专利名称：自适应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利用桩身预留孔填充水溶性固体材料进行减压排水的管桩制备工艺技术。
背景技术：
预制钢筋混凝土管桩在桩基工程中有着广泛的应用。然而在沉桩施工过程中，由于管桩自身的体积占用了土体原有的空间，使桩周的土体向四周排开。当桩周土为饱和软土时，土体受挤压后体积不会收缩或收缩量很小，此时挤土效应十分显著，因此造成很大的负面影响，主要表现在以下几个方面
(1)压桩过程中，孔隙水压力升高，可以造成土体破坏，导致桩周土体隆起以及发生水平方向的位移；
(2)沉桩时，由于桩周土体被压密、挤开，土体产生垂直及水平方向的位移，可造成邻近已压入的桩被挤出，导致桩端“悬空”，也会造成桩位偏移或桩身翘曲、折断等质量事故；
(3)沉桩后，桩周土体孔隙水压力消散缓慢，土体固结后可能使桩侧受到向下的负摩阻力作用，从而降低桩的承载力。从上述现状可以看出，为了减小管桩压桩过程中引起的上述负面影响，必须减少沉桩施工中的挤土量，降低由于挤土产生的超静孔隙水压力，或加快超静孔隙水压力的消散，从而减小桩周土体竖向及水平向的位移，保证管桩的沉桩质量及其承载能力。所以，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，而提供一种自适应减压排水管桩及其制备工艺。一种自适应减压排水管桩，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，在塞孔内设有水溶性栓塞。一种自适应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作为塞孔的贯通空心
孔，
步骤2制作若干个内部焊上钢丝网的圆管型模具，将加工好的钢筋笼放入已制备好的模板中，并将圆管型模具放到模板的预留贯通空心孔中抵住内模板并将其与周围的钢筋焊接固定，浇注混凝土，封模后经过预应力张拉和离心成型，蒸气养护，脱去工厂标准化生产管桩的模板并焊上桩帽；
步骤3使用水溶性材料聚乙烯醇固体对管桩侧壁上的圆管型模具进行填充。与现有技术相比，本发明具有如下优点
在地下水和挤土产生孔隙水的桩身附近，填充管桩侧壁预留孔的水溶性材料聚乙烯醇
3固体被腐蚀，管桩上形成了一系列孔洞，使得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，从而使桩间土的含水量降低，加速了桩间土体的固结，提高了桩基的承载能力。而在没有遇到水的桩身附近，填充管桩侧壁圆管型模具和预留孔的水溶性材料聚乙烯醇固体仍保留在桩身内，承担一小部分承载力，所以，本发明的自适应管桩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是本发明自适应减压排水管桩圆管型模具立面示意图。图2是本发明自适应减压排水管桩的上模板示意图。图3是本发明自适应减压排水管桩的下模板示意图。图4是本发明自适应减压排水管桩的内外模板示意图。图5是本发明自适应减压排水管桩的前后模板示意图。图6是本发明自适应减压排水管桩的A-A剖面图。图7是本发明自适应减压排水管桩的平面示意图。图8是本发明自适应减压排水管桩的B-B剖面图。图9是本发明自适应减压排水管桩的施工工艺流程图。图中1.圆管型模具；2.钢丝网；3.塞孔；4.管桩本体；5.水溶性栓塞。
具体实施例方式实施例1
一种自适应减压排水管桩，包括管桩本体4和桩帽，在管桩本体4上设有至少一行沿管桩本体轴向分布的塞孔3，在塞孔3内设有水溶性栓塞5。在本实施例中，水溶性栓塞5 为聚乙烯醇栓塞。实施例2
一种自适应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作为塞孔的贯通空心
孔，
步骤2制作若干个内部焊上钢丝网的圆管型模具，将加工好的钢筋笼放入已制备好的模板中，并将圆管型模具放到模板的预留贯通空心孔中抵住内模板并将其与周围的钢筋焊接固定，浇注混凝土，封模后经过预应力张拉和离心成型，蒸气养护，脱去工厂标准化生产管桩的模板(圆管型模具保留在桩身内部)并焊上桩帽；
步骤3使用水溶性材料聚乙烯醇固体对管桩侧壁上的圆管型模具进行填充。下面更为详细地说明管桩工艺
(1)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小直径约 20mm贯通空心孔，开孔率5%左右，并制作若干个直径等于模板上贯通空心孔且四周穿钢丝的圆管型模具，首先将加工好的钢筋笼放入已制备好的模板中，并将圆管型模具放到模板的预留贯通空心孔中和周围的钢筋焊接固定(圆管四周的钢丝也焊接固定在周围的钢筋上)，接着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，中速成形，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/ ,茂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，用脱模剂脱模(圆管型模具保留在桩身内部)并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，用水溶性材料聚乙烯醇固体将管桩侧壁上的若干预留孔洞进行填充，模具内的钢丝网可防止打桩时土体挤压圆管型模具将水溶性材料聚乙烯醇固体挤出而堵住桩身预留孔；
(3)定桩位，采用锤击桩施工，锤、桩帽和桩身必须在同一垂线上，桩帽与桩周围的间隙应为5 IOmm ；考虑到桩身预留洞对桩身强度有削弱，桩帽的上围箍内嵌有厚度为150 200mm的竖纹硬木“锤垫”，以保护桩锤和桩帽；桩帽的下围箍须嵌有足够厚度的“桩垫”，如硬橡胶、硬纸板等以减小桩头的破损，重锤低击；
(4)管桩的垂直度必须严格控制，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，并保证沉桩速度； 待管桩桩端达到设计标高时，停止打桩；
(5)此时，在地下水和挤土产生孔隙水的桩身附近，填充管桩侧壁预留孔的水溶性材料聚乙烯醇固体被腐蚀，管桩上形成了一系列孔洞，使得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，从而使桩间土的含水量降低，加速了桩间土体的固结，提高了桩基的承载能力。而在没有遇到水的桩身附近，填充管桩侧壁圆管型模具和预留孔的水溶性材料聚乙烯醇固体仍保留在桩身内，承担一小部分承载力，所以，本发明的自适应管桩具有减压和排水的作用。 (6)按上述方法进行下一根管桩的沉桩施工。
权利要求
1.一种自适应减压排水管桩，包括管桩本体(4)和桩帽，其特征在于，在管桩本体(4) 上设有至少一行沿管桩本体轴向分布的塞孔(3)，在塞孔(3)内设有水溶性栓塞(5)。
2.根据权利要求1所述的自适应减压排水管桩，水溶性栓塞(5)为聚乙烯醇栓塞。
3.—种权利要求1所述自适应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作为塞孔的贯通空心孔，步骤2制作若干个内部焊上钢丝网的圆管型模具，将加工好的钢筋笼放入已制备好的模板中，并将圆管型模具放到模板的预留贯通空心孔中抵住内模板并将其与周围的钢筋焊接固定，浇注混凝土，封模后经过预应力张拉和离心成型，蒸气养护，脱去工厂标准化生产管桩的模板并焊上桩帽；步骤3使用水溶性材料聚乙烯醇固体对管桩侧壁上的圆管型模具进行填充。
全文摘要
本发明公开了一种自适应减压排水管桩及制备工艺，自适应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，在塞孔内设有水溶性栓塞。该自适应减压排水管桩的制备工艺包括步骤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作为塞孔的贯通空心孔；步骤2制作若干个内部焊上钢丝网的圆管型模具，将加工好的钢筋笼放入已制备好的模板中，并将圆管型模具放到模板的预留贯通空心孔中抵住内模板并将其与周围的钢筋焊接固定，浇注混凝土，封模后经过预应力张拉和离心成型，蒸气养护，脱去工厂标准化生产管桩的模板并焊上桩帽；步骤3使用水溶性材料聚乙烯醇固体对管桩侧壁上的圆管型模具进行填充。
文档编号E02D3/10GK102261066SQ20111012323
公开日2011年11月30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