沉桩过程中预制桩抱死后的脱困装置和脱困方法

摘要

本发明提供了沉桩过程中预制桩抱死后的脱困装置和脱困方法，该装置包括预制桩、海绵体、导线和钢板；所述预制桩的桩身设置多道环状凹槽，环状凹槽外侧绑有海绵体；当打桩过程中遇到预制桩被抱死的问题，通过电渗作用，将桩周土体中的水分迁移向海绵体引起海绵体吸水膨胀；再次打桩时，海绵体因土体挤压作用使其内部的水分被挤出，并润滑桩身，降低桩身侧摩阻力，解除桩身被抱死的状态。工程中经常因打桩间歇一段时间而出现桩身被抱死的现象，直接导致桩身入土深度低于设计值，降低了桩基的承载力，给上部结构的长期稳定性带来隐患，本方法将可有效解决桩身被抱死的现象，保证了桩基施工快速有效地进行。

说明书

技术领域

本发明属于建筑桩基施工技术领域，特别涉及沉桩过程中预制桩抱死后的脱困装置和脱困方法。

背景技术

预制桩通过打桩机将预制的钢筋混凝土桩打入地层，这样可以节省材料并且强度高，适用于要求较高的建筑，缺点是施工难度高，受机械数量限制施工时间长；另外，在一些特殊地层如夹砂软黏土地层，经常遇到沉桩间隙一段时间后，桩基被抱死无法继续打桩的问题，可能造成废桩或者桩基承载力不足的问题，目前主要处置手段是增大打桩机锤击荷载，或者易地重新进行桩基施工。增大打桩机锤击荷载容易把桩帽打坏或者桩基打斜，易地重新进行桩基施工则需要更改设计路线或者施工方案，带来施工不便和成本损失。如何避免采用上述的处理措施，对桩基进行有效脱困是目前遇到的一大难题。

现有技术有采用钻孔成桩技术来降低桩侧摩阻力的，主要依靠钻机成孔后注入膨润土泥浆形成泥浆护壁，然后再进行桩基施工。这种方法可以在桩土之间形成软弱泥饼，降低桩侧摩阻力，但是由于钻孔作用，桩的挤土效应降低，桩基的承载力将降低。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的不足和缺陷，提供了沉桩过程中预制桩抱死后的脱困装置和脱困方法，通过电渗作用将土体中的水分储存在海绵体中，在锤击力的作用下，海绵体与土体挤压析出水分润滑桩身周围，有效解决了打桩过程中，桩土间由于孔压消散导致黏结力增大，导致桩体在停滞一段时间后出现无法再次打入的问题。

沉桩过程中预制桩抱死后的脱困装置，包括预制桩1、海绵体2、导线3、钢板4；

所述预制桩1在制作时桩身靠下端位置预留深1～2cm、宽6～8cm的2～5道环状凹槽；在所述预制桩1内预埋导线，允许海绵体2通过导线3与外部直流电源相连；

所述海绵体2内部由采用吸水树脂6填充，外部由细钢丝网7包裹而成，中间由弹簧5支撑，允许海绵体产生压缩或膨胀变形；

海绵体2为条带状，绑在预制桩1的环状凹槽外侧，形成一圈环状包裹后缝结成整体，厚度高出槽深1～2cm；

所述钢板4垂直埋置于预制桩1外侧，顶部通过导线3与外部直流电源相连。

沉桩过程中预制桩抱死后的脱困方法，采用上述的沉桩过程中预制桩抱死后的脱困装置连接，具体步骤如下：

①将海绵体2围绕预制桩1的环状凹槽部位环绕一周后缝结成整体；每道环状凹槽包裹一个海绵体2；

②在预制桩1顶部施打锤击力将桩身打入土体中；在打桩过程中，遇到预制桩1被抱死的情况，判断是由于桩身侧摩阻力过大而无法继续打入桩体，此时停止打桩；

③将一根钢板4垂直插入地面，深度与桩体预计打入深度一致；将预制桩1和钢板4顶部的导线分别连接外部直流电源的负极和正极，以预制桩1作为阴极，钢板4作为阳极，根据土层情况，通电2～10小时，使土层中水分由于电渗作用流向桩体并储存至海绵体2中，海绵体2因吸水产生膨胀；

④停止通电，继续打桩，预制桩1下移造成土体挤压海绵体2，海绵体中储存的水分因挤压扩散至桩侧上下一定的范围，对桩身起到润滑作用，减小了桩侧摩阻力，沉桩得以继续；

⑤待桩体打入预定深度后，交换钢板4与桩体的电极，反向电渗2～10h，排出海绵体2中残留的水分以及桩身附近土体的水分，提高桩身与土体间的侧摩擦力，增大桩基承载力；

⑥停止通电，拔出钢板4，以备下一次使用。

进一步地，通过所述电渗作用使桩周土体中的水迁移向海绵体2，海绵体因吸水而产膨胀；再次打桩过程中经由桩土间的挤压力将海绵体中储存的水分挤压扩散至桩侧上下一定的范围，减小了桩侧摩阻力，有效解决了打桩停滞一段时间后出现的桩身抱死而无法继续打桩的问题。

有益效果

本发明提供了沉桩过程中预制桩抱死后的脱困装置和脱困方法，该装置包括预制桩、海绵体、导线和钢板；所述预制桩的桩身设置多道环状凹槽，环状凹槽外侧绑有海绵体；当打桩过程中遇到预制桩被抱死的问题，通过电渗作用，将桩周土体中的水分迁移向海绵体引起海绵体吸水膨胀；再次打桩时，海绵体因土体挤压作用使其内部的水分被挤出，并润滑桩身，降低桩身侧摩阻力，解除桩身被抱死的状态。工程中经常因打桩间歇一段时间而出现桩身被抱死的现象，直接导致桩身入土深度低于设计值，降低了桩基的承载力，给上部结构的长期稳定性带来隐患，本方法将可有效解决桩身被抱死的现象，保证了桩基施工快速有效地进行。

本发明的优点如下：

①通过电渗作用将土体中的水分储存在海绵体中，在锤击力的作用下，海绵体与土体挤压析出水分润滑桩身周围，有效解决了打桩过程中，桩土间由于孔压消散导致黏结力增大，导致桩体在停滞一段时间后出现无法再次打入的问题；

②有效解决了工程中桩身打入深度低于设计值，降低了桩基的承载力，给上部结构的长期稳定性带来隐患的问题，减少了由于上述原因产生的废桩以及废桩处理的工序，加快施工顺利进行；

③所述脱困方法无需对桩体进行较大改动，海绵体也可以批量生产，电渗作用操作简单，且作为电极的钢板可以重复利用，绿色环保；

④解决桩体抱死问题之后，还可以利用反向电渗，增大桩土间侧摩阻力，提高桩基承载力。

附图说明

图1为本发明所述装置的剖视图；

图2为本发明所述预制桩的剖视图，桩身下部设有多道环状凹槽；

图3为所述的海绵体结构图，海绵体为条带状。

标号说明：预制桩1，海绵体2，导线3，钢板4，弹簧5，吸水树脂6，细钢丝网7。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1和图2所示，沉桩过程中预制桩抱死后的脱困装置和方法，包括预制桩1，海绵体2，导线3，钢板4；

所述预制桩1在制作时桩身靠下端位置预留深1～2cm、宽6～8cm的2～5道环状凹槽；在所述预制桩1内预埋导线，允许海绵体2通过导线3与外部直流电源相连，如图2所示；

所述海绵体2内部由采用吸水树脂6填充，外部由细钢丝网7包裹而成，中间由弹簧5支撑，允许海绵体产生压缩或膨胀变形，如图3所示；

海绵体2为条带状，绑在预制桩1的环状凹槽外侧，形成一圈环状包裹后缝结成整体，厚度高出槽深1～2cm；

沉桩过程中预制桩抱死后的脱困方法，采用上述的沉桩过程中预制桩抱死后的脱困装置连接，具体步骤如下：

①将海绵体2围绕预制桩1的环状凹槽部位环绕一周后缝结成整体；每道环状凹槽包裹一个海绵体2；

②在预制桩1顶部施打锤击力将桩身打入土体中；在打桩过程中，遇到预制桩1被抱死的情况，判断是由于桩身侧摩阻力过大而无法继续打入桩体，此时停止打桩；

③将一根钢板4垂直插入地面，深度与桩体预计打入深度一致；将预制桩1和钢板4顶部的导线分别连接外部直流电源的负极和正极，以预制桩1作为阴极，钢板4作为阳极，根据土层情况，通电2～10小时，使土层中水分由于电渗作用流向桩体并储存至海绵体2中，海绵体2因吸水产生膨胀；

④停止通电，继续打桩，预制桩1下移造成土体挤压海绵体2，将海绵体中储存的水分挤压扩散至桩侧上下一定的范围，对桩身起到润滑作用减小了桩侧摩阻力，沉桩得以继续；

⑤待桩体打入预定深度后，交换钢板4与桩体的电极，反向电渗2～10h，排除海绵体2中残留的水分以及桩身附近土体的水分，提高桩身与土体间的侧摩擦力，增大桩基承载力；

⑥停止通电，拔出钢板4，以备下一次使用。

以上所述仅是本发明技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。