用于地基的加固装置的制作方法

本实用新型涉及土木建筑工程，尤其是一种作为桩基础的用于地基的加固装置。
背景技术：
：在深厚软土地层采用盾构推进挂管片施工的地铁隧道是悬浮在淤泥质粘土地基上，根据“地铁设计规范”GB50157-2003，要求地铁路基的地基土承载力值须≥1.2MPa，而10年后规范修订为GB50157-2013的地基土承载力值≥1.5MPa，要求又提高了20％，宁波、温州、福州等的淤泥或淤泥质软土的地基承载力值为0.45MPa～0.55MPa，上海、天津等的淤泥质软土的地基承载力值为0.6MPa～0.7MPa，均大幅度低于规范要求的地铁路基土的承载力值的要求。未经地基处理的直接应用，地基土承载力值低，而土体均为高压缩性土，沉降变形大。要求地铁的运行安全，首先要保证运行列车线路的平整，加密路基的变形测量，及时调整运行线路的平整。地铁路基的承载力值与土的压缩性及运行轨道平整性的调整是有限的，保证地铁运行的安全，还是要及早研究准备加固地铁隧道路基土的有效措施。根据“地铁设计规范”，对运行中的路基只有注浆加固的唯一措施，注入的浆液能否进入地基土的空隙是决定加固效果依据，上海、天津等的淤泥质软土夹有无数的薄粉细砂层，呈千层并状态。注入的浆液能够进入粉细砂的空隙，具有一定的加固补强的效果，而宁波、温州、福州灯的深厚淤泥或淤泥质软土，为极细的土颗粒(比水泥颗粒还要细)，表面静电水膜包裸，注入的浆液完全不能进入土的空隙，在注浆压力下撕开一条通道堆积水泥浆，扰动了地基土而产生新的沉降，注入量越多，堆积量也越大，扰动越严重，产生的沉降量也越大。对运行中的地铁隧道路基进行加固处理方法，可借助可在小空间中施工的“既有建筑”的地基加固与托换，常用的是“静压锚杆桩”技术，根据建筑物的结构自重为反力，用液压千斤顶将预制钢筋混凝土小方桩静压沉入土层，用桩托换(支承)部分结构自重，使作用在地基土的自重压力减小，达到地基土允许的承载力值和沉降变形的要求。对运行中的地铁隧道只能应用深夜很短的不运行时间段进行加固处理，如用钢筋混凝土小方桩的“静压锚杆桩”，因钢筋混凝土小方桩的重量重，搬运不便，接桩效率低，沉桩速度慢，尤其是地铁运行对隧道周壁土振动液化，对隧道体产生浮力，须由抗拔桩来平衡，而钢筋混凝土小方桩的“静压锚杆桩”不能成为抗拔桩。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种提高承压和抗拔双性能的用于地基的加固装置。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于地基的加固装置，其特征在于：包括至少一个第一加固段和至少一个第二加固段，所述第一加固段包括金属制成的第一管件和设置在第一管件外周壁上的螺叶，所述第二加固段包括金属制成的第二管件，所述第一管件和第二管件的管径相同，相邻的第一管件和第二管件之间、相邻的两个第二管件之间螺纹连接。优选的，所述第一管件和第二管件分别由钢制成。优选的，所述螺叶焊接在第一管件外周壁上。为便于形成螺纹连接，每个第一管件具有轴向相对的第一端和第二端，所述第一管件的第二端外周套设有具有内螺纹的第一套管，所述第一管件的第一端外周形成有与第一套管配合的外螺纹；每个第二管件具有轴向相对的第一端和第二端，所述第二管件的第二端外周套设有具有内螺纹的第二套管，所述第二管件的第一端外周形成有与第二套管配合的外螺纹，由此使得相邻的第一管件和第二管件之间、相邻的两个第二管件之间螺纹连接。为便于管件之间的配合，所述第一管件的第一端中间形成有朝向第二端凹陷的第一槽口，所述第一管件的第二端形成有向远离第一端的方向凸出的第一凸口；所述第二管件的第一端中间形成有朝向第二端凹陷的第二槽口，所述第二管件的第二端形成有向远离第一端的方向凸出的第二凸口，所述第一槽口、第二槽口均能与第一凸口或第二凸口配合。根据本实用新型的一个方面，各槽口与凸口之间为插接配合。根据本实用新型的另一个方面，为加强管件之间的连接，增加抗拔性，各槽口与凸口之间为螺纹配合。为便于旋拧管件，所述第一管件靠近第一端的位置开设有第一对穿孔，所述第二管件靠近第一端的位置开设有第二对穿孔。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过采用金属螺纹桩的形式，而且各部件之间螺纹连接，具有软土地基承载力不足的补强止沉与高水位时的构(建)筑物的抗浮，可在狭小的空间内旋拧沉入土层施工，构件轻、接桩方便，是具备承压与抗拔双性能的“金属螺纹桩”，施工效率高，适用于地铁隧道内施工。附图说明图1为本实用新型实施例的加固装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例的加固装置的第一加固段的结构示意图；图3为本实用新型实施例的加固装置的第二加固段的结构示意图；图4为本实用新型实施例的加固装置的安装示意图；图5为本实用新型实施例的加固装置应用于地铁隧道的示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。参见图1～图3，一种用于地基的加固装置100，包括互相连接的第一加固段1和第二加固段2。上述的加固装置，具有抗压与抗拔双重功能，应用在既有建(构)筑物的地铁隧道地基，达到地基承压与建(构)筑物抗浮均能满足地基强度与变形的要求。其中第一加固段1包括第一管件11和螺叶12，第一管件11可以由金属，如钢制成，螺叶12焊接在第一管件11的外周壁上，从而两者构成呈螺纹钢管的第一加固段1。第二加固段2包括第二管件21，第二管件21可以由金属，如钢制成。各第一管件11、各第二管件21的管径相同，并且第一管件11和第二管件21的管径也相同。根据地层分布的不同选择按地层分布的不同选择第一加固段1和第二加固段2的组合，硬土地层选择第一加固段1，软土地层选择第二加固段2(螺叶在软土层中的效果不如在硬土层中，也可以在软土层中同样设置具有螺叶的第一加固段1)；根据地质条件选择第一加固段1和第二加固段2的组合。如下表1所示：表1加固装置的组合土层硬土软土硬土软土软土组合A第一加固段1第二加固段2第二加固段2第二加固段2组合B第一加固段1第二加固段2第一加固段1第二加固段2第二加固段2如图1所示，第一加固段1设置在底部，以便旋拧进入硬土层的螺叶≥4叶；当中间地层的薄层硬土层的厚度大于2叶螺叶12时，可以不在此层设置第一加固段1，参见组合A。加固装置100还包括桩靴3，在本实施例中，加固装置的底部采用第一加固段1，至少两个第二加固段2连接在第一加固段1的上方，而第一加固段1的底部则连接有桩靴3。每个第一管件11具有轴向相对的第一端和第二端，第一管件11的第一端中间形成有朝向第二端凹陷的第一槽口111，第一管件11靠近第一端的位置开设有第一对穿孔112，第一管件11的第二端形成有向远离第一端的方向凸出的第一凸口113，第一管件11的第二端外周套设有具有内螺纹的第一套管114，第一管件11的第一端外周形成有与第一套管114配合的外螺纹。相应的，每个第二管件21具有轴向相对的第一端和第二端，第二管件21的第一端形成有朝向第二端凹陷的第二槽口211，第二管件21靠近第一端的位置开设有第二对穿孔212，第二管件21的第二端形成有向远离第一端的方向凸出的第二凸口213，第二管件21的第二端外周套设有具有内螺纹的第二套管214，第二管件21的第一端外周形成有与第二套管214配合的外螺纹。每个管件的槽口可以与另一管件的凸口配合，而每个管件的套管则可以与另一管件的槽口外周配合。槽口和凸口之间可以为插接配合，也可以为螺纹配合，即此时槽口内周具有内螺纹，而凸口外周具有外螺纹。由于第一加固段1和第二加固段2的连接方式均为螺纹连接，而且第一加固段1的外周设置有螺叶12，由此可以大为增加连接的牢固程度、以及与土层的摩擦力，进而使得加固装置具有良好的抗拔性能。参见图4，安装时，将其中一个管件的凸口插入到另一个管件的槽口内，然后，将凸口相应的套管部分旋拧在具有槽口的管件端部外周，将接口封闭，以此类推，完成加固装置连接成整桩。各对穿孔的直径为50mm，采用人工旋拧时，可用Φ30mm钢管对穿，调整旋拧的力臂可将加固装置100旋拧进入土层。参见图2和图3，第一管件11的长度为L1，管径为d，焊接螺叶12后的外径为D，螺叶12的螺距为S，第二管件21的长度为L2，h为螺叶12高度，L1和L2可以相等也可以不相等，各第一管件11的长度可以相等也可以不相等，各第二管件21的长度可以相等也可以不相等，第一加固段1和第二加固段2的尺寸可以选择为如下标准件(其中L为第一管件或第二管件的长度)：表2加固装置的管件尺寸表型号L(mm)S(mm)D(mm)d(mm)h(mm)Ⅰ270035030018060Ⅱ300040035020070加固装置100的承载力值按下式计算：Ra＝(∑fai×Ai×n十d×3.14×∑qshi)β-------(1)其中，fai为i层土层的承载力特征值(KPa)；Ai为i层土层上的螺叶水平投影净面积(m2)，该面积与外径D相关；qshi为加固装置外周在i层土层上的总侧摩阻力(KPa)(其中qs是加固装置周土的侧摩阻力，qsi是加固装置周土在i层土的侧摩阻力，hi是i层土的厚度)；n为进入硬土层与软土层的螺叶数量(个)；β---承载力值修正糸数(β＝静载试桩实测值/估算值)。以以下实施例进行说明，按表2选择加固装置的主要管件的尺寸表的型号为Ⅰ型。按表1的地质土层，因加固装置穿越土层除了端部持力层为硬土，其它均为软土，选择2个第一加固段1+2个第二加固段2的组合A。按上选择的加固装置的承载力值的计算见下例：根据地勘报告的地基土承载力特征值：硬土fa＝200Kpa、软土fa＝50Kpa；软土的侧摩阻力qs＝5.5Kpa，第一加固段1的螺叶12旋入硬土层5叶，软土层9叶。静载试桩的极限值Ruk＝220KN、Ai＝(0.32×3.14/4-0.182×3.14/4)＝0.045m2。加固装置的承载力值估算式(1)Ra＝(∑fai×Ai×n十d×3.14×∑qshi)βRa＝(0.045×5×200十0.045×9×50十0.18×3.14×5.5×2.7×2)β＝82KN×(110/82)＝110KN可根据实际的地基承载力及其需求选择相应的加固段的型号。因地铁隧道是盾构推进挂管片施工的，管片之间是用螺栓连接的柔性隧道体，结合深厚软土地区己施工的盾构推挂管片施工的地铁隧道200，用植筋的方法施工≥200mm厚的钢筋混凝土半圆筒300，使柔性隧道体为半圆刚性隧道体，加固装置100支承半圆刚性隧道体，当隧道尚未施工时宜在管片上预留加固装置100的桩孔，己施工完而且己投入运行的地铁隧道，须在隧道壁上钻出桩孔，然后再施工≥200mm厚的钢筋混凝土半圆筒300。应用时用C30细石混凝土灌满第一管件11和第二管件21而使得加固装置成为整桩，桩的顶部按常规嵌固在既有建(构)筑物上，完成地铁隧道的托换止沉，参见图5，地铁隧道用两根加固装置支承隧道自重。因加固装置是具有抗压与抗拔双重功能的桩，桩与既有建(构)筑物的连接也须具有抗压与抗拔等同的结构强度。本实用新型的加固装置，具有软土地基承载力不足的补强止沉与高水位时的构(建)筑物的抗浮，可在狭小的空间内旋拧沉入土层施工，构件轻、接桩方便，是具备承压与抗拔双性能的“金属螺纹桩”，施工效率高，适用于地铁隧道内施工。当前第1页1 2 3