[发明专利]一种高承载力微沉降抗剪预应力管桩及其设计和施工方法

说明书

技术领城

本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种高承载力微沉降抗剪预应力管桩及其设计和施工方法。

背景技术

目前，建筑基础工程公知的预应力管桩，以工厂化生产，桩身质量可靠，施工速度快，场地干净、文明，造价低，在基础工程中得到广泛应用。我国沿海软土地区地质复杂，软土侧阻力较小，所以，预应力管桩在软土地基中单桩承载力不高，这造成预应力管桩桩身材料强度的浪费，预应力管桩抗压强度高，但存在抗剪力较差的缺点。

在近丘陵地带，常在二三十米厚的淤泥层中，夹有厚度不大的卵砾石层，而在淤泥层之下又为厚层卵砾石层，在厚层卵砾石层之下为力学性质较好的粘土层，粘土层之下为强风化或中风化岩层。按现行建筑基础设计规范是采用造价高、工期长、有泥浆污染的冲孔灌注桩。如温州报喜鸟集团开发的18幢26层的中楠华府，在28m厚的淤泥中，在地面下8m左右有一层1-5m厚卵砾石层，在淤泥层下又为10-14m厚的卵砾石层，再往下为力学性质还可以的砂砾质粘土层。原设计为桩长80m的Φ800冲孔灌注桩，建面16万平米的小区，桩基造价6400万元，工期6个月，还产生15万方的泥浆外运排放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高承载力微沉降抗剪预应力管桩及其设计和施工方法，能在深厚软土层下有一定厚度的卵砾石层的地质状况下，能大幅提高预应力管桩单桩承载力，而且，工后沉降量很小，能大幅降低工程造价，施工工期节约一半，还无泥浆污染，施工场地干净，以中楠华府为例，桩基工程造价降低70％，工期缩短65％。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种高承载力微沉降抗剪预应力管桩及其设计和施工方法，与现有预应力管桩一样，都具有圆柱状预应力钢筋混凝土桩身，其特征在于，在预应力管桩的管腔中或管壁外设有注浆管，在管桩端部有成桩后注入的水泥浆形成的桩大头，在桩身材料强度小于土层侧阻力与端承力之和时，在管腔内放置钢筋笼并灌注混凝土，形成钢筋混凝土桩芯。

一种高承载力微沉降抗剪预应力管桩的设计方法与现行预应力管桩的计算方法一样，都包含了预应力管桩的管状桩身强度计算和桩周土侧阻力和桩端端承力计算，其特征在于，本发明预应力管桩桩身强度计算是预应力管桩管状桩身强度加上管腔中灌注的钢筋混凝土桩芯的强度之和，此处桩端端承力计算，包括加上注入水泥浆新扩大的桩端端承力。

一种高承载力微沉降抗剪预应力管桩的施工方法，其特征在于依次包括以下步骤：

①、在地面桩位上埋设直径略大于管桩桩径的钢护筒，避免地表杂填土坍塌；

②、用长螺旋钻机或简易钻机引孔：从护筒内挖出淤泥和卵砾石，直至挖穿或接近挖穿卵砾石夹层；

③、采用长螺旋钻机引孔，挖穿或接近挖穿卵砾石夹层时，从螺旋钻杆中心注入淤泥拌成或钻孔灌注桩工地运出的浓泥浆充填卵砾石层被挖空部分，避免卵砾石层坍塌；采用简易钻机引孔，则卵砾层夹层快挖穿时，及时回填淤泥填充被挖出的卵砾石层；

④、将带喷管的桩尖与管桩对接，桩身的喷浆管与桩尖的喷浆管以反向丝扣联接，桩身间的喷浆管以正向丝扣联接；

⑤、逐节将预应力管桩打至设计标高，有地下室应采用空心钢管送桩器送至设计标高；

⑥、向预应力管桩的管腔内或钢管送桩器内置钢筋笼和灌注混凝土至桩顶；

⑦、由注浆泵通过注浆管向桩端卵砾石层注入设计要求的水泥浆，使桩端与卵砾石层固结成混凝土桩大头，即完成一根本发明管桩的施工，周而复始，完成该工程所有一种高承载力微沉降抗剪预应力管桩的施工；

⑧、用管钳夹住注浆管顺时针旋转，桩身注浆管与桩尖注浆管分离，逐节回收桩身注浆管。

本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：与原设计冲孔钻孔桩相比，工程桩造价可降低50-70％，工期减少60-70％，还无泥浆污染，场地干净、文明，工后沉降量很小；与现行预应力管桩相比，单桩承载力大幅提高，工程减少桩数，降低造价，缩短工期。

附图说明

图1(a)为本发明的剖面示意图。

图1(b)为本发明的剖面示意图中桩尖局部放大图。

图1(c)为图1(b)中桩尖A-A’的横截面图。

图中：1.杂填土，2.承台，3.桩芯钢筋混凝土，4.管桩壁，5.淤泥层，6.卵砾石夹层，7.注浆管，8.桩尖9.桩尖注浆管，10.桩大头，11.卵砾石层，12.喷浆口。

具体实施方式

本发明的一个典型实施例如图1，一种高承载力微沉降抗剪预应力管桩的施工方法是：