利用带钢套筒的灌注工程桩桩基进行地基处理的施工方法

摘要

本发明公开了一种利用带钢套筒的灌注工程桩桩基进行地基处理的施工方法，涉及建（构）筑物的灌注工程桩桩基，该施工方法至少包括如下步骤：在场地整平后在其上铺设一层土工布和中粗砂层，并沿场地外围挖设排水沟；在该场地中均匀间隔设置若干竖向排水通道；之后在场地中按工程桩的设计点位置竖向打入所述工程桩的钢套筒并灌注，打入所述钢套筒时分批沿其设计打入点间隔跳打。本发明的优点是，通过建（构）筑物桩基施工的挤土效应加速土体排水固结，桩基施工的同时完成地基处理，可有效降低地基处理部分费用，同时地基处理的速度和效果较好，大大节省施工工期，可广泛用于对较厚软弱淤泥质土和粘性土的地基处理，施工简单，造价低。

说明书

技术领域

本发明属于地基处理技术领域，具体涉及一种利用带钢套筒的灌注工程桩桩基进行地基处理的施工方法。

背景技术

沿海地区浅部往往存在较厚的淤泥土或粘土层，其含水量高，承载力差，无法满足上部建（构）筑物承载力和沉降要求，由于工后沉降较大，对日后工程桩产生一定的负摩阻力，不利于桩基承载力发挥，一般需要进行地基处理，目前常用的地基处理方法有真空预压法、堆载预压法、强夯法及强夯置换法等，其原理为通过在土层上部施加荷载或能量使土体排水固结，土层含水量降低后沉降，地基承载力提高。

由于上部荷载或能量影响深度有限，土体排水固结速度较慢，地基处理时间周期往往较长，根据土层情况，一般需要2～3个月，甚至半年以上。地基处理完成后再进行建（构）筑物的桩基施工，整体施工周期大大增加；同时现有地基处理方法受施工质量及施工设备等因素影响，地基处理效果往往不理想，土体固结度达和承载能力达不到设计要求，对于后续建（构）筑物的正常使用带来一定风险。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种利用带钢套筒的灌注工程桩桩基进行地基处理的施工方法，该施工方法将地基处理与建（构）筑物的桩基施工相结合，利用设置于土体中的竖向排水通道进行排水，并通过在土体中打入钢套筒产生挤土效应以加速地基土的排水固结，从而提高土体强度，降低工后沉降及由此对桩产生的负摩阻力，地基处理结束后在钢套筒中灌注混凝土形成带钢套筒的灌注桩，完成建（构）筑物的桩基施工。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种利用带钢套筒的灌注工程桩桩基进行地基处理的施工方法，涉及建（构）筑物的灌注工程桩桩基，其特征在于所述施工方法至少包括如下步骤：在场地整平后在其上铺设一层土工布和中粗砂层，并沿场地外围挖设排水沟；在该场地中均匀间隔设置若干竖向排水通道；在场地中按工程桩的设计打入点位置竖向打入所述工程桩的钢套筒，其中所述钢套筒的端部设置有钢筋混凝土桩尖以封闭其下端口，在将所述钢套筒压入至设计深度后，利用冲孔锤击穿所述钢筋混凝土桩尖，最后在所述钢套筒中灌注混凝土以完成所述带钢套筒的灌注桩施工；打入所述钢套筒时分批沿其设计打入点间隔跳打。

相邻的所述钢套筒之间的最大桩间距Lmax为：

其中，为最大桩间距值，单位为m；

为最大桩间距基本值，其计算公式为L₀=50D²，其中D为所述钢套筒筒径，范围0.4～1.0m；若D>1.0,则>₀直接取50m；

为与土性有关的修正系数，对于粘性土取1.0，对于粘质粉土取0.8，对于砂土取0.6；

为与桩位置有关的修正系数，当所述带钢套筒的灌注桩为建（构）筑物的中心桩时取1.0，当所述带钢套筒的灌注桩为建（构）筑物的边桩时取0.7；

为与所述钢套筒的打入方式有关的修正系数，当所述钢套筒打入方式为静压时取1.0，为锤击时取1.1，为振动时取1.3。

单个所述建（构）筑物下的所述钢套筒分二~四批沿其设计打入点间隔跳打；相邻两根所述带钢套筒的灌注桩施工时间间隔，在粘性土中为7天,在粘质粉土中为5天，在砂土中为3天；当间隔的两根所述钢套筒同时施工时，间隔距离不少于最大桩间距的0.5倍。

单个所述建（构）筑物下的所述带钢套筒的灌注桩的每天施工量不大于30根。

所述竖向排水通道为塑料排水板或砂井。

各所述竖向排水通道之间的间距对于粘性土为1～2m，对于粉土及砂土为1.5～3m，所述竖向排水通道的长度不小于须处理土层深度，其顶部高出所述中粗砂层至少20cm。

本发明的优点是，通过建（构）筑物桩基施工的挤土效应加速土体排水固结，桩基施工的同时完成地基处理，可有效降低地基处理部分费用，同时地基处理的速度和效果较好，大大节省施工工期，可广泛用于对较厚软弱淤泥质土和粘性土的地基处理，施工简单，造价低，便于推广。

附图说明

图1为本发明中待施工场地示意图；

图2为本发明中挖设排水沟和铺设土工布及中粗砂层的施工示意图；

图3为本发明中设置塑料排水通道的施工示意图；

图4为本发明中施工带钢套筒的灌注桩示意图；

图5为本发明中带钢套筒的灌注桩施工结束后的平面示意图；

图6为本发明中下端口设置有钢筋混凝土桩尖的钢套筒示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的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，图中标记1-7分别为：排水沟1、土工布2、中粗砂层3、塑料排水板4、带钢套筒的灌注桩5、钢套筒6、钢筋混凝土桩尖7。

实施例：本实施例具体涉及一种利用带钢套筒的灌注工程桩桩基进行地基处理的施工方法，该方法将地基处理与建（构）筑物的桩基施工结合，利用桩基施工产生的挤土效应来加速地基土的排水固结，由于桩基施工挤土效应产生的土体超孔隙水压力大，影响范围广，在保证土体排水通道畅通的情况下，土体排水固结速率快，土体固结度高，地基处理速度和效果较常规工艺好，此外，桩基施工的同时完成地基处理。

本实施例中利用带钢套筒的灌注工程桩桩基进行地基处理的施工步骤具体如下：

①如图1所示，施工前对场地进行平整；

②如图2所示，在平整后的场地上铺设上一层土工布2，并在该土工布2上再铺设一定厚度的中粗砂层3，中粗砂层3作为水平排水通道使用，其厚度不小于30cm，在缺少中粗砂的情况下亦可采用碎石层代替，碎石的直径不大于15cm；之后沿该场地的外围挖设一圈排水沟1，排水沟1为集中排水所用，排水沟1顶面一般应同中粗砂层3底面相齐平，排水沟1的深度一般为0.5m，其底面须铺设不排水材料或涂抹水泥砂浆以防止排水时下渗，沟中还应填入碎石防止堵塞；

③如图3所示，在土体中设置竖向排水通道，竖向排水通道可以是塑料排水板4也可以是排水砂井，本实施例中选用塑料排水板4，塑料排水板4在施工场地中采用三角形、正方形或梅花形的平面布置方式，对于粘性土间隔一般为1～2m，对于粉土及砂土间隔一般为1.5～3m；塑料排水板4的长度视土层情况确定，一般应大于须处理的软弱土层深度，其顶部高出中粗砂层3不少于20cm，其中塑料排水板4的型号在保证良好透水性的前提下根据土层情况确定；

④如图4、5、6所示，建（构）筑物的工程桩（带钢套筒的灌注桩5）均具有其在施工场地上相对应的设计打入点，即1#点、2#点、3#点、4#点…N#点；取钢套筒6，钢套筒6直径根据工程桩直径选择材质选用Q235钢材，壁厚不小于6mm，在其端部固定设置钢筋混凝土桩尖7以将其下端口封闭，钢筋混凝土桩尖7为一锥体以利于贯入土体，采用振动器将钢套筒6振动压入至设计深度，在压入过程中钢套筒6产生挤土效应，加速地基中的水体流向塑料排水板4中加速地基土的排水固结，其后利用冲孔锤击穿钢筋混凝土桩尖7，并在所述钢套筒中继续成孔并灌注混凝土以完成带钢套筒的灌注桩5的施工；需要说明的是，钢套筒6的施工应分两～四批进行且间隔跳打，即第一批施工时将钢套筒打入1#点、3#点、5#点、7#点…，第二批施工时将钢套筒打入2#点、4#点、6#点、8#点…，相邻两根带钢套筒的灌注桩5的施工时间间隔，在粘性土中时为7天,在粘质粉土中时为5天，在砂土中时为3天；同一批中的两根钢套筒6同时施工时，例如1#点和3#点处的钢套筒，间隔距离不少于最大桩间距的0.5倍，最大桩间距的确定见下文。单个建（构）筑物下带钢套筒的灌注桩5的每天施工量不大于30根。

如图4、5所示，本施工方法中带钢套筒的灌注桩5的布置根据结构形式和上部荷载条件确定，一般情况下桩间距在3.5D～10D左右，对于独立承台基础，桩间距一般不会超过20D，桩基施工挤土效应可以满足地基处理要求，因此，对于绝大多数建（构）筑物的桩基布置均可适用。

如图4、5所示，根据相关试验和工程实践，单根钢套筒施工时的挤土效应范围受桩径、沉桩方式及土性不同而有所差别，一般来说截面积越大影响范围越大，在粘性土中的影响范围较粉土和砂土大，锤击沉桩较静压大。对于本施工方法，最大桩间距Lmax要求可采用下式表达：

式中：

为最大桩间距标准值（m）；

为最大桩间距基本值（m），可查下表获得，表中其它桩径的最大桩间距基本值可插值得到；

为与土性有关的修正系数；

为与桩位置有关的修正系数；

为与沉桩方式有关的修正系数；

如图4、5、6所示，带钢套筒的灌注桩5由于钢套筒6底部封闭，打入钢套筒6时产生明显的挤土效应，引起桩周土体超孔隙水压力增大，通过预设的排水通道，超孔隙水压力逐渐消散，土体进行排水固结，而土体排水固结速度受土体含水量、渗透系数以及排水通道渗透性等影响，一般来说排水固结速度较慢，理想状态下，至少需要5～7天方可达到50%左右固结度；在建（构）筑物大面积桩基施工时，桩基挤土效应更加明显，若不控制沉桩速度，桩周土体中超孔隙水压力来不及消散，易产生土体结构性破坏，土体强度降低，达不到排水固结的地基处理效果，因此，在本实施例中须控制带钢套筒的灌注桩5大面积施工速率，一般单个建（构）物沉桩速率不大于30根/天，同时，采用分批间隔跳打施工。从而保证桩周土体排水固结时间，实践应用证明，只要安排施工流程，采用分批间隔跳打施工方式对整体桩基施工周期影响不大，同时桩周土体固结度可达到80%以上。如下表所示为本实施例中所采用的方法同其它不同地基处理方法土体固结度对比表：

在施工周期上，本实施例中的施工方法将地基处理与建（构）筑物桩基施工结合在一起同时进行，而常规工艺则是先地基处理后桩基施工，本实施例中的施工方法相较于常规工艺可节省工期2～3个月，甚至半年以上。

从本实施例中可以看出：

A.将地基处理与建（构）筑物桩基施工结合在一起，利用桩基施工产生的挤土效应来加速地基土的排水固结，由于桩基施工挤土效应产生的土体超孔隙水压力大，影响范围广，在保证土体排水通道畅通的情况下，土体排水固结速率快，土体固结度高，地基处理速度和效果较常规工艺好，同时，桩基施工的同时完成地基处理，相比于传统的先地基处理后桩基施工，在工期上大大提高，地基处理的费用也可明显降低，经济性较好，解决了传统地基处理方法施工周期长，造价高等问题；

B.适用于软弱淤泥质土和粘性土较厚，工后沉降较大，对工程桩产生较大负摩阻力的场地的地基处理；

C.带钢套筒的灌注桩适用于对单桩承载力要求较高的情况，同时采用钢套筒可提高成孔质量，减少泥浆排放，桩身强度按钢管混凝土结构计算，桩身强度大大提高。

D. 带钢套筒的灌注桩由于单桩承载力高、设计灵活，可适用于绝大多数建（构）筑物基础形式。

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