一种加速固结的透水管桩系统及其施工方法与流程

本发明涉及桩基工程领域，特别涉及一种加速固结的透水管桩系统及其施工方法，主要适用于软土地基处理。

背景技术：

近年来，随着社会经济的飞速发展，各项工程和施工工艺都有了很大的发展。预制钢筋混凝土管桩因施工方法简单、能承受较大的荷载、施工速度快等原因在桩基工程中得到广泛的应用。所谓预制钢筋混凝土管桩，是由专业厂家采用先张法预应力工艺和离心工艺成型后，经蒸汽养护而成的一种细长空心圆筒体的等截面预制混凝土构件(简称管桩)，在建筑地基施工中通常是通过锤击或静压的方法将其沉入地下作为建(构)筑物的基础，然而对于沿海地区，预制钢筋混凝土管桩的应用却面临着一些严峻的困难。从工程实践来看，预制钢筋混凝土管桩在压桩过程中，会对桩周土体产生挤土效应，导致桩周土体的超静孔隙水压力升高，进一步使桩周土体的强度降低。由于在沿海地区及地下水位较浅的地区，地基土体的含水量较大，当预制钢筋混凝土管桩沉桩后，桩周土体的超静孔隙水因土体的渗透性小而得不到快速地排散，使桩侧的摩擦阻力提高的速度缓慢，同时也可能会引发管桩接桩处的钢筋生锈、老化、开裂等一系列的问题，从而影响了管桩的承载能力的发挥和使用年限。

同时，近年来，气压劈裂法在软土地基处理方面得到初步的应用和推广。所谓气压劈裂，一方面是把高压气体输送到深部地基土体中，使地基土体产生劈裂，形成裂隙，迅速增加土体的孔隙度和渗透性，使深部土体的排水固结速率加快，土体的加固时间缩短。另一方面，利用高压气体对地基深部土体施加挤压力，从根本上改变引起地基固结的附加应力的施加方法，从土体的内部施加压力，克服常规的地表外部施压时，附加应力随着深度衰减过快的局限性，从而使地基土体得到有效的加固。而对于加气劈裂技术，若单方面应用该技术于地基处理时，会使项目的施工工序增加，进一步复杂化工程，可能额外增加了工程项目的成本，导致工程最终的经济效果并不明显。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种加速固结的透水管桩系统，从而克服现有管桩沉桩后，桩侧的摩擦阻力提高的速度缓慢，会引发管桩接桩处的钢筋生锈、老化、开裂等一系列问题的缺点。

本发明的另一目的在于一种加速固结的透水管桩系统的施工方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种加速固结的透水管桩系统，包括：桩体，其呈中空状，所述桩体的桩壁上均匀分布设有孔，所述桩体底部为封闭的，顶部设有气密压盖；加气装置，其包括输气管和气泵，所述输气管下端穿过所述气密压盖向所述桩体的空腔内延伸，上端与所述气泵连接；以及排水装置，其包括排水管和水泵，所述排水管下端穿过所述气密压盖向所述桩体的空腔底部延伸，上端与所述水泵连接。

优选地，上述技术方案中，所述桩体的底部设有桩尖。

优选地，上述技术方案中，所述排水管的下端设有滤管，该滤管置于所述桩体的空腔内。

优选地，上述技术方案中，所述输气管下端设于所述桩体空腔的上部。

一种加速固结透水管桩系统的施工方法，包括以下步骤：

(1)对场地平整，使透水管桩完成沉桩；

(2)安装加气装置和抽水设备，铺设气密压盖；输气管穿过气密压盖向桩体的空腔内延伸，排水管穿过气密压盖向桩体的空腔内底部延伸；

(3)对透水管桩通过加气装置和排水装置进行重复加压和抽水，进一步使桩周土体的超静孔隙水压力加速消散。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的加速固结透水管桩系统，既具备透水管桩的优点，又结合了加气劈裂技术的特点，使桩周围土体的超静孔隙水消散的速率加快，快速提高了桩侧的摩擦阻力，从而保证了管桩的承载力及工程使用年限的需求，使工程的经济效果更加理想化。且施工方法简单。

(2)本发明的透水管桩具有较强的透水能力，进一步使桩周土体孔隙水的排水路径增加，加快了超静孔隙水的排散，快速提高了桩侧的摩擦阻力，保证了管桩承载能力的发挥，以及满足了工程使用年限的需求。

(3)本发明直接利用透水管桩的圆孔进行加气(与排水同属一个圆孔)，无需另外设置加气通道，减轻了施工工艺量，使利用加气劈裂土体来加速固结的透水管桩系统更加简单有效化，节约了工程成本，缩短了工期，经济可行。

附图说明

图1是根据本发明的加速固结透水管桩系统的结构示意图。

图2是根据本发明的加速固结透水管桩系统中桩体的俯视图。

图3是根据本发明的加速固结透水管桩系统中加气装置对透水管桩进行加气的效果示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图3所示，根据本发明具体实施方式的一种加速固结的透水管桩系统，包括桩体1、加气装置2和排水装置3。桩体1呈中空状，即设有空腔，桩体1的桩壁上均匀分布设有孔11，桩体1的底部为封闭的，优选地，桩体的底部设有桩尖12，底部设有桩尖便于打桩。桩体1顶部设有临时的气密压盖4。加气装置2包括输气管21和气泵22，输气管21下端穿过气密压盖4向桩体1的空腔内延伸，位于桩体1空腔的上部；上端与气泵22连接。排水装置3包括排水管31和水泵32，排水管31下端穿过气密压盖4向桩体1的空腔底部延伸，上端与水泵32连接。在透水管桩的基础上，结合加气劈裂土体作用的原理，加速了桩周土体超静孔隙水压力的消散，快速提高了桩侧的摩擦阻力，从而提高管桩的承载力，以及保证了工程使用年限的需求。

优选地，排水管31的下端设有滤管33，该滤管33置于桩体的空腔内。抽水时，滤管可过滤较大的杂质，避免杂质进入排水管造成堵塞。

一种加速固结透水管桩系统的施工方法，包括以下步骤：

(1)对场地平整，使透水管桩完成沉桩；

(2)安装加气装置2和排水设备3，铺设气密压盖；输气管穿过气密压盖向桩体的空腔内延伸，排水管穿过气密压盖向桩体的空腔内底部延伸；

(3)对透水管桩通过加气装置和排水装置进行重复加压和抽水，进一步使桩周土体的超静孔隙水压力加速消散。以及保证了管桩的使用年限。使该系统应用于桩基工程领域中能有明显的社会和经济效益。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。