵16 :與排漿管13下部固定連接。根據(jù)要求抽取鋼管樁11內(nèi)部的泥漿，并向外排放。其位置可根據(jù)要求上下調(diào)整。17、泥漿泵支架17 :焊接固定在鋼管樁11上端內(nèi)側(cè)，水平位置與排漿口 7相同。主要作用為排漿管13和泥漿泵16提供支撐。本實用新型的施工工藝如下首先把預制焊接的樁體用起吊設(shè)備2放置到打樁的位置，在樁體自重的壓力下，樁底端的部分樁體進入土體中。把振動錘5放置在樁的上端，調(diào)平后通過樁體腔內(nèi)高壓噴射管12噴射高壓水流，使得進入樁體內(nèi)的土形成泥漿，減小甚至消除樁體內(nèi)側(cè)沉樁阻力。使得樁體在自重作用下不斷下沉，必要時采用振動錘5助沉。當樁體進入土體一定深度后，開啟樁體內(nèi)的泥漿泵16，把樁體內(nèi)部的泥漿抽出，降低樁體內(nèi)的水頭,增大樁體內(nèi)外水頭壓力差。在水頭壓力的作用下，樁體底端的土層變的松散，使得沉樁更為容易，直至進入預定深度。在沉樁過程中若出現(xiàn)傾斜情況時，通過調(diào)節(jié)不同位置上的高壓噴射管12的開啟及調(diào)節(jié)水流的大小進行調(diào)平，同時利用振動錘5起輔助調(diào)節(jié)作用以達到樁體垂直的效果。樁體沉到預定深度后，通過高壓噴射管12向樁內(nèi)噴射高壓水泥漿液，用水泥漿液置換樁體內(nèi)的泥漿，形成高強度的水泥土混合體，同時增強樁體的剛度，增大樁體的樁端豎向承載力，并提聞粧基礎(chǔ)的抗彎能力。沉粧完成后，把粧體與上部結(jié)構(gòu)或承臺焊接在一起成為樁基礎(chǔ)。具體施工程序如下本鋼管樁技術(shù)特別適合海工工程的施工，以此為例描述其施工程序如下 I、海上作業(yè)平臺I固定就位。通過起吊設(shè)備2把鋼管樁11及樁帽6吊起并垂直放置到海底地面上，調(diào)平。然后利用起吊設(shè)備2把振動錘5吊起并平放到樁帽6上，同時振動錘5的套筒套在鋼管樁11的上端。2、連接高壓泵3、高壓管4及排漿管13、泥漿泵16等。3、通過高壓管4及樁內(nèi)高壓噴射管12向鋼管樁11內(nèi)噴射高壓水流，使得鋼管樁11內(nèi)底部的土層受到擾動、形成泥漿。開啟泥漿泵16，把樁內(nèi)泥漿抽出，同時降低樁體內(nèi)的水頭，增大樁體內(nèi)外水頭壓力差。在水頭壓力的作用下，樁體底端的土層變的松散，使得沉樁更為容易。4、隨著樁底部泥漿的抽出，樁底部土層阻力降低，鋼管樁11在自重及振動錘5重量的壓力下開始下沉，當土層較硬時利用振動錘5錘擊進行助沉。在沉樁過程中若出現(xiàn)傾斜情況時，通過調(diào)節(jié)不同位置上的高壓噴射管的開啟及調(diào)節(jié)水流的大小進行調(diào)平，同時利用振動錘起輔助調(diào)節(jié)作用已達到樁體垂直的效果。5、樁體沉到預定深度后，通過樁內(nèi)高壓管12向樁內(nèi)噴射高壓水泥漿液，用水泥漿液置換樁體內(nèi)的泥漿，形成高強度的水泥土混合體，同時增強樁體的剛度和穩(wěn)定性能，增大樁體的樁端豎向承載力，并提高樁基礎(chǔ)的抗彎能力。6、沉樁完成后，去除樁帽6，把鋼管樁11樁體與上部結(jié)構(gòu)或承臺焊接在一起成為樁基礎(chǔ)。上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)，其特征是，包括海上作業(yè)平臺，海上作業(yè)平臺上設(shè)有起吊設(shè)備和高壓泵，高壓泵與鋼管樁內(nèi)壁上的若干高壓噴射管連接，所述鋼管樁頂端設(shè)有樁帽，樁帽上部設(shè)有與起吊設(shè)備相連的振動錘；鋼管樁中設(shè)置有泥漿泵支架，泥漿泵支架上支撐有排漿管，排漿管下部連接泥漿泵，上部與鋼管樁側(cè)面上的排漿口相通。
2.如權(quán)利要求I所述的大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)，其特征是，所述高壓泵通過高壓管與鋼管樁內(nèi)壁上的若干高壓噴射管連接。
3.如權(quán)利要求2所述的大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)，其特征是，所述高壓噴射管焊接于鋼管樁內(nèi)壁上，上部與高壓管密封連接，每根高壓管設(shè)置兩個或多個噴射口。
4.如權(quán)利要求I所述的大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)，其特征是，所述振動錘為套筒式柴油振動錘，上部與起吊設(shè)備通過鋼絲繩連接，下部套在鋼管樁頂端。
5.如權(quán)利要求I所述的大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)，其特征是，所述鋼管樁的外部中上部均勻焊接有若干增阻片。
6.如權(quán)利要求I所述的大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)，其特征是，所述鋼管樁的內(nèi)腔為十字型或三角型或四角型或多分支的變截面形狀。
專利摘要本實用新型公開了一種大直徑變截面異形增阻鋼管樁系統(tǒng)，包括海上作業(yè)平臺，海上作業(yè)平臺上設(shè)有起吊設(shè)備和高壓泵，高壓泵與鋼管樁內(nèi)壁上的若干高壓噴射管連接，所述鋼管樁頂端設(shè)有樁帽，樁帽上部設(shè)有與起吊設(shè)備相連的振動錘；鋼管樁中設(shè)置有泥漿泵支架，泥漿泵支架上支撐有排漿管，排漿管下部連接泥漿泵，上部與鋼管樁側(cè)面上的排漿口相通。本實用新型同時公開該系統(tǒng)的施工方法。本實用新型適應各類對樁基抗壓、抗拔、抗彎等特殊技術(shù)要求的地基基礎(chǔ)工程，具有施工快捷、造價低廉、施工質(zhì)量易控等特點，特別適應于類似橋墩、海上風機等海上工程大型單體結(jié)構(gòu)。
文檔編號E02D5/48GK202530448SQ20122017472
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者盧曉東, 孫旭, 宋豐波, 宋愛虎, 張立萍, 徐守信, 李志亮, 楊慶義, 王基文, 王靜, 陰琪翔 申請人:山東電力工程咨詢院有限公司