一种浇筑套管及其所制透水混凝土桩及制作、使用方法

1.本发明涉及一种套管，具体涉及一种浇筑套管及其所制透水混凝土桩及制作、使用方法。


背景技术：

2.软土在中国南部沿海一带分布广泛，其作为地基强度低，工后沉降量大，不利于开发建设。且软土地基的渗透系数较小，所需排水固结时间长，实际工程中往往采用换填来处理，施工成本大。若能加快排水速率，并在土中插入竖向增强体，形成复合地基，则可提升地基强度并节约成本。
3.沉管灌注桩是指利用锤击打桩法或振动打桩法，将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中，然后边浇筑混凝土(或先在管内放入钢筋笼)边锤击或振动边拔管而成的桩；沉管灌注桩技术成熟，在工程应用中较为广泛。电渗现象为在电场作用下，溶液由阳极流向阴极，应用电渗现象处理软弱土基的方法称为电渗法，其非常适用于土层渗透系数《0.1m/d的细颗粒土层土，尤其是在淤泥和淤泥质粘土中；电渗法结合性强，但尚未广泛运用于实际工程。
4.其中，电渗法中常用的通电模式为电极反转通电模式，其具有众多优点，但传统电极反转也存在“水流徘徊区”和“零电势区”两个排水盲区，这两个排水盲区会导致排水路径增加，从而降低电渗排水效率。“水流徘徊区”即为反转电极前，水还未达到阴极所在排水通道，电极就被反转，导致水沿原路返回，依次交错进行，大大增加排水路径，降低了电渗排水效率。“零电势区”即为未反转电极前，土体即使靠近阴极很近，但不受电场影响，电势基本为零，所以土体中的水无法即使排出；反转电极后，该区域的水受电场作用，但又距离阳极最远。
5.因此，亟需一种能将沉管灌注桩与电渗法相结合，且能够避免电渗法的排水盲区的复合地基；以此可利用土体与桩共同承担上部荷载，从而增强承载力，同时利用电渗法，提高排水效率、加快土体固结。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术中的不足，提供一种浇筑套管及其所制透水混凝土桩及制作、使用方法，以解决将沉管灌注桩与电渗法相结合进行排水，并避免排水盲区的问题。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种浇筑套管，其特征在于：包括套管和钢片，所述套管设有中空的套管内腔，套管的上端设有用于向套管内腔浇入混凝土的上料口；套管的套管壁的外壁上设有圆柱螺旋线状的凹槽，所述凹槽中滑动设置有钢片，钢片的下端端头连接有用于与电源连接的导线；套管的下端设有活瓣式桩尖。
8.为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：进一步地，所述导线包括导电线，所述导电线的外侧套设有绝缘层。
9.进一步地，一种透水混凝土桩，其特征在于：利用上述浇筑套管制成，包括透水混凝土及钢片。
10.进一步地，一种透水混凝土桩的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，预制的套管和钢片，将钢片自下而上旋入凹槽中，并设置导线；步骤2，将组装好的套管和钢片通过锤击打桩法或振动打桩法，下放至指定深度；步骤3，通过上料口浇筑透水混凝土，直到套管内混合料满足桩体设计用量；步骤4，利用旋转拔桩装置抱紧套管的顶端并开动马达，套管原地留振10s，然后边振动边采用旋转拔管，逆时针将套管向上拔出，钢片留置在原地；步骤5，套管完全拔出，完成单个联合电渗排水的透水混凝土桩的浇筑。
11.进一步地，所述旋转拔管的速度控制在2.2~2.5m/min。
12.进一步地，一种透水混凝土桩的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，制作透水混凝土桩时，每个透水混凝土桩的周围都按相同的正六边形环形等距布置六个透水混凝土桩；步骤2，选取一个正六边形的七个透水混凝土桩为一组透水组，使得透水混凝土桩形成多组透水组相连的结构；步骤3，对每组位于正六边形中心的透水混凝土桩的钢片通正极电，并对周边的六个透水混凝土桩通负极电；步骤4，断电，并在对位于正六边形中心的透水混凝土桩的上端接阳极，下端通过导线接阴极，进行通电；步骤5，通过吸水装置将排至地面的水抽吸排离；步骤6，重复步骤3至步骤5数次；步骤7，以原透水组的正六边形中心的透水混凝土桩为目标，将原透水组的正六边形中心的透水混凝土桩右上处的透水混凝土桩作为新透水组的正六边形中心的透水混凝土桩，以此完成透水组的重新选取；步骤8，重复步骤3至步骤7，直至土体固结度达到要求，结束通电。
13.进一步地，所述步骤3进行2h，所述步骤4进行1h。
14.进一步地，所述步骤5包括：在每个透水混凝土桩的上端设置排水管，并通过排水管连接吸水泵，通过吸水泵将排至地面的水抽吸排离。
15.进一步地，所述步骤6中，重复步骤3至步骤5，6次。
16.本发明的有益效果是：本发明通过套管和钢片的设置，形成联合电渗排水的透水混凝土桩，在增强承载力的同时，可利用电渗法，提高排水效率；通过先进行透水组的正负极通电，再进行中心的透水混凝土桩的单个通电，使得土体中的水体因电渗原理，加快了竖向排水效率；通过减小界面电阻，增强电渗加固效果；利用平移正极桩的方式，避免排水盲区的问题。
附图说明
17.图1为本发明所提出的一种浇筑套管的整体结构示意图；图2为本发明所提出的一种浇筑套管的部分结构示意图；图3为本发明所提出的一种浇筑套管的凹槽和钢片的结构示意图；
图4为本发明所提出的一种浇筑套管的断面俯视图；图5为本发明所提出的一种透水混凝土桩的制作方法的流程图；图6为本发明所提出的一种透水混凝土桩的钢片的通电原理示意图；图7为本发明所提出的一种透水混凝土桩的布桩和通电示意图；图8为本发明所提出的一种透水混凝土桩的使用方法的步骤7的示意图；图9为本发明所提出的一种透水混凝土桩的使用方法的吸水装置的结构示意图。
18.附图标记：1.套管，11.上料口，12.导线，121.绝缘层，122.导电线，13.凹槽，14.活瓣式桩尖，15.套管壁，16.套管内腔，2.钢片，3.旋转拔桩装置，4.吸水泵，5.排水管，6.负极桩，7.正极桩。
具体实施方式
19.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
20.需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
21.如附图1所示，本发明实施例的一种联合电渗排水的透水混凝土桩的浇筑套管，其特征在于：包括套管1和钢片2，所述套管1设有中空的套管内腔16，套管1的上端设有用于向套管内腔16浇入混凝土的上料口11；套管1的套管壁15的外壁上设有圆柱螺旋线状的凹槽13，所述凹槽13中滑动设置有与凹槽13结构相契合的圆柱螺旋线状的钢片2，所述钢片2只可通过旋转在凹槽13内滑动，不可水平向分离；钢片2的下端端头连接有用于与电源连接的导线12；套管1的下端设有活瓣式桩尖14。
22.其中，当土体导电面积一定时，增大电极导电面积可以降低界面电阻，增大土体电流，增强电渗加固效果，本发明所采用的圆柱螺旋线状的钢片2则具有较小的界面电阻。本发明的浇筑套管浇筑出的联合电渗排水的透水混凝土桩，作为桩基的一种形式，其结构可以增加轴向基底阻力，提升轴向承载性能；且钢片2具有抗压抗拔的附属效果。
23.在本实施例中，所述导线12包括导电线122，所述导电线122的外侧套设有绝缘层121。以此对导电线122进行防护。
24.在本实施例中，所述套管1的总高度可比设计的透水混凝土桩高出1200mm-2000mm；凹槽13的总深可为100mm，其中凹槽13的开口处深可为20mm、高200mm，内部的凹槽13深可为80mm、高400mm；同时，钢片2的厚度可为70mm、高度为350mm；凹槽13于钢片2的圆柱螺旋线的导程可为1500mm；该凹槽13可从套管1底部螺旋上升至距离顶端1200mm处，导线12紧贴套管壁15自下至距离套管1顶端1400mm处。
25.在本实施例中的一种透水混凝土桩，其特征在于：利用上述浇筑套管制成，包括透水混凝土及钢片2。所述透水混凝土桩为联合电渗排水的透水混凝土桩，并以此作为复合地基。
26.在本实施例中，上述一种透水混凝土桩的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，预制的套管1和钢片2，将钢片2自下而上旋入凹槽13中，并设置导线12；步骤2，将组装好的套管1和钢片2通过锤击打桩法或振动打桩法，下放至指定深度；
步骤3，通过上料口11浇筑透水混凝土，直到套管1内混合料满足桩体设计用量；步骤4，利用旋转拔桩装置3抱紧套管1的顶端并开动马达，套管1原地留振10s，然后边振动边采用旋转拔管，逆时针将套管1向上拔出，钢片2留置在原地；步骤5，套管1完全拔出，完成单个联合电渗排水的透水混凝土桩的浇筑。
27.其中，步骤4中所述旋转拔管的速度控制在2.2~2.5m/min；如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度可适当放慢，在拔管过程中遇到管内材料粘滞不出，可锤击套管壁并反复旋转套管。
28.根据上述的一种透水混凝土桩的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，制作透水混凝土桩时，每个透水混凝土桩的周围都按相同的正六边形环形等距设置六个透水混凝土桩，每个透水混凝土桩分别连接电源；以此可在通电时，形成六个正极桩7环形围绕于一个负极桩6的结构；步骤2，选取一个正六边形的七个透水混凝土桩为一组透水组，使得透水混凝土桩形成多组透水组相连的结构；步骤3，通过导线12对每组位于正六边形中心的透水混凝土桩的钢片2通正极电，作为正极桩7，并对周边的六个透水混凝土桩通负极电，作为负极桩6；因电场线由阳极指向阴极，水流方向也与电场线指向相同的，从而将土体中每组透水组周边的水，引流至位于正六边形中心的透水混凝土桩中；步骤4，断电，并在对位于正六边形中心的透水混凝土桩的上端接阳极，下端通过导线12接阴极，进行通电；从而使得该透水混凝土桩的钢片2内部形成自下至上的电场力，因电渗原理，加快透水混凝土桩的竖向排水速度，利用透水混凝土桩作为竖向排水通道，将水排至地面；步骤5，通过吸水装置将排至地面的水抽吸排离；步骤6，重复步骤3至步骤5数次；步骤7，以原透水组的正六边形中心的透水混凝土桩为目标，将原透水组的正六边形中心的透水混凝土桩右上处的透水混凝土桩作为新透水组的正六边形中心的透水混凝土桩，以此完成透水组的重新选取；可参考附图8；以此可避免因单一通电模式，产生的排水盲区；步骤8，重复步骤3至步骤7，直至土体固结度达到要求，结束通电。
29.其中，所述步骤3进行2h，所述步骤4进行1h；其中，步骤3与步骤4的时间比例可采用2∶1，整体时间可按需延长，整体时间应选取1至4h；同时，在综合考虑电渗耗能、电极腐蚀等因素后，所需的电势梯度可为1.25v/cm。步骤3与步骤4作为间歇通电，可以减缓电极腐蚀，提高电渗效率，使得排水量、抗剪强度等都优于常规电渗。
30.其中，所述步骤5包括：在每个透水混凝土桩的上端设置排水管5，并通过排水管5连接吸水泵4，通过吸水泵4将排至地面的水抽吸排离。
31.其中，所述步骤6中，重复步骤3至步骤5，6次。以此保证排水效率及效果。
32.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。