[发明专利]大直径变截面异形增阻钢管桩系统及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢管桩，尤其是一种大直径变截面异形增阻钢管桩系统及其施工方法。

背景技术

钢管桩作为当今基础工程中使用的一种主要桩型，广泛应用在高层建筑、桥梁、海港码头等工程中。特别是近几年来海上工程的快速发展，在跨海大桥、石油平台等大型工程采用钢管桩取得良好的效果，扩展了钢管桩的应用前景，促使钢管桩技术得到快速提升。

现在通用的钢管桩多为等直径的焊接钢管，直径范围400-1200mm左右。对于类似桥墩、海上风机等大型单体结构需采用多根钢管桩才能满足上部结构要求，同时基础中的每根钢管桩承载性能均需满足设计要求才能进行上部结构施工，因此桩基施工难度较大。且在沉桩时均采用锤击式沉桩，对于较硬的地层沉桩较为困难，容易形成各个钢管桩承载能力的差异，对基础造成安全隐患。等直径的钢管桩提供的竖向及水平承载力相对较小，因此费用较高。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种大直径变截面异形增阻钢管桩系统及其施工方法，其适应各类对桩基抗压、抗拔、抗弯等特殊技术要求的地基基础工程，具有施工快捷、造价低廉、施工质量易控等特点，特别适应于类似桥墩、海上风机等海上工程大型单体结构。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种大直径变截面异形增阻钢管桩系统，包括海上作业平台，海上作业平台上设有起吊设备和高压泵，高压泵与钢管桩内壁上的若干高压喷射管连接，所述钢管桩顶端设有桩帽，桩帽上部设有与起吊设备相连的振动锤；钢管桩中设置有泥浆泵支架，泥浆泵支架上支撑有排浆管，排浆管下部连接泥浆泵，上部与钢管桩侧面上的排浆口相通。

所述高压泵通过高压管与钢管桩内壁上的若干高压喷射管连接。

所述高压喷射管焊接于钢管桩内壁上，上部与高压管密封连接，每根高压管上设置两个或多个高压管喷射口。

所述振动锤为套筒式柴油振动锤，上部与起吊设备通过钢丝绳连接，下部套在钢管桩顶端。

所述钢管桩的外部中上部均匀焊接有若干增阻片。

所述钢管桩的内腔为十字型或三角型或四角型或多分支的变截面形状。

大直径变截面异形增阻钢管桩系统的施工方法，步骤如下：

1)把预制焊接的钢管桩及桩帽用起吊设备放置到打桩的位置，调平，在钢管桩体自重的压力下，钢管桩底端的部分钢管桩体进入土体中；

2)利用起吊设备把振动锤吊起并平放到桩帽上，同时振动锤的套筒套在钢管桩的上端；

3)连接高压泵、高压喷射管及排浆管、泥浆泵；

4)通过高压管及桩内高压喷射管向钢管桩内喷射高压水流，使得钢管桩内底部的土层受到扰动、形成泥浆；

5)开启泥浆泵，把钢管桩内泥浆抽出，同时降低钢管桩体内的水头，增大钢管桩体内外水头压力差；在水头压力的作用下，钢管桩体底端的土层变的松散，使得沉桩更为容易；

随着钢管桩底部泥浆的抽出，钢管桩底部土层阻力降低，钢管桩在自重及振动锤重量的压力下开始下沉，当土层较硬时利用振动锤锤击进行助沉；

6)在沉桩过程中若出现倾斜情况时，通过调节不同位置上的高压喷射管的开启及调节水流的大小进行调平，同时利用振动锤起辅助调节作用以达到桩体垂直的效果；

7)桩体沉到预定深度后，通过高压喷射管向桩内喷射高压水泥浆液，用水泥浆液置换桩体内的泥浆，形成高强度的水泥土混合体，同时增强桩体的刚度，增大桩体的桩端竖向承载力，并提高桩基础的抗弯能力；

8)沉桩完成后，去除桩帽，把钢管桩桩体与上部结构或承台焊接在一起成为桩基础。

应用时，把预制焊接的桩体用起吊设备放置到打桩的位置，在桩体自重的压力下，桩底端的部分桩体进入土体中。把振动锤放置在桩的上端，调平后通过桩体腔内高压喷射管喷射高压水流，使得进入桩体内的土形成泥浆，减小甚至消除桩体内侧沉桩阻力。使得桩体在自重作用下不断下沉，必要时采用振动锤助沉。当桩体进入土体一定深度后，开启桩体内的泥浆泵，把桩体内部的泥浆抽出，降低桩体内的水头，增大桩体内外水头压力差。在水头压力的作用下，桩体底端的土层变的松散，使得沉桩更为容易，直至进入预定深度。

在沉桩过程中若出现倾斜情况时，通过调节不同位置上的高压喷射管的开启及调节水流的大小进行调平，同时利用振动锤起辅助调节作用以达到桩体垂直的效果。