[发明专利]一种外包透水性钢筋混凝土管碎石注浆桩及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种外包透水性钢筋混凝土管碎石注浆桩，属于地基处理领域，可提高地基承载力、充分发挥碎石的排水性能，加速土体的固结，适用于软土地基处理工程。 

背景技术

软土在我国分布广泛，在沿海和河流的中下游及湖泊附近均有软土覆盖层深厚地区。软土具有含水量大，抗剪强度低，超载能力差的特性。如果不处理或处理不当，就会造成地基失稳，不但会引起路面结构破坏、桥头跳车等工程问题，还会影响行车的舒适性，造成通过车辆大幅度减速，甚至造成行车事故。因此，路基沉降问题，特别是软土路基沉降控制问题已成为影响高等级公路等路基工程质量、造价、运营修护成本、运营效益等重要因素，这已引起工程界和学术界的广泛关注。 

目前工程领域常用的地基处理的方法主要有散粒桩（如碎石注浆桩，格珊式碎石桩）以及透水性混凝土－碎石桩串联复合地基等。 

碎石注浆桩（申请号：201310636953.2）施工时，先利用钻机进行钻挖成孔至设计深度，向桩孔内放入注浆管并向桩孔内灌入碎石至设计标高，然后进行二次清孔，最后向碎石内压力注浆。碎石注浆桩能充分发挥其置换作用，改善地基的抗剪性能；同时碎石桩具有良好的透水性，在上部荷载作用下能够发挥其良好的排水性能，加速土体固结，提高地基强度，减小地基的沉降量效果显著；此外，碎石桩的材料来源丰富，成本低，具有良好的经济效益。但是传统的碎石桩也存在许多问题，当碎石穿过淤泥等极软土层时，无法有效避免灌入的碎石向桩径外扩散而挤入软土地层中，造成碎石桩体均匀性差，影响桩体的承载力，同时也会使碎石的使用量大幅增加，无法发挥其良好的经济效益。 

格珊式碎石桩（申请号：201120199243.4）主要包括土工格栅形成的管体以及碎石组成，本桩体充分利用土工格栅的高强度、低应变特性，使碎石在土工格栅内受到其包裹约束作用，防止碎石桩的侧向鼓胀问题。但是本桩体也存在一些不足，土工格珊往往强度不够，施工过程中土工格栅容易被挤破，土工格栅不能解决塌孔问题以及桩体承载力不足等。 

综上所述，采用外包透水性钢筋混凝土管碎石注浆桩可充分发挥和利用碎石的排水性能，同时采用预制管桩对碎石起到一定的包裹约束作用，起到提高桩基承载性能的作用，同时解决了塌孔、鼓胀等问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够综合利用碎石的排水性能的外包透水性钢筋混凝土管碎石注浆桩，可加速桩间土体的固结速率，提高地基土承载能力。 

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案： 

一种外包透水性钢筋混凝土管碎石注浆桩，其特性在于，由预制管桩、预制桩尖、土工布袋、注浆管、碎石浆固体、水泥砂浆桩周、排水垫层、盖板组成；预制桩尖设置于预制管桩的底部；预制管桩中心位置设有注浆管，注浆管外包碎石浆固体，预制管桩上均匀预留横向透水孔；预制桩尖和预制管桩外侧包裹土工布袋，预制管桩和土工布袋之间设有水泥砂浆桩周；预制管桩桩体顶部设置盖板。

所述预制桩尖、预制管桩、盖板均采用透水性混凝土。 

所述桩尖顶面设有固定预制管桩位置的限位凸起，以及固定排水管的限位凹槽。 

所述注浆管管壁上均匀设有花孔。 

所述预制管桩顶部预留连接钢筋，预制管桩上均匀预留透水孔，同一断面上对称布置2~3个透水孔。 

所述土工布袋为无纺土工布或有纺土工布或复合土工布袋体。 

所述排水垫层可采用碎石或砂垫层。 

所述盖板和预制管桩通过预留钢筋连接，盖板嵌入基础底部的排水垫层中，盖板中设有用于连通碎石和排水垫层的竖向排水管，其中排水垫层中设有与预制管桩的注浆管连接的外接水平注浆管。 

本发明还提供了外包透水性钢筋混凝土管碎石注浆桩的施工方法，包括以下步骤： 

1）施工前准备：将预制管桩和预制桩尖固定连接，并套上土工布袋；

2）成孔：根据地质条件，在土层中用钻机进行钻孔至设计深度；

3）桩体下压：起吊桩体，对准桩位，调整桩及桩架的垂直度，然后施压，均匀将预制管桩压入土层中至设计标高；

4）灌入碎石：在预制管桩的中心放入注浆管，注浆管底部插入预制桩尖上的现为凹槽中，向预制管桩中灌入碎石直至设计高度；

5）清孔：通过注浆管向碎石内压力注水，使碎石中的泥沙排出，同时使碎石密实，清孔过程中应不断补灌碎石；

6）桩机移位：移动桩打设机至下一桩点，并重复上述步骤；

7）盖板施工：在桩体顶部浇筑盖板，盖板采用透水混凝土浇筑，盖板通过预留钢筋与预制管桩连接；