一种静钻根植排水桩的施工方法与流程

1.本发明涉及桩基施工技术领域，具体是一种静钻根植排水桩的施工方法。


背景技术：

2.预制桩具有桩身强度高、施工速度快、质量有保证、便于检测、造价低等优点，在我国广泛应用。预制桩技术存在两个问题：一是打桩带来的噪音问题，限制了传统预制桩在某些场合的应用；其二，预制桩在软土地区施工时，周围土体中产生扰动效应，引起显著的超静孔隙水压力，由此引发桩基承载力不足和长期沉降问题。
3.为解决传统预制桩施工中出现的问题，日本在20世纪90年代开发了以低振动、低噪声、无挤土效应为特点的植入式桩工法。该法是先钻孔到持力土层（钻孔），再安插管桩（植桩），最后桩底灌浆（固根）。该技术具有一系列优点：桩身质量有保证；保护环境，无泥浆、噪音和空气污染；挤土效应轻微；适用土层广；承载力高。2010年，国内企业在日本高承载力植入式桩施工方法基础上，研究开发了静钻根植桩。2013年，国内研究人员介绍了静钻根植桩基础的施工流程，探讨了其设计及竖向抗压承载力的估算，并用工程实例验证根植桩具有良好的承载性能。随后，静钻根植桩的工程应用逐步推广开来。
4.实践表明，静钻根植桩较好的解决了噪音和挤土问题。但是，近些年来在深厚软土地区应用静钻根植桩时发现，水泥土固化过程较慢，早期强度偏低，由此对工期和桩基承载特性带来影响。在此背景下，本发明提出一种静钻根植排水桩的施工方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术中采用静钻根植桩工法施工时水泥土中含水率过大，导致预制管桩周围水泥土强度增长缓慢，最终会影响预制管桩的承载能力和稳定性的问题，本发明提出一种静钻根植排水桩的施工方法，该施工方法能够对桩周水泥土进行抽真空排水，快速减少水泥土含水率，缩短水泥土强度增长周期。
6.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种静钻根植排水桩的施工方法，包括以下步骤：（1）将打桩机的钻头定位，定位后钻头在深厚软土地基开始钻进，钻进的同时对钻进产生的孔体进行修整及护壁；（2）钻孔至设计标高后，打桩机打开扩大翼进行扩孔，扩孔完成后，钻头伸入孔底，经注浆管向孔底注入桩端固化水泥浆并搅拌均匀，形成桩端水泥土；（3）边收拢扩大翼边旋转提升钻杆，同时经注浆管向孔内注入桩身固化水泥浆并搅拌均匀，形成桩身水泥土；（4）将事先准备好的预制管桩竖直吊起，使预制管桩的底端对准孔顶，在孔旁的地表放置排水板，将排水板的一端密封并固定在预制管桩的桩周，然后开始下沉预制管桩，沉桩的同时在预制管桩的桩周竖向固定排水板，将预制管桩下沉到位后，截断排水板，使固定在预制管桩上的排水板的上端高出地表一定距离，由此在预制管桩的桩周形成竖向排水通道；
（5）在排水板的上端分别安装密封连接件，并将密封连接件通过抽真空管道与安装在地面的真空泵相连接；（6）重复步骤（1）～步骤（5），完成所有静钻根植排水桩的施工，在抽真空管道上安装真空表和阀门；打开真空泵进行抽真空排水，直至所有静钻根植排水桩的桩端水泥土和桩身水泥土的含水率降至目标值。
7.本发明公开的静钻根植排水桩的施工方法，在沉桩的同时在预制管桩的桩周固定排水板，将预制管桩和排水板一并带入地基，完成桩周竖向排水通道的布设；通过将排水板与地表真空泵相连接，完成排水管路密封；通过真空泵抽真空排水，快速减少桩周水泥土的含水率，缩短水泥土强度增长周期，保证预制管桩的承载能力和稳定性。
8.作为优选，步骤（4）中所用的预制管桩为多根，沉桩过程中将多根预制管桩依次沉入孔内，且在沉桩的同时在每根预制管桩的桩周分别竖向固定排水板，固定在多根预制管桩的桩周的排水板为连续的排水板。根据预制管桩的型号不同，每根预制管桩的高度不同，如8 m、10 m、12 m等。深厚软土地基的打桩深度往往深达数十米，在此情况下，需要使用多根预制管桩。对于多根预制管桩的施工，本发明方法也可以便捷地完成桩周排水板的布设。
9.进一步地，位于最底部的预制管桩为竹节桩。
10.进一步地，每根预制管桩的底部固定有接桩连接件，所述的接桩连接件用于连接该预制管桩下侧的预制管桩。
11.作为优选，步骤（5）中所用的每件密封连接件包括连接体和排水通道，所述的排水通道的一端与所述的连接体相连通、另一端与所述的抽真空管道经橡胶软管相连通，所述的连接体用于卡紧密封一条所述的排水板的上端。
12.作为优选，步骤（2）中形成的桩端水泥土的外径为0.5～1.8 m，步骤（3）中形成的桩身水泥土的外径为0.5～1.1 m，步骤（4）中所用的预制管桩的外径为0.4～1.0 m。
13.作为优选，步骤（4）中，采用绑扎和/或粘贴的方式，在预制管桩的桩周每隔2.0～3.0 m高度固定一次排水板。
14.作为优选，步骤（4）中截断排水板后，固定在预制管桩上的排水板的上端高出地表0.5～1.0 m。
15.作为优选，步骤（4）中在预制管桩的桩周竖向固定的排水板的数量为至少1根，由此在预制管桩的桩周形成至少1条竖向排水通道。在实际应用中，可根据施工地的深厚软土地基的实际情况具体选择排水板和相应的竖向排水通道的数量。
16.进一步地，步骤（4）中在预制管桩的桩周竖向固定的排水板的数量为1～4根，由此在预制管桩的桩周形成1～4条竖向排水通道。通常1～4条竖向排水通道即可满足桩周排水需要。
17.与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、本发明公开的静钻根植排水桩的施工方法，在沉桩的同时将预制管桩和排水板一并带入地基，完成桩周竖向排水通道的布设，施工操作便捷；2、真空降水使得桩端水泥土和桩身水泥土的含水率快速减少，加快水泥固化速度，缩短水泥土强度增长周期，保证预制管桩的承载能力和稳定性；3、真空负压有利于桩周土体加快排水固结，提高土体强度和刚度，由此提升桩侧摩阻力，强化桩基承载力和抗变形能力；
4、本发明采用的在桩周设置排水板形成排水通道及结合真空负压，以加速桩周土体排水固结，并提高侧摩阻力和桩基承载力的操作方式也可以应用于其它植桩施工中。
附图说明
18.图1为实施例中单根静钻根植排水桩的施工状态示意图（正视图）；图2为实施例中所有静钻根植排水桩施工后效果示意图（侧视图）；图3为实施例2中密封连接件与排水板的连接示意图（正视图）。
具体实施方式
19.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
20.实施例1的静钻根植排水桩的施工方法，包括以下步骤：（1）将打桩机1的钻头定位，定位后钻头在深厚软土地基9开始钻进，钻进的同时对钻进产生的孔体进行修整及护壁；（2）钻孔至设计标高后，打桩机1打开扩大翼进行扩孔，扩孔完成后，钻头伸入孔底，经注浆管向孔底注入桩端固化水泥浆并搅拌均匀，形成外径为1.0 m的桩端水泥土2；（3）边收拢扩大翼边旋转提升钻杆，同时经注浆管向孔内注入桩身固化水泥浆并搅拌均匀，形成外径为0.55 m的桩身水泥土3；（4）如图1所示，将事先准备好的外径为0.4 m的预制管桩4竖直吊起，使预制管桩4的底端对准孔顶，在孔旁的地表放置两卷排水板5，将该两卷排水板5的一端密封并通过绑扎带6对称绑扎固定在预制管桩4的桩周两侧，然后开始下沉预制管桩4，沉桩的同时在预制管桩4的桩周两侧每隔2.0～3.0 m高度连续绑扎绑扎带6竖向固定排水板5，将预制管桩4下沉到位后，分别截断排水板5，使固定在预制管桩4上的两条排水板5的上端分别高出地表0.6 m距离，由此在预制管桩的桩周形成2条竖向排水通道；（5）在两条排水板5的上端分别安装密封连接件7，并将密封连接件7通过抽真空管道82与安装在地面的真空泵8相连接；（6）重复步骤（1）～步骤（5），完成所有静钻根植排水桩的施工，本实施例中所有静钻根植排水桩施工后效果示意图见图2，在抽真空管道82上安装真空表83和阀门84；打开真空泵8进行抽真空排水，直至所有静钻根植排水桩的桩端水泥土2和桩身水泥土3的含水率降至目标值。
21.实施例2的静钻根植排水桩的施工方法，与实施例1的区别在于，实施例2中，步骤（4）中所用的预制管桩4为多根，且位于最底部的预制管桩为竹节桩10，沉桩过程中将多根预制管桩4依次沉入孔内，且在沉桩的同时在每根预制管桩4的桩周两侧分别连续绑扎绑扎带6竖向固定排水板5，对称固定在每根根预制管桩4两侧的排水板5为两条连续的排水板5。本实施例中，每根预制管桩4的底部固定有接桩连接件41，接桩连接件41用于连接该预制管桩4下侧的预制管桩。如图3所示，本实施例的步骤（5）中所用的每件密封连接件7包括连接体71和排水通道72，排水通道72的一端与连接体71相连通、另一端与抽真空管道82经橡胶软管81相连通，连接体71用于卡紧密封一条排水板5的上端。