发布时间：2020-07-07所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： 摘要：用于增大地基承载力钢管压缩桩，采用两端贯通钢管桩，利用免共振锤将钢管桩打入地下，通过压缩管内土体，使桩下端土体紧密结合，加固桩基底部区域;另外，钢管桩内部土体的压缩，使土体与钢管桩内壁之间的摩擦力大幅增加，承载和抗拔效果更佳明显。后期
摘要：用于增大地基承载力钢管压缩桩，采用两端贯通钢管桩，利用免共振锤将钢管桩打入地下，通过压缩管内土体，使桩下端土体紧密结合，加固桩基底部区域;另外，钢管桩内部土体的压缩，使土体与钢管桩内壁之间的摩擦力大幅增加，承载和抗拔效果更佳明显。后期运用灌注桩技术，进行混凝土灌注，在混凝土尚未凝固时，向钢管桩内插入钢钎，钢钎的长度大于钢管桩内混凝土的深度，将混凝土和下放压缩土体连接，钢管桩的一体化程度更高，形成锚杆桩的结构形式。
关键词：土建工程 地基工程 钢管压缩桩
1.工程概况
在大型土建工程项目中，往往需要预先在地下打桩，以加固地上建筑的基础。传统的桩基包括灌注桩和预制桩等，这两类桩基应用广泛，也是最为常见的。灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。这类桩基施工技术成熟，施工简单，但是现场会产生大量泥浆垃圾，处理难度大，环保性差，桩底会有沉渣影响承载力。预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩(如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等)，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。这类桩基施工技术难度低，成桩快速，但是预制桩的挤土效应在饱和粘性土中是负面的，挤土效应会造成周边房屋、市政设施受损，不适合在建筑密集的城区或土质松软的地质环境中作业。已有的 “钢管混凝土组合桩及其制造方法、以及用于钢管混凝土组合桩的钢管”，在钢管内侧内衬或填充有混凝土的钢管混凝土组合桩，当将钢管的设计屈服强度设为σyd(N/mm2)、将混凝土的压缩强度设为σc(N/mm2)时，满足325N/mm2<σyd≤5.15σc的关系。并且，钢管混凝土组合桩，进一步在钢管径D(mm)、钢管板厚t(mm)、混凝土厚R(mm)的关系中，满足D/t≤80+80×(2·R/D)1/4的关系。从而得到使用了屈服强度高的材料时的最优构造的钢管混凝土组合桩。该技术方案中重点研究了钢管和混凝土配合使用时钢管的理化特性及优选参数，并没有给出解决前述技术问题的方案。
2、设计方案
钢管压缩桩的施工工艺，可在城市中心或土质松软地区施工，而不会对周边建筑造成影响，还能提高桩基的强度。
2.1钢管压缩桩设计方案
钢管压缩桩的设计，包括如下步骤：(1)将桩机定位至指定位置;(2)用桩机将钢管桩打入地下，直至设计深度;(3)将钢管桩内的泥土从上向下推挤压缩;(4)在钢管桩内上部挤压土壤后形成的空间内吊放钢筋笼，灌入混凝土;(5)混凝土凝固后即可。
本方案设计的钢管压缩桩的施工工艺，采用了两端贯通的钢管桩。在将钢管桩打入地下后，再从上向下推挤压缩钢管桩内部的土壤。推挤压缩后，一方面土壤向下移动，相当一部分从钢管桩下端开口逸出，与周围的土壤紧密结合，加固了钢管桩底部区域，另一方面留在钢管桩内的土壤间隙大大压缩，土质变实，强度变大，与钢管桩内壁之间的摩擦力大幅增加，使土壤和钢管桩形成一体化。在此基础上，再将土壤压缩后的钢管桩上部空间放入钢筋笼加入混凝土，凝固后就形成了强度极高的桩基。由于本工艺在打桩过程中，土壤表层并不受到挤压，因此不会对周边土壤、建筑物形成推挤效应，从而满足了在建筑密集的城市中心施工的要求;同时，由于将钢管桩内的土壤推挤压实，使钢管桩底部区域的土壤都得到了压实强化，因此可以在土质松软地区下作业。
2.2钢管压缩桩设计注意事项
(1)桩机使用的是ICE免共振振动锤。使用ICE免共振振动锤，在振动控制、噪音等方面更加优秀，更适合在中心城区使用;(2)使用的是液压千斤顶挤压钢管桩内土壤。液压千斤顶压力大，噪音小，可以更轻松的推挤压缩土壤;(3)钢管桩的下1/2部分的侧壁上阵列排列的设有若干通孔。本方案在钢管桩的下1/2部分的侧壁上设计了若干通孔，这些通孔在推挤压缩土壤的时候，可以将钢管桩内的部分土壤沿通孔溢出至钢管桩管壁外，将内部推挤压缩的力量传递至通孔外，使通孔外的区域内的土壤也被压实，从而形成包围在钢管桩的下1/2部分外侧的坚固的外层土壤团，对强化桩基非常有利;(4)在混凝土尚未凝固时，向钢管桩内插入钢钎，钢钎的长度大于钢管桩内混凝土的深度，钢钎的插入方向与钢管桩的轴向重合;插入后，钢钎的上端与钢管桩的上端等高。本方案在钢管桩内插入了一根钢钎，用来将钢管桩内部上方的混凝土和下方的压缩土壤进一步连接起来，使钢管桩的一体化程度更高。钢钎可以是一根，也可以是数根。如果是数根的，也可以在钢管桩的内径截面范围内阵列式均布;(5)钢钎的长度大于钢管桩的高度。将钢钎的长度设计为大于钢管桩的高度，就使钢钎可以插入钢管桩底部以下的土壤中，进一步强化钢管桩和底部土壤的结合效果，提高强度。
附图说明
图1是本技术的钢管桩的结构示意图。
图2 是本技术的打桩步骤的示意图。
图3是本技术的钢管桩内土壤推挤压缩步骤的示意图。
图4是本技术的钢管桩内上部空间内放钢筋笼、灌混凝土及插钢钎步骤的示意图。
图5是本技术的钢管压缩桩的成品状态示意图。
其中：1钢管桩，2桩机，3液压千斤顶，4混凝土，5钢筋笼，6钢钎，11通孔，71钢管桩内被压缩的土壤，72钢管桩外被压缩的土壤。
3、施工方法
钢管压缩桩的施工工艺。该工艺包括如下步骤：(1)将桩机定位至指定位置;(2)用桩机将钢管桩1打入地下，直至设计深度;参考附图2所示;(3)将钢管桩内的泥土从上向下推挤压缩; (4)在钢管桩内上部挤压土壤后形成的空间内吊放钢筋笼，灌入混凝土，在混凝土尚未凝固时，向钢管桩内插入钢钎，钢钎的长度大于钢管桩的长度，钢钎的插入方向与钢管桩的轴向重合，插入后，钢钎的上端与钢管桩的上端等高; (5)混凝土凝固后即可。
(6)桩机使用ICE免共振振动锤;液压千斤顶挤压钢管桩内土壤;(7)钢管桩的下1/2部分的侧壁上阵列排列的设有若干通孔。
钢管压缩桩的施工工艺，使用下半截带通孔的钢管桩，在推挤压缩土壤时，可以将压缩力传递至钢管桩通孔外侧，使钢管桩内被压缩的土壤和钢管桩外被压缩的土壤紧密的结合在一起，而且钢管桩外被压缩的土壤不仅仅在钢管桩底部开口位置附近，还包覆在钢管桩下半部分外围。使用了钢钎，从上向下插入钢管桩，将钢管桩内上部的混凝土、下部的压缩的土壤和钢管桩底部下方的压缩的土壤都一体化的结合在一起，提高了桩基的强度。由于本工艺全程不挤压打桩位置附近的表层土壤，因此不会对周边建筑产生影响，特别适合城市中心或者土壤松软地区的施工。
结束语：
钢管压缩桩采用锚杆桩结构形式，在钢管中插入钢钎，来将钢管桩内部上方的混凝土和下方的压缩土壤进连接起来，使钢管桩的一体化程度更高，形成大型压缩锚杆桩，桩基承载力符合要求的同时，具有更好的抗拔效果。本技术解决传统桩基工艺成桩质量和环保性差的问题，能够以锚杆桩的形式提高整体抗拔效果，通过压缩土体，保证承载力的同时，减少混凝土和钢筋的投入，节约了成本，其社会经济效益明显，具有广阔的市场前景。——论文作者：王瑞 1 王晓臻 2
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