一种劲性复合桩施工工艺的制作方法

本发明一种劲性复合桩施工工艺，属于岩土工程技术领域。

背景技术：

目前行业内常用的工程桩常用桩型有灌注桩、管桩等。钻孔灌注桩存在坍孔、缩颈，沉渣过厚等质量通病，且噪声污染严重、泥浆污染等环境问题；预制管桩易产生挤土效应，对周边建筑影响较大，遇密实性砂层施工的难度大，成桩质量难以保证。

通过对现有常规桩型的优化，改造形成劲性复合桩，可充分发挥地基土体与桩体的相互结合的复合作用，增加承载力。成桩过程便捷、无挤土效应，桩身质量能够得到有效控制。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种劲性复合桩施工工艺，该系统可充分发挥地基土体与桩体的相互结合的复合作用，增加承载力。

本发明通过以下技术方案实现：

一种劲性复合桩施工工艺，在注浆的同时进行搅拌形成水泥土搅拌桩，成桩后水泥初凝前插入预应力管桩，具体包括如下依次进行的步骤：

步骤一、柔性桩施工，柔性桩采用φ600-800mm水泥土搅拌桩，空钻区域内水泥掺入量为7-9%，有效桩长区域水泥掺入量为13-17%；水泥土搅拌桩采用两喷两搅的施工工艺：搅拌桩下沉速度为0.5～0.8m/min，下沉注浆量为60-80%，搅拌桩搅拌提升速度为0.9-1.1m/min，提升注浆量为20-40%，所述搅拌提升时，孔内压力为正压；既保证顺利下钻又保证搅拌均匀。

步骤二、刚性桩施工，刚性桩采用预应力混凝土管桩，有效桩长42m，刚性桩在柔性桩施工完成后的6h内进行施工；

搅拌桩机移机施工下一根搅拌桩后，静压机定位调直，定位桩中心误差控制在10mm以内，静压机就位时应对准桩位中心点，并启动平台的支腿油缸，校正桩机水平姿态；在桩机影响范围外，以搅拌桩为中心，周围均匀分布设置四台经纬仪；

压桩施工连续进行，同一根桩的中间间歇时间小于30min；

刚性桩接桩时，采用二保焊连接，连接强度应大于预应力混凝土桩桩身强度；

优选的，所述柔性桩由深层搅拌桩机施工，搅拌充分，所述搅拌土体的28d无侧限抗压强度不小于0.8mpa。

所述柔性桩的固结处理范围，远大于钻机叶片搅拌范围，水泥浆为可扩散浆液，其自然扩散范围大于搅拌范围。

优选的，所述水泥土搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6-1.0。现场通过泥浆比重计检测水泥浆液相对密度，以控制水灰比，进而保证水泥用量达到设计要求。注浆量以每钻的加固土体方量换算，浆液流量通过流量计进行控制。

优选的，所述柔性桩施工完成6h内未压入刚性桩时，或者压入刚性桩时发现垂直度偏差大、拔出重新压入超过6h的，由搅拌桩机对原桩位进场复搅，并在6h内施工刚性桩。

优选的，所述预应力混凝土管桩桩端设置有定位装置，所述定位装置包括十字锥形桩尖和定位板，所述桩尖设置于桩端顶部，包括互相垂直的四片尖片，相邻两所述尖片之间设置有斜板，所述斜板为上大下小的平面板；所述定位板沿预应力混凝土管桩轴向环绕设置于桩端周围，所述定位板为上边长大于下边长的直角梯形板。

优选的，所述刚性桩接桩时，在下节桩的端面涂抹50g专用的密封材料，所述密封材料由环氧树脂、固化剂按比例组成，操作时间控制在2min以内，初凝时间不超过6h，终凝时间不超过12h。

优选的，所述刚性桩的上级连接桩下端部设置有连接钢端板，两根连接桩上下相连时，连接端板与下级连接桩顶部采用二保焊焊接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过对现有常规桩型的优化，改造形成劲性复合桩，可充分发挥地基土体与桩体的相互结合的复合作用，增加承载力。该工艺按设计桩径要求，在注浆的同时进行搅拌形成水泥土搅拌桩，成桩后水泥初凝前插入预应力管桩，构成劲性复合桩。

所述柔性桩其固结处理范围，远大于钻机叶片搅拌范围，水泥浆为可扩散浆液，其自然扩散范围大于搅拌范围。

本工艺方法可以提高单桩承载力，当地基土软弱时，桩侧摩阻力不足，通过施工深层搅拌桩可以固结周边土体，提高桩侧摩阻力，从而提高单桩承载力。

本桩基采用柔刚复合桩形式，柔性桩采用φ700mm水泥土搅拌桩，刚性桩采用预应力管桩。其主要优点如下：

1）承载力较高。通过水泥浆与桩体周围土体的搅拌，起到加固的效果，提高了桩的承载力。

2）施工工艺有别于常规挤土工艺（搅拌成桩后植桩），大大降低对周边环境的影响，适用于软土、黏土、粉土、粉砂及风化岩等各种软弱土层。

3）无泥浆排放，绿色文明施工。

4）相对于其他桩型，其成桩速度快、工效高、工期短。与传统桩型相比，降低施工成本。

5）预应力管桩工厂化批量生产，质量可靠。

附图说明

图1为本发明劲性复合桩构造示意图；

图2为本发明预应力混凝土管桩桩端定位装置结构示意图；

图3为本发明十字锥形桩尖结构示意图；

图4为本发明结构实施例2连接槽和连接头结构示意图；

图5为本发明结构实施例2刚性桩的上级连接桩上端部连接槽结构示意图。

图6为本发明结构实施例1连接钢端板结构示意图。

图中，预应力混凝土管桩1，桩尖2，定位板3，连接槽4，弹性密封层5，连接头6，防滑凹槽7，连接钢端板8，尖片21，斜板22。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例，凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

一种劲性复合桩施工工艺，在注浆的同时进行搅拌形成水泥土搅拌桩，成桩后水泥初凝前插入预应力管桩，具体包括如下依次进行的步骤：

步骤一、柔性桩施工，柔性桩采用φ700mm水泥土搅拌桩，空钻区域内水泥掺入量为8%，有效桩长区域水泥掺入量为15%；

具体施工流程：测量放线→搅拌机就位→配制水泥浆→一次喷浆搅拌下沉→二次喷浆搅拌提升。

1）设备进场前，平整现场场地，清除施工区域内的表层障碍物，回填适量道砟并夯实，要求路基的承重荷载以能够行走重型桩架为准，必要时可铺设路基箱。

2）桩机平稳，运用经纬仪对立柱进行定位观测以保证钻机的垂直度。

3）水泥土搅拌桩桩位定位后进行复核，桩位偏差值须小于设计要求值开始施工。

4）水泥土搅拌桩采用两喷两搅工艺，并严格控制施工速度与注浆量。搅拌桩下沉速度为0.5～0.8m/min，下沉注浆量为70%，搅拌桩搅拌提升速度为1.0m/min，提升注浆量为30%，所述搅拌提升时，孔内压力为正压；防止提升影响周边地基，进而造成沉降。

5）搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.8，现场通过泥浆比重计检测水泥浆液相对密度，以控制水灰比，进而保证水泥用量达到设计要求。注浆量以每钻的加固土体方量换算，浆液流量通过流量计进行控制。搅拌土体的28d无侧限抗压强度不小于0.8mpa。

步骤二、刚性桩施工，刚性桩采用预应力混凝土管桩，有效桩长42m，刚性桩在柔性桩施工完成后的6h内进行施工；

具体步骤为：

1）搅拌桩机移机施工下一根搅拌桩后，静压机定位调直，定位桩中心误差控制在10mm以内，静压机定位调直，定位桩中心误差控制在10mm以内，静压机就位时应对准桩位中心点，并启动平台的支腿油缸，校正桩机水平姿态。

2）卸桩由起重机采用两点起吊，平移至桩架前，入静压机时单点起吊。

3）用钢丝绳绑住桩身单点起吊，移入桩机后调平桩机，桩机调整对中，同时在桩机影响范围外，以搅拌桩为中心，周围均匀分布设置四台经纬仪；所述四台经纬仪正交垂直排布，互相成90°方向，用以控制校准垂直度。

柔性桩施工完成6h内未压入刚性桩时，或者压入刚性桩时发现垂直度偏差大、拔出重新压入超过6h的，需由搅拌桩机对原桩位进场复搅，并在6h内施工刚性桩。压桩施工必须连续进行，且同一根桩的中间间歇时间不宜超过30min。

4）刚性桩接桩时，即上下节桩拼接成整桩时，采用二保焊连接，连接强度应不小于预应力混凝土桩桩身强度。

5）所述刚性桩接桩时，在下节桩的端面涂抹50g专用的密封材料（由环氧树脂、固化剂按比例组成），操作时间控制在2min以内，初凝时间不超过6h，终凝时间不超过12h。

实施例2

一种劲性复合桩施工工艺，在注浆的同时进行搅拌形成水泥土搅拌桩，成桩后水泥初凝前插入预应力管桩，具体包括如下依次进行的步骤：

步骤一、柔性桩施工，柔性桩采用φ600mm水泥土搅拌桩，空钻区域内水泥掺入量为7%，有效桩长区域水泥掺入量为13%；

具体施工流程：测量放线→搅拌机就位→配制水泥浆→一次喷浆搅拌下沉→二次喷浆搅拌提升。

1）设备进场前，平整现场场地，清除施工区域内的表层障碍物，回填适量道砟并夯实，要求路基的承重荷载以能够行走重型桩架为准，必要时可铺设路基箱。

2）桩机平稳，运用经纬仪对立柱进行定位观测以保证钻机的垂直度。

3）水泥土搅拌桩桩位定位后进行复核，桩位偏差值须小于设计要求值开始施工。

4）水泥土搅拌桩采用两喷两搅工艺，并严格控制施工速度与注浆量。搅拌桩下沉速度为0.5m/min，下沉注浆量为60%，搅拌桩搅拌提升速度为0.9m/min，提升注浆量为40%，所述搅拌提升时，孔内压力为正压；防止提升影响周边地基，进而造成沉降。

5）搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6，现场通过泥浆比重计检测水泥浆液相对密度，以控制水灰比，进而保证水泥用量达到设计要求。注浆量以每钻的加固土体方量换算，浆液流量通过流量计进行控制。搅拌土体的28d无侧限抗压强度不小于0.8mpa。

步骤二、刚性桩施工，刚性桩采用预应力混凝土管桩，有效桩长42m，刚性桩在柔性桩施工完成后的6h内进行施工；

具体步骤为：

1）搅拌桩机移机施工下一根搅拌桩后，静压机定位调直，定位桩中心误差控制在10mm以内，静压机定位调直，定位桩中心误差控制在10mm以内，静压机就位时应对准桩位中心点，并启动平台的支腿油缸，校正桩机水平姿态。

2）卸桩由起重机采用两点起吊，平移至桩架前，入静压机时单点起吊。

3）用钢丝绳绑住桩身单点起吊，移入桩机后调平桩机，桩机调整对中，同时在桩机影响范围外，以搅拌桩为中心，周围均匀分布设置四台经纬仪；所述四台经纬仪正交垂直排布，互相成90°方向，用以控制校准垂直度。

柔性桩施工完成6h内未压入刚性桩时，或者压入刚性桩时发现垂直度偏差大、拔出重新压入超过6h的，需由搅拌桩机对原桩位进场复搅，并在6h内施工刚性桩。压桩施工必须连续进行，且同一根桩的中间间歇时间不宜超过30min。

4）刚性桩接桩时，即上下节桩拼接成整桩时，采用二保焊连接，连接强度应不小于预应力混凝土桩桩身强度。

5）所述刚性桩接桩时，在下节桩的端面涂抹50g专用的密封材料（由环氧树脂、固化剂按比例组成），操作时间控制在2min以内，初凝时间不超过6h，终凝时间不超过12h。

实施例3

一种劲性复合桩施工工艺，在注浆的同时进行搅拌形成水泥土搅拌桩，成桩后水泥初凝前插入预应力管桩，具体包括如下依次进行的步骤：

步骤一、柔性桩施工，柔性桩采用φ800mm水泥土搅拌桩，空钻区域内水泥掺入量为9%，有效桩长区域水泥掺入量为17%；

具体施工流程：测量放线→搅拌机就位→配制水泥浆→一次喷浆搅拌下沉→二次喷浆搅拌提升。

1）设备进场前，平整现场场地，清除施工区域内的表层障碍物，回填适量道砟并夯实，要求路基的承重荷载以能够行走重型桩架为准，必要时可铺设路基箱。

2）桩机平稳，运用经纬仪对立柱进行定位观测以保证钻机的垂直度。

3）水泥土搅拌桩桩位定位后进行复核，桩位偏差值须小于设计要求值开始施工。

4）水泥土搅拌桩采用两喷两搅工艺，并严格控制施工速度与注浆量。搅拌桩下沉速度为0.8m/min，下沉注浆量为80%，搅拌桩搅拌提升速度为1.1m/min，提升注浆量为20%，所述搅拌提升时，孔内压力为正压；防止提升影响周边地基，进而造成沉降。

5）搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1.0。现场通过泥浆比重计检测水泥浆液相对密度，以控制水灰比，进而保证水泥用量达到设计要求。注浆量以每钻的加固土体方量换算，浆液流量通过流量计进行控制。搅拌土体的28d无侧限抗压强度不小于0.8mpa。

步骤二、刚性桩施工，刚性桩采用预应力混凝土管桩，有效桩长42m，刚性桩在柔性桩施工完成后的6h内进行施工；

具体步骤为：

1）搅拌桩机移机施工下一根搅拌桩后，静压机定位调直，定位桩中心误差控制在10mm以内，静压机定位调直，定位桩中心误差控制在10mm以内，静压机就位时应对准桩位中心点，并启动平台的支腿油缸，校正桩机水平姿态。

2）卸桩由起重机采用两点起吊，平移至桩架前，入静压机时单点起吊。

3）用钢丝绳绑住桩身单点起吊，移入桩机后调平桩机，桩机调整对中，同时在桩机影响范围外，以搅拌桩为中心，周围均匀分布设置四台经纬仪；所述四台经纬仪正交垂直排布，互相成90°方向，用以控制校准垂直度。

柔性桩施工完成6h内未压入刚性桩时，或者压入刚性桩时发现垂直度偏差大、拔出重新压入超过6h的，需由搅拌桩机对原桩位进场复搅，并在6h内施工刚性桩。压桩施工必须连续进行，且同一根桩的中间间歇时间不宜超过30min。

4）刚性桩接桩时，即上下节桩拼接成整桩时，采用二保焊连接，连接强度应不小于预应力混凝土桩桩身强度。

5）所述刚性桩接桩时，在下节桩的端面涂抹50g专用的密封材料（由环氧树脂、固化剂按比例组成），操作时间控制在2min以内，初凝时间不超过6h，终凝时间不超过12h。

结构实施例1

实施例1-3所述劲性复合桩中，

所述预应力混凝土管桩1桩端设置有定位装置，所述定位装置包括十字锥形桩尖2和定位板3，所述桩尖2设置于桩端顶部，包括互相垂直的四片尖片21，所述尖片21之间设置有斜板22，所述斜板21为上大下小的平面板，能够将下降过程中桩尖顶开的水泥土排开，减少阻力，有助于管桩向下运动，保证管桩的垂直度；所述定位板3沿预应力混凝土管桩1轴向环绕设置于桩端周围，所述定位板3为上边长大于下边长的直角梯形板。所述定位板3的数量为至少4块。定位板能在沉桩过程中有效避免管桩侧向位移，形成良好的垂直度，充分发挥劲性复合桩基自身的承载力。

所述刚性桩的上级连接桩下端部设置有连接钢端板8，两根连接桩上下相连时，连接端板8与下级连接桩顶部采用二保焊焊接。

结构实施例2

结构实施例1的结构中，所述预应力混凝土管桩1的上级连接桩上端部设置有若干连接槽4，所述上级连接桩下端部设置弹性密封层5和若干连接头6，所述连接槽4与所述连接头6相匹配，当两根连接桩上下相连时，所述连接头6的长度小于连接槽4的深度，连接槽4内先注入适量密封环氧树脂胶，然后将连接头嵌插于连接槽4内，上下两根连接桩之间通过弹性密封层5实现密封，所述弹性密封层5为弹性橡胶材料。

所述连接槽内壁还可以设置横向的防滑凹槽7，所述连接头嵌插于连接槽4内后，连接头的压力作用是对密封环氧树脂胶挤压，密封环氧树脂胶填充于连接槽底部和防滑凹槽内，保证安装的紧密性、稳定性。

本发明不会限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。