竹节套管桩联合电渗加固软土路基系统及施工方法与流程

本发明属于地基加固工程领域，特别涉及一种竹节套管桩联合电渗加固软土路基系统及施工方法，适用于软土地基处理施工。

背景技术：

我国沿海广泛分布着大量深厚软土，主要包括天津、连云港、上海、舟山、杭州、宁波、温州、福州、厦门、泉州、漳州、广州等地区，土质主要为淤泥质土。这些地区是都属于我国人口密集、经济发达的地区，这些地区都正在进行大规模的建设。由于软土具有含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、渗透性小、抗剪强度低、固结系数小等特点，在建筑工程、道路工程等施工中遇到软土问题不进行有效处理，必然影响工程的质量，从而会影响到社会经济的发展，也会威胁人民群众的生命健康安全。

道路建设是经济发展的基础，也是我国未来几年势必要蓬勃发展的重要工作。塑料套管混凝土桩是一种新型小直径刚性路堤桩，虽然已在国内多条高速公路和市政道路工程中应用，并取得一定的技术经济效益，但是由于软土含水量很高，渗透性又比较差，会在塑料套管混凝土桩下部产生很高的超孔隙水压力，且不易消散；塑料套管混凝土桩也会产生严重的挤土效应，这就会使周围已完成的桩产生上浮、倾斜；此外，塑料套管混凝土桩表面的塑料套管虽然表面有凹陷，可一定程度上提高侧摩阻力，但是由于桩周围全是软土的原因，塑料套管混凝土桩侧摩阻力仍然不高，通常需要较密的桩间距方能提供需要的路基承载力，这就导致了资源的浪费，工程成本的上升。

综上所述可知，不断改进软土的处理的方法十分必要，尤其是需要改进塑料套管混凝土桩加固软土路基时所存在的严重超孔隙水压力、严重的挤土效应、桩侧摩阻力低等问题，将每根塑料套管混凝土桩的作用发挥到最大，解决这一问题必将带来巨大的经济和社会效益。

技术实现要素：

为针对性地解决上述问题，本项目提出一种采用电渗结合竹节管灌注桩促进桩周超孔隙水压力消散并且提高桩侧摩阻力，从而用于加固软土地基的系统和施工方法。

这种竹节套管桩联合电渗加固软土路基系统，包括导电塑料排水板、竹节套管、预制桩尖和预制盖板，导电塑料排水板紧贴于竹节套管外侧，相隔一定间距采用钢环固定，竹节套管桩底端设置有预制桩尖，预制桩尖内预埋一根U型钢筋，导电塑料排水板底端与U型钢筋连接，竹节套管桩顶端设置有预制盖板，预制盖板预留导电塑料排水板穿孔的预留孔，导电塑料排水板伸出预留孔，导电塑料排水板通过导线与直流电源连接。

作为优选：所述竹节套管为带凸起的竹节状预制PVC或PE管，每节竹节套管两端设置有连接螺纹。

作为优选：所述预制桩尖尺寸大于桩身，预制桩尖设有钢沉管定位槽和竹节套管的定位台。

竹节套管桩联合电渗加固软土路基系统的施工方法，包括以下步骤：

1)采用钢筋混凝土制作预制桩尖，预制桩尖顶面预留竹节套管的定位台和钢沉管定位槽，预制桩尖内预埋一根U形钢筋，U形钢筋露出预制桩尖顶面20-40cm，U形钢筋露出部分在插入端两侧对称布置；

2)将多节竹节套管首尾连接，并在竹节套管两侧对称设置两根导电塑料排水板，每节竹节套管与导电塑料排水板通过钢环固定；

3)将最下一根竹节套管套入预制桩尖的定位台，并用铁丝固定，将两根导电塑料排水板分别于预制桩尖上预留的U形钢筋的两端连接固定；

4)将钢沉管套入连接好的竹节套管和导电塑料排水板，并将钢沉管嵌入预制桩尖上预留的钢沉管定位槽，利用沉管桩机通过振动或静压方式将钢沉管压入地基；

5)拔出钢沉管，预制桩尖和竹节套管留在地基中，向竹节套管中灌注混凝土；

6)预制盖板上预留竹节套管插入槽和两个预留孔；

7)将竹节套管桩顶端插入预制盖板的插入槽，并将两根导电塑料排水板通过预留孔伸出预制盖板；

8)将导电塑料排水板通过绝缘导线连接，将一排桩上的导电塑料排水板通过同一根导线连接作为阳极连接直流电源正极，将相邻一排桩上的导电塑料排水板通过一根导线连接作为阴极连接直流电源负极；

9)打开直流电源施加直流电，地基中的孔隙水通过导电塑料排水板排出地基；

10)铺筑碎石垫层，并填筑路基，在填筑路基过程中持续进行电渗排水，根据排水效果进行间歇通电和电极转换，电渗排水至路基沉降满足设计要求。

本发明的有益效果是：

1、竹节套管桩采用竹节式套管，由一段一段套管连接而成，解决了常规塑料套管桩套管长度难以控制导致施工困难。

2、竹节套管带凸起，提高了普通塑料套管桩与周围土体的摩擦力，从而提高承载力。

3、竹节套管外部贴有导电塑料排水板，可以促使地基中的水分从排水板中排出地基，消散施工时产生的超孔隙水压力，对解决常规塑料套管桩施工挤土效应非常有效。

4、电渗作用能促使桩间的孔隙水迅速从正极桩流向负极桩，提高桩间土体的承载力，同时对消散超孔隙水压力也具有较好的促进作用。

5、由于电渗能够对土体产生电化学作用，促进桩周围土体固结，提高桩身摩阻力，增大桩与土体间的界面强度。

6、预制桩尖内预埋连接钢筋保证了两个导电塑料排水板导电连通。预制桩尖上的沉管凹槽用于采用钢沉管来下压桩体。

7、预制盖板上设置有预留空可以保证排水通道。

附图说明

图1为竹节套管桩立面图；

图2为竹节套管桩横截面图；

图3为桩尖剖面图；

图4为桩尖横截面图；

图5为竹节套管桩联合电渗加固软土地基系统平面布置图；

图6为竹节套管桩联合电渗加固软土地基示意图；

导电塑料排水板1、竹节套管2、U型钢筋3、预制桩尖4、定位台5、钢沉管定位槽6、竹节套管桩7、预制盖板8、预留孔9钢环10、钢沉管11、直流电源12、导线13。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

如图1所示，导电塑料排水板1宽10cm，采用环氧树脂作为粘结剂将导电塑料排水板1紧密粘结在竹节套管2上，竹节套管2直径按设计要求制作，一般为15cm-20cm,沿竖向方向均匀布置2根导电塑料排水板1。将导电塑料排水板1底部与预制桩尖4(图3、图4)预留钢筋连接，连接部位可使用钢丝网包裹，采用铁丝扎牢。沿直接套管竖向每隔2m设置钢环10，将导电塑料排水板1紧紧固定在竹节套管2上，钢环10接头可采用圆钢焊接或预制钢环螺栓拧紧，将布置有导电塑料排水板1的竹节套管2采用钢沉管11压入需要处理地基，的达到设计深度，浇筑混凝土。粘贴有导电塑料排水板1的竹节套管桩形成竹节套管电渗增强桩，竹节套管2电渗增强桩示意图(图2、图3)

竹节套管桩联合电渗加固软土地基系统，具体施工方法包括以下步骤：

1)采用钢筋混凝土制作预制桩尖4，预制桩尖4顶面预留插入端和沉管凹槽，预制桩尖4内预埋一根U形钢筋3，U形钢筋3露出预制桩尖4顶面20-40cm，U形钢筋3露出部分在插入端两侧对称布置。

2)将多节竹节套管2首尾连接，并在竹节套管2两侧对称设置两根导电塑料排水板1，每节竹节套管2与导电塑料排水板1通过铁丝缠绕固定。

3)将最下一根竹节套管2套入桩尖的定位台，并用铁丝固定，将两根导电塑料排水板1分别于桩尖上预留的U形钢筋3的两端连接固定。

4)将钢沉管11套入连接好的竹节套管2和导电塑料排水板1，并将沉管嵌入桩尖上预留的沉管凹槽，利用沉管桩机通过振动或静压方式将沉管压入地基。

5)拔出钢沉管11，桩尖和竹节套管留在地基中，向竹节套管2中灌注混凝土。

6)盖板上预留竹节套管2插入槽和两个预留孔9。

7)将竹节套管桩顶端插入预制盖板8的插入槽，并将两根导电塑料排水板1通过预留孔伸出预制盖板8。

8)将导电塑料排水板1通过绝缘导线13连接，将一排桩上的导电塑料排水板1通过同一根导线13连接作为阳极连接直流电源12正极，将相邻一排桩上的导电塑料排水板1通过一根导线13连接作为阴极连接直流电源12负极。

9)地基中的孔隙水通过导电塑料排水板1排出地基；

10)铺筑碎石垫层，并填筑路基，在填筑路基过程中持续进行电渗排水，根据排水效果进行间歇通电和电极转换，电渗排水至路基沉降满足设计要求。