专利名称：塞孔式减压排水管桩及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本工艺涉及一种考虑管桩塞孔利用栓塞进行减压排水的管桩及制备工艺。
背景技术：
在基础设计施工中，预制钢筋混凝土管桩有着单桩承载力高，施工速度快，工期短，工程质量易控制和保证，造价低等的特点。然而预制钢筋混凝土管桩属于挤土桩，在施工过程中，沉桩需要排开同体积的土体，尤其是在压缩性较大、渗透系数较小的饱和软土中，在沉桩过程中将引起极高的超静孔隙水压力，从而使其周围土中的应力场发生很大变化，，这可能导致桩周土体隆起以及发生水平方向的位移，邻桩桩头产生上浮及偏移现象， 且上浮及偏移量会随时间逐渐增大，这同样将影响到下一步的施工。与此同时，桩的承载力因沉桩后桩周土体固结产生的桩侧向下的负摩阻力作用而减小，这些对施工和环境都产生了极大的负面影响。为了减小管桩沉桩过程中引起的上述负面影响，必须减小沉桩施工过程中产生的超静孔隙水压力，加快超静孔隙水压力的消散，从而提高土体的抗剪强度，提高施工速度， 减小对环境的危害，保证管桩在施工中的质量。因此，管桩的减压排水能力直接关系到沉桩质量的好坏，发展一种既简单又经济的减压排水管桩显得尤为迫切。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的缺点，而提供一种能进行减压排水的塞孔式减压排水管桩及其制备工艺。本发明采用如下技术方案
本发明所述的一种塞孔式减压排水管桩，包括管桩本体和桩帽，在管桩本体上设有至少一行沿管桩本体轴向分布的塞孔，在塞孔内设有栓塞，在栓塞的位于管桩本体内壁的一端连接有牵拉索且牵拉索在管桩本体的管内延伸直至管桩本体的顶部。本发明所述的一种塞孔式减压排水管桩的制备工艺，步骤如下
步骤1在工厂标准化生产管桩的模板四周沿管桩本体轴向预留斜45°孔作为塞孔的贯通空心孔，并在模板上的每个贯通空心孔周围焊接钢棒，再制作若干个一头系绳且外部套上硅质皮套、直径等于模板上贯通空心孔、长度大于模板管身厚度、靠近顶部径向留有贯通直钢棒的栓塞。步骤2将加工好的钢筋笼放入已制备好的模板中，并将紧套硅质皮套的栓塞穿过钢筋笼插入到模板上的预留空心孔中、抵住内模板并使栓塞外露于模板，牵拉索从管桩内模板内沿着桩身拉出，接着利用钢棒将栓塞用钢丝绑扎于模板上，并浇注制备好的混凝土， 合膜后进行预应力张拉并离心成型，此后进行压蒸养护，养护2天，达到强度后剪断模板外绑扎的钢丝，用脱模剂脱模，并将外露桩身的栓塞沿桩身削平，焊上桩帽。与现有技术相比，本发明具有如下优点
本发明将牵拉索放于地面上。测量放线定桩位，桩机就位并起吊预制管桩，采用锤击法或静压法施工。沉桩时，严格控制管桩的垂直度，并保证沉桩速度，注意防止牵拉索断落或栓塞脱落。待管桩桩端达到设计标高时，停止打桩。此时，紧拉若干条处于地面上连接栓塞的牵拉索，使得填充管桩侧壁塞孔的栓塞脱落，管桩上形成了一系列孔洞，这便让孔洞周围的土体所受挤压力得到缓解，从而减小了由于沉桩所引起的超静孔隙水压力，起到减压作用；而且，管桩侧壁上的孔洞为孔隙水的排出提供了通道，此时孔洞中的泥土成为透水面， 在沉桩过程中引起的超静孔隙水压力作用下，孔隙水不断经管桩桩身的孔洞流入管桩内， 管内接抽水设备把水抽出或收集处理之后另作他用，从而起到排水作用，使桩间土的含水量降低，加速了孔隙水压力的消散和桩间土体的固结，提高了土的抗剪强度和桩基的承载能力。所以，本发明具有减压和排水的作用。
下面结合附图和实施方法对本工艺进一步说明。图1是本发明塞孔式减压排水管桩的栓塞立面示意图。图2是本发明塞孔式减压排水管桩的上模板示意图。图3是本发明塞孔式减压排水管桩的下模板示意图。图4是本发明塞孔式减压排水管桩的内外模板示意图。图5是本发明塞孔式减压排水管桩的模板装配示意图。图6是本发明塞孔式减压排水管桩的前后模板示意图。图7是本发明塞孔式减压排水管桩的A-A剖面图。图8是本发明塞孔式减压排水管桩的平面示意图。图9是本发明塞孔式减压排水管桩的B-B剖面图。图10是本发明塞孔式减压排水管桩施工工艺流程图。图中1.硅质皮套；2.栓塞；3.塞孔；4.钢棒；5.牵拉索6.管桩本体。
具体实施例方式实施例1
一种塞孔式减压排水管桩，包括管桩本体6和桩帽，在管桩本体6上设有至少一行沿管桩本体轴向分布的塞孔3，在塞孔3内设有栓塞2，在栓塞2的位于管桩本体内壁的一端连接有牵拉索5且牵拉索5在管桩本体的管内延伸直至管桩本体的顶部。在本实施例中， 塞孔3的中心轴线与管桩本体中心轴线相交或交叉，且塞孔3的位于管桩本体内壁的一端高于塞孔3的位于管桩本体外壁的一端，在本实施例中，塞孔3的中心轴线与管桩本体中心轴线夹角可以是45度，在栓塞2的外部设有硅质皮套1。实施例2
一种塞孔式减压排水管桩的制备工艺，步骤如下
步骤1在工厂标准化生产管桩的模板四周沿轴向预留斜45°孔作为塞孔的贯通空心孔，并在模板上的每个贯通空心孔周围焊接钢棒，再制作若干个一头系绳且外部套上硅质皮套、直径等于模板上贯通空心孔、长度大于模板管身厚度、靠近顶部径向设有贯通直钢棒的栓塞。步骤2将加工好的钢筋笼放入已制备好的模板中，并将紧套硅质皮套的栓塞穿过钢筋笼插入到模板上的预留空心孔中、抵住内模板并使栓塞外露于模板，牵拉索从管桩内模板内沿着桩身拉出，接着利用钢棒将栓塞用钢丝绑扎于模板上，并浇注制备好的混凝土， 合膜后进行预应力张拉并离心成型，此后进行压蒸养护，养护2天，达到强度后剪断模板外绑扎的钢丝，用脱模剂脱模，并将外露桩身的栓塞沿桩身削平，焊上桩帽。下面更为详细地说明本发明的制备工艺及施工工艺 (1)管桩生产工艺
制作直径450mm的预制钢筋混凝土管桩，壁厚90mm，桩长10m，开孔率5%左右，采用先张预应力离心成型工艺，蒸汽养护。①钢筋加工
按所需要求对钢筋进行加工，对PCB钢棒进行定长切断、镦头及滚焊成型(配置受力筋及箍筋)。②管桩混凝土的制备
管桩混凝土强度选用高强混凝土 C80，采用一阶式搅拌方式，搅拌机械选用双轴卧式， 搅拌方式选用卧式，做到在短时内“搅透”，并采用减水剂后掺法，制备完成后准备入模。③模板制作
浇注混凝土前在工厂标准化生产管桩的模板四周沿桩长方向预留若干个斜45°直径约20mm贯通空心孔，开孔率5 %左右，并在模板外每个孔洞两头沿桩长方向焊接2根直径约 IOmm钢棒，再制作若干个一头系绳且四周套上硅质皮套(防止栓塞与混凝土粘结，硅质皮套可耐蒸汽养护时的高温)、直径等于模板上贯通空心孔、长大于模板管身厚度且外露于外模板处留有约5mm贯通空心孔的栓塞以及固定栓塞用的直径等于栓塞上贯通空心孔的钢棒， 首先将加工好的钢筋笼放入已制备好的模板中，并将紧套硅质皮套的栓塞(带绳的一头)穿过钢筋笼插入到模板的斜45°预留空心孔中抵住内模板(注意栓塞与管桩中的钢筋相互错开并保证管桩内钢筋的保护层厚度)，牵拉索的另一头从管桩内模板内沿着桩身拉出，接着将钢棒穿过栓塞上的塞孔并与模板上事先焊接好的钢棒利用钢丝两头绑扎将栓塞固定住， 并浇注制备好的混凝土，合膜后，准备下一步工艺。④预应力张拉和离心成型
封模后进行预应力张拉并离心成型，预应力张拉工艺采用外张拉方式，控制好张拉精度，张拉显示仪表选择最小刻度在0.5Mpa。离心工艺采用四阶段成型，即低速布料，中低速勻料，中成速形，高速密实；高速下密实压力为5 10 N/ ο 2 (即离心加速度为35 40 g)，控制理想中速值为Vmax/ ^达到较佳的内外分层；
控制慢速值为30k/充分勻料，以使混凝土料在管桩模内均勻分布。总的离心时间不宜小于18min，在离心参数选择时充分考虑到中速的离心时间和速度，以最大程度的减小内分层。f压蒸养护
管桩采用压蒸养护，使混凝土在短时间内获得要求的放张强度，加入掺合料并使静停时间控制在2 h以内，注意合理的升温曲线和降温曲线、恒温压力，饱和蒸汽温度控制在 1. OMPa下。升温范围控制在35 40 °C/h,不可过快以免造成温度应力裂缝。降压时要有2 3 h左右的过程，防止瞬时降压造成混凝土中孔隙水的突然蒸发和混凝土爆裂。养护2天，达到强度后剪断模板外绑扎的钢丝，用脱模剂脱模，并将外露桩身的栓塞沿桩身削平，焊上桩帽经检验合格后，运至施工现场，准备沉桩。(2)在沉桩之前，牵拉索的另一头放于地面上。(3)采用静压法施工，测量放线定桩位，桩机就位并起吊预制管桩，通过压桩机夹持油缸将桩夹紧，然后使压桩油缸伸程，将压力施加到桩上，将桩压入土层；伸程完成后，松开夹持油缸，压桩油缸回程；重复上述动作，直至将桩压入预定的深度，在压桩过程中，应认真观测桩入土深度与压力表读数的关系，以判断桩的质量和承载力。(4)严格控制管桩的垂直度，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，并保证沉桩速度，注意防止牵拉索断落或栓塞脱落；待管桩桩端达到设计标高时，停止打桩，此时紧拉若干条处于地面上连接栓塞的牵拉索，使得填充管桩侧壁塞孔的栓塞脱落；
(5)一段时间后利用抽水设备抽取管桩内的水收集处理之后另作他用；
(6)按上述方法进行下一根管桩的沉桩施工。
权利要求
1.一种塞孔式减压排水管桩，包括管桩本体(6)和桩帽，其特征在于，在管桩本体 (6)上设有至少一行沿管桩本体轴向分布的塞孔(3)，在塞孔(3)内设有栓塞(2)，在栓塞 (2)的位于管桩本体内壁的一端连接有牵拉索(5)且牵拉索(5)在管桩本体的管内延伸直至管桩本体的顶部。
2.根据权利要求1所述的塞孔式减压排水管桩，其特征在于，塞孔(3)的中心轴线与管桩本体中心轴线相交或交叉，且塞孔(3)的位于管桩本体内壁的一端高于塞孔(3)的位于管桩本体外壁的一端。
3.根据权利要求1或2所述的塞孔式减压排水管桩，其特征在于，在栓塞(2)的外部设有硅质皮套(1)。
4.一种权利要求1所述塞孔式减压排水管桩的制备工艺，其特征在于，步骤如下步骤1 在工厂标准化生产管桩的模板四周沿管桩本体轴向预留斜45°孔作为塞孔的贯通空心孔，并在模板上的每个贯通空心孔周围焊接钢棒(4)，再制作若干个一头系绳且外部套上硅质皮套、直径等于模板上贯通空心孔、长度大于模板管身厚度、靠近顶部径向留有贯通直钢棒的栓塞；步骤2 将加工好的钢筋笼放入已制备好的模板中，并将紧套硅质皮套的栓塞穿过钢筋笼插入到模板上的预留空心孔中、抵住内模板并使栓塞外露于模板，牵拉索的从管桩内模板内沿着桩身拉出，接着利用钢棒(4)将栓塞用钢丝绑扎于模板上，并浇注制备好的混凝土，合膜后进行预应力张拉并离心成型，此后进行压蒸养护，养护2天，达到强度后剪断模板外绑扎的钢丝，用脱模剂脱模，并将外露桩身的栓塞沿桩身削平，焊上桩帽。
全文摘要
塞孔式减压排水管桩，包括管桩本体和桩帽，在管桩本体上设有至少一行沿管桩本体轴向分布的塞孔，在塞孔内设有栓塞，在栓塞的位于管桩本体内壁的一端连接有牵拉索且牵拉索在管桩本体的管内延伸直至管桩本体的顶部。制备工艺在模板四周预留作为塞孔的贯通空心孔，并在贯通空心孔周围焊接钢棒，再制作栓塞；将钢筋笼放入模板中，并将栓塞插到模板上的预留空心孔中、抵住内模板并使栓塞外露于模板，牵拉索从管桩内模板内沿着桩身拉出，接着将栓塞用钢丝绑扎于模板上，并浇注混凝土，合膜后进行预应力张拉并离心成型，此后进行压蒸养护，达到强度后剪断模板外绑扎的钢丝，用脱模剂脱模，并将外露桩身的栓塞沿桩身削平，焊上桩帽。
文档编号E02D19/20GK102277869SQ20111012323
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者宋林辉, 张乾, 徐美娟, 梅国雄, 梅岭, 蔡烽 申请人:南京工业大学