一种后压浆式预制棘突桩、复合桩基础及其施工方法与流程

本发明属于桩基础，涉及一种后压浆式预制棘突桩、复合桩基础及其施工方法。

背景技术：

1、随着建筑业迅速发展，高层建筑越来越多，高层建筑基础的埋深也越来越深。混凝土预制桩作为一种比较安全、经济、适用的地基处理形式，得到了广泛应用。

2、混凝土桩基按照施工方法可以分为灌注桩和预制桩。预制桩生产成本低、配筋率小、单方混凝土承载力大、施工简单、工期短且能连续施工，但预制桩在沉桩过程中会产生挤土效应，抗水平荷载能力弱。在软土地区，对管桩的安全性颇为重视，使得预制桩无法满足软土地区的桩基要求。灌注桩不受地层限制，受力相对稳定。与预制桩相比，灌注桩不存在挤土负面效应，又具有穿越各种硬夹层和嵌岩的能力以及进入各类硬持力层的能力，但灌注桩造价高、工艺复杂、工期相对长，且基础和上部结构施工会存在时间间断。

3、静力压桩法是预制桩施工中最常用的一种沉桩方法，由于在施工时无噪音、无振动、对周围环境干扰小等优点而被广泛应用于桩基施工中，但在静压沉桩过程中，由于桩周土体短时间内的不可压缩性，会使土体中产生较高的超孔隙水压力，从而产生挤土效应，使得沉桩困难，造成桩身弯曲、倾斜、水平位移等，给工程带来不良影响。

4、桩基作为地基结构的主要承重部分，其质量直接关系到地基结构的安全性及长久性，因此，在施工过程中需要对灌浆混凝土质量进行检测。传统的低应变法、声波透射法、钻芯法等检测手段主要用来检测灌浆混凝土的材料完整性，但由于受施工工艺、操作空间及地质条件等多方面因素的影响，目前检测灌浆效果的方法操作复杂、对灌浆混凝土的质量要求高且检测费用高。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种后压浆式预制棘突桩，以解决现有预制桩通过静压法沉桩过程中会产生挤土效应，使得沉桩困难，造成桩身弯曲、倾斜、水平位移的问题。

2、本发明实施例的第二目的在于提供一种复合桩基础。

3、本发明实施例的第三目的在于提供一种复合桩基础的施工方法，以解决目前检测灌浆效果的方法操作复杂、对灌浆混凝土的质量要求高且检测费用高的问题。

4、本发明实施例所采用的第一技术方案是：一种后压浆式预制棘突桩，包括：

5、空心外管混凝土管桩，所述空心外管混凝土管桩的桩头密封；

6、空心内管混凝土管桩，所述空心内管混凝土管桩的形状、尺寸与空心外管混凝土管桩的中空内部的形状、尺寸匹配，且所述空心内管混凝土管桩的桩头密封；

7、棘突注浆管，所述棘突注浆管由内向外插设在空心外管混凝土管桩的侧壁上，所述棘突注浆管的进浆端位于空心外管混凝土管桩的中空内部，且所述棘突注浆管的进浆端的端面为向空心外管混凝土管桩的内部侧下方倾斜的斜面；

8、所述空心内管混凝土管桩的外壁上开设有沿空心内管混凝土管桩的长度方向设置的灌浆通道；

9、所述空心外管混凝土管桩的侧壁内固定有单向齿；

10、所述棘突注浆管的外壁与单向齿啮合，防止棘突注浆管向空心外管混凝土管桩的中空内部移动，且棘突注浆管在外力作用下可沿单向齿从空心外管混凝土管桩内部向其外部移动。

11、进一步的，所述的一种后压浆式预制棘突桩，还包括：

12、钢管，所述钢管嵌设在空心外管混凝土管桩的侧壁内并靠近空心外管混凝土管桩的外壁；

13、所述棘突注浆管插设在空心外管混凝土管桩位于钢管内部的侧壁上；

14、所述空心内管混凝土管桩的桩头密封。

15、进一步的，所述棘突注浆管的长度大于空心外管混凝土管桩的侧壁厚度与钢管的侧壁厚度之和；

16、所述棘突注浆管的硬度大于钢管及其外部的混凝土层的硬度。

17、进一步的，所述棘突注浆管排布有多列，每列棘突注浆管沿空心外管混凝土管桩的轴向设置；

18、所述灌浆通道设置有多个，多个灌浆通道沿空心内管混凝土管桩的周向均匀排布；

19、所述灌浆通道的个数与棘突注浆管的列数一致，且多个灌浆通道与多列棘突注浆管一一对应。

20、进一步的，所述棘突注浆管从内向外向侧下方倾斜插设在空心外管混凝土管桩内。

21、进一步的，所述的一种后压浆式预制棘突桩，还包括：

22、内塞，内塞设置在空心内管混凝土管桩上方的出口处；

23、桩帽，桩帽扣设在空心外管混凝土管桩上方的出口处。

24、本发明实施例所采用的第二技术方案是：一种复合桩基础，包括如上所述的一种后压浆式预制棘突桩，其中：

25、所述空心外管混凝土管桩插设在土体内；

26、所述空心内管混凝土管桩嵌套在空心外管混凝土管桩内，且空心内管混凝土管桩的外壁与空心外管混凝土管桩的内壁相接触；

27、所述的一种复合桩基础，还包括：

28、灌注桩，灌注桩设置在空心外管混凝土管桩的外围、土体内部；

29、所述棘突注浆管一端设置在空心外管混凝土管桩的侧壁内、另一端设置在灌注桩内；

30、所述灌浆通道与棘突注浆管对应连通；

31、所述灌注桩由混凝土浆液经灌浆通道和棘突注浆管注入空心外管混凝土管桩外围的土体形成。

32、进一步的，所述棘突注浆管与其内部的混凝土浆液一体形成锚固结构，将灌注桩与空心外管混凝土管桩连接为一体；

33、所述灌浆通道内的混凝土将空心内管混凝土管桩、空心外管混凝土管桩和锚固结构连接为一体。

34、本发明实施例所采用的第三技术方案是：如上所述的一种复合桩基础的施工方法，包括以下步骤：

35、制作空心外管混凝土管桩：在空心外管混凝土管桩的模板上预设钢管、单向齿、棘突注浆管的位置，浇筑混凝土形成空心外管混凝土管桩；

36、制作空心内管混凝土管桩：在空心内管混凝土管桩的模板上预设灌浆通道的位置，浇筑混凝土形成空心内管混凝土管桩；

37、确定成桩位置：根据设计图，采用全站仪确定成桩位置并标记；

38、空心外管混凝土管桩沉桩：在标记位置对空心外管混凝土管桩进行沉桩；

39、空心内管混凝土管桩压桩：将空心内管混凝土管桩设置于空心外管混凝土管桩正上方后，将空心内管混凝土管桩压入空心外管混凝土管桩，使棘突注浆管的出浆端穿过钢管及其外部的混凝土层插入土体；

40、空心内管混凝土管桩旋桩：空心内管混凝土管桩压桩完成后，如果各列棘突注浆管未与各灌浆通道一一对应连通，则旋转空心内管混凝土管桩，使棘突注浆管与灌浆通道一一对应连通；

41、注浆：塞紧空心内管混凝土管桩的内塞并盖上空心外管混凝土管桩的桩帽，防止浆液溢出；将混凝土浆液通过每个灌浆通道及与其连通的棘突注浆管注入空心外管混凝土管桩外围的土体形成灌注桩，灌注桩达到设计要求后，停止注浆；棘突注浆管及其内的混凝土浆液一体形成锚固结构，将灌注桩与空心外管混凝土管桩连接为一体，灌浆通道内的混凝土浆液将空心外管混凝土管桩、空心内管混凝土管桩和锚固结构连接为一体，形成如上所述的一种复合桩基础。

42、进一步的，待注浆结束后，在空心内管混凝土管桩的空心内部注入清水，下沉超声波探头，超声波探头连接超声波检测仪，超声波检测仪连接显示器；

43、利用超声波检测仪检测灌浆效果，利用显示器显示灌浆效果。

44、本发明实施例的有益效果是：

45、1.提出一种后压浆式预制棘突桩，通过在预制的空心外管混凝土管桩和空心内管混凝土管桩上设置棘突注浆管和灌浆通道，先对空心外管混凝土管桩进行沉桩，然后通过一次性压桩并旋转空心内管混凝土管桩的方法，使棘突注浆管插入周围土体，使棘突注浆管和灌浆通道对应连通，增大桩基和接触土层的摩擦力，避免挤土效应引起沉桩困难而引起桩身倾斜、水平位移；并通过棘突注浆管和灌浆通道注浆，在空心外管混凝土管桩外围的土体内形成灌注桩，可以扩大桩基的直径，改善桩基周土的性质，从而二次增强桩的承载力，避免桩身弯曲；解决了现有预制桩通过静压法沉桩过程中会产生挤土效应，使得沉桩困难，造成桩身弯曲、倾斜、水平位移的问题；

46、2.通过超声波检测的方法，在施工完成后的桩身中设置超声波探头，检测注浆结果，检测结果准确、可靠，检测方法简单、成本低，解决了目前检测灌浆效果的方法操作复杂，对灌浆混凝土的质量要求高且检测费用高的问题。