专利名称：预制节段桩精确导向施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及软土地基桥梁的修建技术领域，尤其涉及一种预制节段桩的精确导向施工工艺。
背景技术：
目前，软土地基桥梁的桩基通常采用预制桩或钻孔灌注桩形式。
预制桩一般采用方形或者管形横截面，施工时采用锤击或者振动沉桩。受施工设备的功率及地质条件等限制，预制桩的尺寸均较小(一般直径在600毫米以下)。预制桩存在的主要技术问题是
1)打入桩的施工作业发出的噪声很大，随着城市环保要求的不断提高，打入桩由于噪音、振动的负面影响已经不适于在城区内采用；
2)振动沉桩限于施工设备要求，一般仅适用于小型建筑的桩基础，桩的断面较小， 长度较短(一般30米以内)，达不到桥梁桩基的承载能力要求，因此不能适用于桥梁桩基的施工。
钻孔灌注桩是目前在城区范围内施工较为普遍的一种桩基类型，尺寸均较大(一般直径在600毫米以上)，具有施工噪音低的优点。其主要施工工序为钻孔并泥浆护壁一清底一下钢筋笼一现场浇筑水下混凝土。钻孔灌注桩存在的主要技术问题是
1)施工速度慢，一般1根桩的施工需要2 3天的施工周期；
2)对现场施工技术要求高，软土地基的桩孔护壁在施工时稍有作业不慎即容易导致塌孔，造成事故发生；
3)对环境有污染，施工时产生的泥浆会对环境造成污染等问题；
4)桩基的混凝土强度不高，水下浇筑混凝土强度一般只能达到C30。
综上所述，对于在软土地基上如何实现大直径的桥梁桩基，目前没有很好的解决办法。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种环境污染小、导向精确的预制节段桩精确导向施工工艺。发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种导向精度高、施工便利的预制节段桩精确导向施工工艺。
为实现上述目的，本发明提供了一种预制节段桩精确导向施工工艺，包括以下步骤
步骤一，在预制场预制桩基节段，并在需要时将预制完成的多个所述桩基节段运至施工现场。
步骤二，在施工现场选定的桩位处，采用静压法将用于引导桩基节段下沉方向的导向杆沉入地下。
步骤三，将多个所述桩基节段中的第一桩基节段可移动地套设在所述导向杆上， 采用振动沉桩的方法将所述第一桩基节段沿所述导向杆方向沉入地下；在振动沉桩的同时，采用边取土作业、边喷气或喷水作业的方式减小软土地基土体对桩基节段的阻力。
步骤四，将多个所述桩基节段中的第二桩基节段与所述第一桩基节段进行连接； 所述导向杆穿设在所述第二桩基节段之中；重复步骤三，直至所述第一桩基节段连同所述第二桩基节段一起沉入地下。
步骤五，重复步骤三、步骤四，依次施工第三桩基节段、第四桩基节段至第N桩基节段，使多个所需的桩基节段沉至地下。
较佳地，所述步骤三中，所述取土作业具体为在振动沉桩时挖出或吸出所述桩基节段的中空部位中的土体。
较佳地，所述步骤三中，所述喷气或喷水作业具体为在振动沉桩时通过所述桩基节段侧壁上的通孔对所述桩基节段外侧的土体喷气或喷水，在所述桩基节段的外壁与土体之间形成气幕或水幕以减小所述桩基节段的外壁与土体之间的摩擦力。
较佳地，所述步骤四中，采用预应力连接将所述第二桩基节段与所述第一桩基节段进行连接。
较佳地，所述步骤五之后，回收所述导向杆。
本发明的有益效果
本发明的施工工艺具有以下优点
1)采用导向技术，实现精确沉桩。
2)导向杆可回收，循环利用，低碳环保。
3)可适用于大直径预制桩，提供更高的桩基承载力。
4)下沉过程中采取桩内取土、气(水)幕辅助下沉的方式，减少阻力，降低了设备的功率要求。
5)采用桩基分段预制、现场拼接的方式，加快施工速度、桩基质量容易保证。
6)采用振动沉桩，实现低噪音。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1是本发明的预制节段桩精确导向施工工艺步骤二的施工状态示意图。
图2是本发明的预制节段桩精确导向施工工艺步骤三的施工状态示意图。
图3是本发明的预制节段桩精确导向施工工艺步骤四的施工状态示意图。
图4是本发明的预制节段桩精确导向施工工艺步骤五的施工状态示意图。
图5是本发明的预制节段桩精确导向施工工艺步骤六的施工状态示意图。
图6是本发明的预制节段桩精确导向施工工艺中的预制节段桩一具体实施例中桩基节段的俯视结构示意图。
图7是图1中A-A部剖视结构示意图。
图8是预制节段桩一具体实施例中首段桩基节段的局部剖视结构示意图。施方式
本发明的预制节段桩包括多个桩基节段，各桩基节段之间依次固定连接形成一体。
在各个桩基节段中，除了首段桩基节段以外，其他各级桩基节段的结构形式均相同，以更便于规模化预制，和降低模具成本。。
本发明的软土地基大直径预制节段桩施工工艺一具体实施例，包括以下步骤
步骤一，在预制场预制前述的桩基节段，并在需要时将预制完成的多个桩基节段运至施工现场。
桩基节段的长度选定，可以按照设计桩身的长度进行若干分段。桩基节段的直径与设计桩身的直径相同。
步骤二，如图1所示，在施工现场选定的桩位处，采用静压法将导向杆4沉入土体5 的施工平面以下。导向杆4为一直度好的钢性部件，用于在后续工步中引导桩基节段的下沉方向。
步骤三，如图2所示，将第一桩基节段IA(即前文所述首节桩基节段)的导向孔12 可移动地套设在导向杆4上。
采用振动沉桩的方法，将第一桩基节段IA沿导向杆4方向沉入土体5的地下。
尤其是，在振动沉桩的同时，还采用边取土作业、边喷气或喷水作业的方式减小软土地基土体5对桩基节段IA的阻力。
具体地，前述取土作业是在振动沉桩时，挖出或吸出桩基节段IA的中空的内腔2 中的土体。
前述喷气或喷水作业，具体为在振动沉桩时，通过桩基节段IA侧壁上的通孔13对桩基节段IA外侧的土体5喷气或喷水，在桩基节段IA的外壁与土体5之间形成气幕或水幕，以减小两者之间的摩擦阻力。
步骤四，如图3所示，在第二桩基节段IB的导向孔中穿设导向杆4。采用预应力钢绞线连接方式，将第二桩基节段IB与第一桩基节段IA在连接处3进行固定连接。
重复步骤三，采用振动沉桩法，并辅以取土作业、喷气或喷水作业，直至第二桩基节段IB连同第一桩基节段IA —起沉入土地5的地下。
之后，步骤五是重复步骤三、步骤四，如图4所示，依次施工第三桩基节段1C、第四桩基节段ID。
根据设计桩身的长度要求，重复上述步骤三、步骤四施工至满足设计桩身要求的第N桩基节段1N。如图5所示，使所需数量的桩基节段沉至土体5的地下。
之后，步骤六，还可以从土体5中拔出并回收导向杆4。
本发明的施工工艺除了具有导向精确、施工便利等有益效果以外，还可实现施工现场以外的工厂化预制，并具有低噪音的优点，实现了软土地基桩基施工的预制化、大直径、低噪音，解决了现有的软土地基预制桩直径小、施工噪音污染大的缺陷。同时，本发明的施工工艺还解决了现有的钻孔灌注桩施工工艺的速度慢、施工质量要求高、施工时产生环境污染等缺点。
以下详述前文所述的一桩基节段的结构。
如图6、图7所示，一桩基节段1由侧壁10合围形成内腔2，内腔2贯通其中，并兼5做取土通道，内腔2中还设置有导向结构。
具体地，导向结构包括在圆周方向上均布的三个支臂11，及用于穿设导向杆的导向孔12。支臂11为钢结构件，与桩基节段1的侧壁10固定连接(或浇筑在一起)。导向杆不是桩基节段1的一部分，其结构与功用，后文另述。
桩基节段1的侧壁10上，预留有竖向的管道及多个用于喷气或喷水的通孔13 (专业术语为“气龛”)，以从地面处桩壁的孔口施加高压的气或水。
如图8所示为首段桩基节段的结构示意图。首段桩基节段的结构与各级桩基节段的结构基本相同，所不同之处在于，为便于进入土体，减少与土体的摩擦阻力，在首段桩基节段的前端面还设置有斜面14构成钢结构桩靴，以分解垂直方向的摩擦阻力。
斜面14的设置方式，可以为如图8所示的在内壁的外扩形，也可以是未做图示的在外壁的倒梯形。
另外，参考图8所示，在不同的实施例中，桩基节段可以在靠近前端及后端的位置分别设置前述的导向结构，以获得更好的导向效果。
在其他实施方式中，导向结构的形式也不限于以上实施例。例如，支臂11的数量也可以为2个或4个或多个(但过多数量的支臂会影响取土通道的畅通)，导向结构的设置也可以设置在桩基节段1的中部，导向孔12的数量也可以是2个，或多个，等等。
各桩基节段之间，包括与首节桩基节段之间，可以采用预应力钢绞线或预应力钢筋连接，或本技术领域常用的其他连接方式，以实现足够强度，尤其是抗剪切强度的固定连接。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。权利要求
1.一种预制节段桩精确导向施工工艺，包括以下步骤步骤一，在预制场预制桩基节段，并在需要时将预制完成的多个所述桩基节段运至施工现场；步骤二，在施工现场选定的桩位处，采用静压法将用于引导桩基节段下沉方向的导向杆沉入地下；步骤三，将多个所述桩基节段中的第一桩基节段可移动地套设在所述导向杆上，采用振动沉桩的方法将所述第一桩基节段沿所述导向杆方向沉入地下；在振动沉桩的同时，采用边取土作业、边喷气或喷水作业的方式减小软土地基土体对桩基节段的阻力；步骤四，将多个所述桩基节段中的第二桩基节段与所述第一桩基节段进行连接；所述导向杆穿设在所述第二桩基节段之中；重复步骤三，直至所述第一桩基节段连同所述第二桩基节段一起沉入地下；步骤五，重复步骤三、步骤四，依次施工第三桩基节段、第四桩基节段至第N桩基节段， 使多个所需的桩基节段沉至地下。
2.如权利要求1所述的预制节段桩精确导向施工工艺，其中，所述步骤三中，所述取土作业具体为在振动沉桩时挖出或吸出所述桩基节段的中空部位中的土体。
3.如权利要求1所述的预制节段桩精确导向施工工艺，其中，所述步骤三中，所述喷气或喷水作业具体为在振动沉桩时通过所述桩基节段侧壁上的通孔对所述桩基节段外侧的土体喷气或喷水，在所述桩基节段的外壁与土体之间形成气幕或水幕以减小所述桩基节段的外壁与土体之间的摩擦力。
4.如权利要求1所述的预制节段桩精确导向施工工艺，其中，所述步骤四中，采用预应力钢连接将所述第二桩基节段与所述第一桩基节段进行连接。
5.如权利要求1至4任一所述的预制节段桩精确导向施工工艺，其中，所述步骤五之后，回收所述导向杆。
全文摘要
本发明公开了一种预制节段桩精确导向施工工艺，步骤一，预制桩基节段并运至施工现场；步骤二，将导向杆沉入地下；步骤三，将第一桩基节段套设在导向杆上，采用振动沉桩法将第一桩基节段沿导向杆方向沉入地下；在振动沉桩的同时，采用边取土作业、边喷气或喷水作业的方式减小软土地基土体对桩基节段的阻力；步骤四，将第二桩基节段与所述第一桩基节段进行连接；重复步骤三，直至第一桩基节段连同第二桩基节段一起沉入地下；步骤五，重复步骤三、步骤四，依次施工第三桩基节段、第四桩基节段至第N桩基节段，使多个所需的桩基节段沉至地下。本发明由于采用了导向技术，实现了预制节段桩的精确导向施工，具有精度高、施工便利等有益效果。
文档编号E02D7/00GK102505688SQ20111028879
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者朱波, 李雪峰, 钟小军, 陆元春 申请人:上海市城市建设设计研究总院