一种用于软土区的预制桩施工方法与流程

本发明涉及预制桩施工技术领域，尤其是一种用于软土区的预制桩施工方法。

背景技术：

近年来国家基础设施建设发展迅速，以沿海省份建设为核心，东部区域城市发展及城际交通网日新月异。受城市运营因素影响，城市建设用地资源日益紧张，铁路、轨道交通、市政房建等多类型工程项目在已经充分考虑地质条件的情况下，依然需要穿越深厚软土区。众所周知，预制桩采用工厂预制形式制作，制作环境可控，成桩质量远高于现场施工桩，且桩体在工厂制作完成，到项目现场直接进行安装即可，大大提升了施工效率，可有效缩短工程建设周期，提升了工程安全质量。众所周知，我国东部沿海深厚软土极为发育，软土地区进行建筑物作业时，多需要进行地基处理，受软土特性影响，预制桩在软土中易发生错位、倾斜等问题，深厚软土地区预制桩应用效果较差，故预制桩应用较少，多采用复合地基。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种用于软土区的预制桩施工方法，通过对预制桩的结构进行设置并配合监测装置及校位装置，保证预制桩的垂直度，有效提高施工质量。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于软土区的预制桩施工方法，其特征在于：该预制桩施工方法包括以下步骤：在预制桩上设置可拆卸的监测装置，所述监测装置随所述预制桩共同植入软土区的地层中；根据所述监测装置测量所述预制桩的垂直度；在所述预制桩的顶部位置安装校位装置，根据所述监测装置的监测结果使用所述校位装置对所述预制桩的垂直度进行调整直至所述预制桩垂直。

在所述预制桩的施工范围的软土区内施工筏板架，所述校位装置以所述筏板架为反力架对所述预制桩施加调整其垂直度的作用力。

所述软土区内设置有若干所述预制桩，所述筏板架以栅格结构与若干所述预制桩一一对应，每根所述预制桩设置在所述筏板架的单一栅格内。

在所述筏板架内对应于所述预制桩的施工位置设置有桩位环，所述桩位环用于对所述预制桩进行定位。

在所述桩位环的四周浇筑底层混凝土以固定所述桩位环的位置；所述底层混凝土的浇筑不高于所述桩位环的高度；当所述预制桩垂直后，在所述桩位环的四周浇筑顶层混凝土，所述顶层混凝土浇筑至校位装置之下。

所述监测装置包括监测杆和水稳装置，所述监测杆与所述预制桩构成可拆卸式的连接固定且随所述预制桩共同植入所述软土区的地层中，所述水稳装置可拆卸的安装在所述监测杆的顶部，其测量所述预制桩的倾向和倾角。

所述预制桩垂直后在其顶部放置盖片，之后可根据设计需要在所述预制桩的位置浇筑任意厚度的混凝土。

本发明的优点是：能够有效保证软土区预制桩的垂直度，有效提高其承载力；施工过程各步骤简便，便于操作人员实施，大大提升了施工效率，可有效缩短施工周期；施工过程中所涉及的装置或设备均可拆卸复用，实现绿色环保施工；结构合理、整体性强，各装置功能明确、联接紧密，可操作性强，适于推广。

附图说明

图1为本发明的施工方法步骤图；

图2为本发明的施工方法流程图；

图3为本发明中预制桩的结构示意图；

图4为本发明中监测杆的结构示意图；

图5为本发明中预制桩和监测杆的安装结构示意图；

图6为本发明中水稳装置的结构示意图；

图7为本发明中校位装置的结构示意图；

图8为本发明中校位装置的紧固体打开时的结构示意图；

图9为本发明中校位装置的安装结构示意图；

图10为本发明中筏板架和紧固体对应调力杆位置处的结构示意图；

图11为本发明中调力杆的安装结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-11所示，图中标记1-44分别表示为：桩身1、静压桩头2、旋转桩头3、监测杆4、加厚端5、刚性内衬6、螺纹孔7、弹性垫片8、桩壁9、桩腔10、腔口11、固定螺杆12、底部螺杆13、顶部螺母14、水稳装置15、读数盘16、测试液17、稳定杆18、测试腔19、倾向刻度20、倾角刻度21、校位装置22、紧固体23、调力杆24、转轴25、内衬26、主固端27、次固端28、固定栓销29、凸棱30、凹槽31、栓孔32、限位端33、主固杆孔34、主调力螺纹35、副固杆8孔36、固杆端37、副调力螺纹38、调力螺母39、筏板架40、桩位环41、底层混凝土42、顶层混凝土43、盖片44。

实施例：本实施例中用于软土区的预制桩施工方法，在预制桩施工时，可对置放的桩体进行垂直度调整，使其调整至垂直状态，从而提高预制桩的施工质量。

如图3所示，本实施例中的预制桩为中空桩，由桩身1和桩头两部分组成，根据植入软土区土层的施工方法不同，桩头2可分为静压桩头2和旋转桩头3，其中静压桩头2是适用于将桩身1静压植入土体中使用，而旋转桩头3则是适应于将桩身1旋转植入土体中使用。同时，静压桩头2和旋转桩头3都呈锥形，底部的锥形体可制作成不同的角度，现场根据土层特性，可将桩头制作成各种角度的不同类型，以便于桩身植入为准。

如图3所示，桩身1的主要受力结构为桩壁9，桩身1内部为桩腔10，该桩腔10可减轻桩身1质量。同时，在桩身1安放过程中，桩壁9可排开软土区的地层（软土）产生浮力，提升桩身1承受上部结构荷载的能力，即提高预制桩的承载力。

结合图3和图7所示，桩身1顶部为加厚端5，用于固定桩身垂直度校位装置22，加厚端5可保证桩身能承受较大范围的校位力。桩腔10的底部为刚性内衬6，刚性内衬6可保护桩身1底部区域桩腔10的结构稳定性，根据设计需求，刚性内衬6可布满整个桩腔10内壁。如图5所示，刚性内衬6靠近桩身1底部分布有上下贯通的螺纹孔7，桩腔10内部的监测杆4主要通过底部螺杆13嵌入螺纹孔7与桩身1连接，从而进行桩身1垂直度监测。

静压桩头2或旋转桩头3可通过其顶部所设置的固定螺杆12嵌入螺纹孔7与桩身1连接，从而进行桩身1的置放工作。在螺纹孔7中部设置有弹性垫片8，该弹性垫片8将螺纹孔7分隔为两个部分，其上半部分用于与监测杆4相连接固定，下半部分用于与静压桩头2或旋转桩头3的固定螺杆12相连接固定。在使用时，弹性垫片8可用于限制监测杆4的嵌入深度；同时，该弹性垫片8还作为底部螺杆13与固定螺杆12的接触缓冲区；当固定螺杆12或底部螺杆13制作有误差时，也可保证各部件能安装到位。

如图4所示，作为预制桩垂直度监测装置的监测杆4的顶端为顶部螺母14，不同监测杆4的底部螺杆13可与顶部螺母14连接，可保证监测杆4能适应各种长度的桩身1；此时，监测杆4可设置为多段的拼接式结构，将一根监测杆4底端的底部螺杆13与另一根监测杆4顶端的顶部螺母14螺纹配合连接，从而实现监测杆的接长，保证监测杆4的顶端略高于预制桩的桩孔口，便于操作人员在地面上进行监测。

如图3所示，桩身1顶部的加厚端5中间为腔口11，腔口11是监测杆4的安放与移除通道，其尺寸小于桩腔10的尺寸，以保证加厚端5的强度。腔口11是监测杆4的安放与移除通道。腔口11处配备有盖片44，当桩体置放完毕，取出监测杆4后，可将盖片44放置腔口11上，从而防止在对桩端浇筑混凝土时，混凝土流入桩腔10内。

结合图5和图6所示，监测杆4可通过顶部螺母14连接水稳装置15，水稳装置15主要用于监测桩身1的垂直度，水稳装置15由测试腔19和稳定杆18组成，稳定杆18用于与监测杆4的顶部螺母14构成螺纹配合连接固定，测试腔19的顶部为读数盘16，内部分布有测试液17，腔体上分布有倾角刻度21和倾向刻度20，由于监测杆4随预制桩共同植入软土区的地层之中，因此当桩身1发生倾斜时，监测杆4会随桩身1一起带动水稳装置15倾斜，操作人员可根据测试腔19内测试液17交互的倾角刻度21和倾向刻度20，判定桩身1的空间倾斜方位，从而进一步结合预制桩的桩长判断桩身1所需的校位力，为校位装置22选用合适的调力杆24。

如图7所示，校位装置22由紧固体23和调力杆24组成，紧固体23由两个半环形结构的半环体构成，两个半环体之间可绕其内部的转轴25自由开闭，可将校位装置22固定套接在桩身1顶部的加厚端5上。紧固体23内部设置有内衬26，在校位装置22进入工作状态时，可保护桩身1不因受力不均而被破坏。调力杆24设置在紧固体23的外围，且沿紧固体23的周向均匀对称布置，以保证后续施力的平稳性。

结合图8和图9所示，紧固体23在经由转轴25旋转打开后，其两侧开合对接的端部分为主固端27和次固端28，其中主固端27上分布有若干凸棱30，次固端28上与凸棱30对应分布有凹槽31，凸棱30可嵌入凹槽中31，凸棱30及凹槽31两侧的凸起上一一对应开设有栓孔32，可通过固定栓销29侧向穿过栓孔32将主固端27与次固端28连接固定。固定栓销29的一侧具有略大于栓孔32尺寸的限位端33，该限位端33可限定固定栓销29的插入位置，防止紧固体23在受力过程中，固定栓销29脱落；采用栓销连接方式，可充分利用紧固体23自身强度，从而承受更大的校位作用力。

结合图10和图11所示，本实施例中的校位装置22主要通过调力杆24对紧固体23施加用于调整预制桩垂直度的作用力。其中，在紧固体23与作为反力架的筏板架40上对应分布有主固杆孔34和副固杆孔36，主固杆孔34与副固杆孔36内部设置有与调力杆24两侧的固杆端37的厚度吻合的中空体，调力杆24两端的固杆端37与主固杆孔34和副固杆孔36形状相同，调力杆24的两端可分别嵌入紧固体23和筏板架40上。在使用时，可通过固杆端37分别插入主固杆孔34、副固杆孔36后进行旋转的方式，将调力杆24与紧固体23和筏板架40进行连接固定。如图11所示，调力杆24的中部断开，断开两端分别设置有主调力螺纹35和副调力螺纹38，二者螺纹相对反向设置，可通过调力螺母39进行连接，操作人员可通过正、反向转动调力螺母39的方式，控制调力杆24的长度，从而通过校位装置22向预制桩的桩身1施加拉力或压力，进而调整预制桩的垂直度。主调力螺纹35和副调力螺纹38间的距离及调力螺母39长度，决定调力杆24可产生的校位力大小，操作人员可根据水稳装置15显示的桩身1垂直度情况，在紧固体23不同方向安放合适的调力杆24，达到快速调整桩身1垂直度的效果。

如图1和图2所示，本实施例中用于软土区的预制桩施工方法包括如下施工步骤：

1）平整场地，施工作为反力架的筏板架40。如图1（a）所示，按设计需要，在软土区内需要植入若干预制桩时，该筏板架40呈栅格状结构，每个栅格对应于一根预制桩，且筏板架40作为预制桩垂直调度调整时的反力架。

2）如图1（b）所示，在筏板架40需要压桩位置，安放桩位环41。

3）如图1（c）所示，在桩位环41四周浇筑底层混凝土42，固定桩位环41位置。

4）如图1（d）所示，根据土层性质，选择合适的静压桩头2或旋转桩头3，并将所选的桩头和监测杆4与桩身1进行固定连接，将桩身1移至桩位环41处，并进行初步定位。

5）如图1（e）所示，根据选择桩头的样式，采用静力压入或者旋转压入的方式，置放桩体。

6）如图1（f）所示，按照设计深度，将桩体置放到合适的深度处。

7）如图1（g）所示，将水稳装置15与监测杆4进行连接，读取水稳装置15中测试液17稳定界面交互的倾角刻度21和倾向刻度20，根据倾角和倾向，判定桩身1的垂直度，根据校位任务，判定校位装置22需要选用的调力杆24。

8）如图1（h）所示，在桩身1加厚端5安放校位装置22，根据判定的调力杆24需求，在紧固体23各方向上安放合适的调力杆24。然后分别调整各调力杆24的调力螺母39，调整调力杆24对桩身1的作用力，直至水稳装置15测试液17水平。

9）如图1（i）所示，桩身1垂直后，浇筑桩位环41四周的顶层混凝土42，并在桩身1加厚端5与桩位环41之间的混凝土，浇筑至校位装置22之下。随后对顶层混凝42土进行养护，待混凝土强度稳定后，拆除校位装置22。

10）如图1（j）所示，通过旋转监测杆4的底部螺杆13使其脱离刚性内衬6，将水稳装置15和监测杆4取出桩腔10，并将盖片44放在桩身1加厚端5中间的腔口11处进行封闭。

11）如图1（k）所示，浇筑剩余部分混凝土，根据设计需要，剩余部分混凝土可浇筑任意厚度。盖片44可防止混凝土掉落至桩腔10内。

12）如图1（l）所示，按照上述步骤，依次完成剩余桩体的置放工作，最后形成可提高具有极高承载力的群桩基础或用于软土地基处理的多个预制桩。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。