一种提高斜向钢管桩承载力的施工方法与流程

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种提高斜向钢管桩承载力的施工方法。

背景技术：

斜向钢管桩的施工方法通常为先在钢管桩端部一定区域进行一定长度的高压旋喷加固，然后再将钢管桩插入加固体内，最终保证钢管与桩端加固体共同受力。然而，由于高压旋喷钻杆的柔度较大，斜向钻进施工时，钻杆的线形难以保证（从斜线变为挠曲线），加固区域易发生偏差，从而导致后续钢管桩未能有效插入高压旋喷加固区域，影响斜向钢管桩承载能力。

斜向钢管桩作为基坑工程用围护结构，不仅增加了坑内作业空间，也减小了支撑体系造价，应用效果良好。然而，施工过程中存在一定问题，易影响桩基承载力。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种提高斜向钢管桩承载力的施工方法，该施工方法通过预设斜向钢管桩在土层中作为高压旋喷钻杆的导向部件，并通过高压旋喷钻杆施作旋喷加固段，从而形成斜向钢管桩与旋喷加固段的同轴一体结构，提高整体承载力。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种提高斜向钢管桩承载力的施工方法，其特征在于所述施工方法包括以下步骤：（1）利用沉设机械将斜向钢管桩斜向插入土层中至预定深度，所述斜向钢管桩包括钢管桩桩身，所述钢管桩桩身的下端依次设置有变径管段以及导向管；（2）将钻机上的高压旋喷钻杆伸入所述钢管桩桩身中，并在所述导向管的导向下钻进至土层中待施工旋喷加固段的设计顶标高位置；（3）待钻进至所述设计顶标高位置后，所述高压旋喷钻杆边钻进边高压旋喷水泥浆液，形成一段旋喷加固段；（4）将所述高压旋喷钻杆提离所述斜向钢管桩，之后将所述斜向钢管桩沉设施工至所述旋喷加固段的深度范围内，使所述斜向钢管桩与所述旋喷加固段形成同轴一体结构。

在将所述斜向钢管桩斜向插入至所述预定深度的过程中，所述导向管的下端部设置有一止土塞，所述止土塞包括嵌入在所述导向管内部的圆柱形塞身以及凸出于所述导向管下端部的锥尖状塞头。

所述变径管段呈喇叭形状，所述变径管段的大直径端口同所述钢管桩桩身的下端口相连接，所述变径管段的小直径端口同所述导向管的上端口相连接。

所述导向管的内径与所述高压旋喷钻杆的外径相匹配。

所述斜向钢管桩上的所述钢管桩桩身部分贯入到所述旋喷加固段之中的长度不小于1m。

所述旋喷加固段呈圆柱状。

本发明的优点是：①施工方法简便快速：在斜向钢管桩沉设施工过程中，充分发挥了斜向钢管桩自身的刚度，可显著提高沉设施工效率，缩短工期；②施工效果可靠性较高：相较于既有施工方法，创造性的调整了施工工序，通过采用先施工斜向钢管桩，后插入高压旋喷钻杆的方式，保证斜向钢管桩桩端可有效形成加固体；③减小工程造价：加固范围仅限于斜向钢管桩的前端部，而既有方法的加固范围包括桩身及桩端，故本发明的注浆量大为降低，工程造价减小；④除适用于支撑体系外，也适用于拉锚体系。

附图说明

图1为本发明中斜向钢管桩的结构示意图；

图2为本发明中将斜向钢管桩插入至土层中的示意图；

图3为本发明中高压旋喷钻杆在导向管导向下钻进的示意图；

图4为本发明中高压旋喷钻杆喷浆施工的示意图；

图5为本发明中斜向钢管桩与旋喷加固段同轴一体的示意图；

图6为本发明中斜向钢管桩与旋喷加固段作为基坑拉锚结构的示意图；

图7为本发明中斜向钢管桩与旋喷加固段作为基坑支撑结构的示意图；

图8为本发明中斜向钢管桩与旋喷加固段同时作为基坑支撑和拉锚结构的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的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1-8，图中标记1-12分别为：斜向钢管桩1、钢管桩桩身2、变径管段3、导向管4、止土塞5、圆柱形塞身6、锥尖状塞头7、高压旋喷钻杆8、旋喷加固段9、基坑围护体10、圈梁11、构筑物12。

实施例1：如图1-5所示，本实施例具体涉及一种提高斜向钢管桩承载力的施工方法，该施工方法主要包括以下步骤：

（1）利用沉设机械将斜向钢管桩1斜向插入土层中至预定深度，利用斜向钢管桩1的自身刚度，保证桩身倾斜度满足设计要求；

其中，斜向钢管桩1的主体为钢管桩桩身2，钢管桩桩身2的下端部依次设置有变径管段3和导向管4，变径管段3呈喇叭形开口，导向管4为上下开口的筒形薄壁，变径管段3的大直径端口同钢管桩桩身2的下端口相连接、小直径端口同导向管4的上端口相连接，以实现钢管桩桩身2的大直径到导向管4小直径的平稳过渡；呈喇叭形开口状的变径管道3能够实现对后续所使用到的高压旋喷钻杆8的导向，使其能够平滑进入到导向管4内，且导向管4的内径同后续所使用到的高压旋喷钻杆8的外径相适配，以对高压旋喷钻杆8实现导向，确保高压旋喷钻杆8始终与钢管桩桩身2同轴；此外，在将斜向钢管桩1向下插入至土层中预定深度的过程中，在导向管4的下端口设置有一止土塞5以防止土体进入到钢管桩桩身2内，具体的，止土塞5包括嵌入在导向管4内的圆柱形塞身6以及凸出于导向管4下端口的锥尖状塞头7，锥尖状塞头7可利于斜向钢管桩1在土体中的顺利插入。

（2）将钻机上的高压旋喷钻杆8伸入至钢管桩桩身2中，并在导向管4的导向下向外顶出止土塞5，之后在导向管4的导向下，向下钻进至待施工旋喷加固段9的设计顶标高位置处；

（3）待钻进到待施工旋喷加固段9的设计顶标高位置处之后，开启高压旋喷钻杆8内的注浆管路，使高压旋喷钻杆8边钻进边向外高压旋喷水泥浆液直至旋喷加固段9的设计底标高位置处，形成一段呈圆柱体状的旋喷加固段9，旋喷加固段9的外径大于钢管桩桩身2的外径；

（4）完成旋喷加固段9的施工之后，将高压旋喷钻杆8提离斜向钢管桩1，然后再将斜向钢管桩1向下沉设施工至旋喷加固段9的深度范围内，使两者形成同轴一体结构，需要说明的是，为了确保两者之间的连接强度，斜向钢管桩1上至少要使钢管桩桩身2贯入到旋喷加固段9中，且钢管桩桩身2贯入到旋喷加固段9中的长度不小于1m的长度。

本实施例的有益效果在于：①施工方法简便快速：在斜向钢管桩沉设施工过程中，充分发挥了斜向钢管桩自身的刚度，可显著提高沉设施工效率，缩短工期；②施工效果可靠性较高：相较于既有施工方法，创造性的调整了施工工序，通过采用先施工斜向钢管桩，后插入高压旋喷钻杆的方式，保证斜向钢管桩桩端可有效形成加固体；③减小工程造价：加固范围仅限于斜向钢管桩的前端部，而既有方法的加固范围包括桩身及桩端，故本发明的注浆量大为降低，工程造价减小。

实施例2：如图6所示，本实施例具体涉及利用实施例1中提高斜向钢管桩承载力的施工方法应用到基坑围护工程中，具体包括以下步骤：

（1）利用实施例1中的施工方法在基坑外的土体中施作斜向钢管桩1并将其同旋喷加固段9同轴连接，形成一体的斜向受力体；

（2）之后通过圈梁11将斜向钢管桩1的上端连接，从而使斜向受力体能够与整个基坑围护体10相连接，该斜向受力体对基坑围护体10起到拉锚作用，防止基坑围护体10向内倾斜影响到围护体、基坑外建（构）筑物和管线以及基坑内构筑物12的安全，确保基坑内形成良好的作业环境。

实施例3：如图7所示，本实施例具体涉及利用实施例1中提高斜向钢管桩承载力的施工方法应用到基坑围护工程中，具体包括以下步骤：

（1）利用实施例1中的施工方法在基坑内的土体中施作斜向钢管桩1并将其同旋喷加固段9同轴连接，形成一体的斜向受力体；

（2）之后通过圈梁11将斜向钢管桩1的上端连接，从而使斜向受力体能够与整个基坑围护体10相连接，该斜向受力体对基坑围护体10起到斜向上的支撑作用，防止基坑围护体10向内倾斜影响到围护体、基坑外建（构）筑物和管线以及基坑内构筑物12的安全，确保基坑内形成良好的作业环境。

实施例4：如图8所示，本实施例具体涉及利用实施例1中提高斜向钢管桩承载力的施工方法应用到基坑围护工程中，具体包括以下步骤：

（1）利用实施例1中的施工方法在基坑外侧的土体中施作斜向钢管桩1并将其同旋喷加固段9同轴连接，形成一体的斜向受力体；之后通过圈梁11将斜向钢管桩1的上端连接，从而使斜向受力体能够与整个基坑围护体10相连接，该斜向受力体对基坑围护体10起到斜向下的拉锚作用，防止基坑围护体10向内倾斜影响到围护体、基坑外建（构）筑物和管线以及基坑内构筑物12的安全，确保基坑内形成良好的作业环境。

（2）利用实施例1中的施工方法在基坑内的土体中施作斜向钢管桩1并将其同旋喷加固段9同轴连接，形成一体的斜向受力体；之后通过圈梁11将斜向钢管桩1的上端连接，从而使斜向受力体能够与整个基坑围护体10相连接，该斜向受力体对基坑围护体10起到斜向上的支撑作用，防止基坑围护体10向内倾斜影响到围护体、基坑外建（构）筑物和管线以及基坑内构筑物12的安全，确保基坑内形成良好的作业环境。