海域碎石桩施工工艺的制作方法

本发明涉及水工软基加固施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种海域碎石桩施工工艺。

背景技术：

大型港口或码头工程中，施工方需在海岸边或离岸海域进行建设，建筑物不得不修筑在该海域的地基上。但是，海域地基多属于软土地基，具有高含水量、高压缩性、低承载力、流变性明显等特点，是一种典型的不良地基，不适合直接作为建筑物的基础。在建筑物施工前，必须对地基进行加固处理，才能保障施工质量和安全，进而保证建筑物的稳定性。

软土地基经常使用碎石桩进行加固处理，碎石桩具有置换作用和良好的透水性，能够改善地基的抗剪切能力，并加快土体固结速度，进而有效提高地基的承载力。但是，海域地基的砂层或淤泥层较厚时，碎石桩施工的过程中，碎石填料会向挤入桩径外的土层中，桩体均匀性较差，进而影响其承载力和整体性，另外，普通的挤密碎石桩的桩体强度较低，会出现侧向鼓出较大的问题，不利于保障施工质量和安全。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种海域碎石桩施工工艺，具有提高桩体强度，增强地基的承载力，进而保障施工质量和安全的有益效果。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种海域碎石桩施工工艺，包括以下步骤：

步骤1、将安装有施工设备的船机行至施工区域并定位；

步骤2、在设定的桩孔位置处竖直下沉钢套管，钢套管与桩孔同轴，将振冲器置于钢套管内进行振冲开孔，并同步下沉钢套管，直至钢套管的底部沉入海底面的设计深度，且其顶部高于海面；

步骤3、清除钢套管内的泥浆和海水；

步骤4、向钢套管内填充一定量的碎石填料，并振冲压实，形成第一密实层；

步骤5、在第一密实层的顶面上间隔设置三个微桩孔，任一微桩孔的轴线与钢套管的轴线平行，且任一微桩孔的底部高于第一密实层的底部，一个微桩孔内对应放置一个钢管，任一钢管的顶部与桩体的设计高度齐平，且任一钢管的侧壁上沿其轴向均匀间隔开设有多个注浆孔组，任一注浆孔组为沿钢管的周向均匀间隔开设的多个注浆孔；

步骤6、在第一密实层的顶部填充一定量的碎石填料，并振冲压实，形成第二密实层，同时振动上拔钢套管，直至其底部与第一密实层的顶部齐平；

步骤7、在钢套管内下放注浆机构，其包括三个注浆盘和三个注浆管，一个钢管的外部对应水平套设一个注浆盘，任一注浆盘为环形、中空夹层结构，任一钢管上的至少一个注浆孔组和与其对应的注浆盘的夹层内部连通，任一注浆管水平设于相邻的两个注浆盘之间，且将与其对应的两个注浆盘的夹层内部连通；在第二密实层的顶部填充一定量的碎石填料，并振冲压实，形成第三密实层，同时振动上拔钢套管，直至其底部与第二密实层的顶部齐平；

步骤8、重复步骤7直至填充并压实至设定的高度，形成密实基层，钢套管的底部低于密实基层的顶部，且两者的间距为0.5～1m；

步骤9、采用高压注浆的方式向任一钢管内灌注混凝土浆液以形成微桩体；

步骤10、在密实基层的顶部继续填充碎石填料，并振冲压实至桩体的设计高度，同时振动上拔钢套管，直至其离开拔出海面，完成该桩体位置的碎石桩的施工。

优选的是，三个微桩孔以钢套管的轴线为中心沿圆周方向均匀分布，且任一微桩孔的轴线与钢套管的轴线的间距为钢套管的半径的2/3，任一微桩孔的直径为钢套管的直径的1/6。

优选的是，任一微桩孔的底部与第一密实层的底部的间距为0.5～1m。

优选的是，步骤6中，填充一定量的碎石填料之前，在钢套管内下放钢筋笼，钢筋笼的整体为下小上大的圆台结构，任一钢管穿出钢筋笼，且与钢筋笼的内壁接触。

优选的是，任一注浆管的侧壁上间隔开设有多个通孔。

优选的是，第一密实层的高度和第二密实层的高度之和为桩体的设计高度的1/3。

优选的是，任一注浆盘和与其对应的钢管上的一个注浆孔组连通，三个注浆盘和三个注浆管围成的空间内铺设钢筋网。

本发明至少包括以下有益效果：

一、本发明中振冲开孔时同步下放钢套管，有利于保证桩孔的垂直性，且在挤密周围土体的同时能够有效降低海水和土体对成孔的影响，钢套管的顶部高于海面，有利于钢管内创造无水环境，便于后续施工；

二、本发明中振动压实形成第一密实层，再在第一密实层的顶面上间隔设置三个微桩孔并对应安放钢管，第一密实层提供基础用于微桩孔的开设且为钢管提供支撑力，有利于保证钢管的垂直性，且有效防止高压注浆时混凝土浆液由钢套管的底部溢出，有利于微桩体的成桩，减小混凝土浆液的损耗；

三、本发明中在碎石桩的桩体的内部间隔设置了与桩体轴线平行的三个钢管，并沿竖向间隔设置了多个注浆机构，任一注浆机构水平放置连接三个钢管起到稳固的作用，且钢管和多个注浆机构的内部均填充了混凝土，分别提高了桩体的水平承载能力和竖向承载能力，进而提高了桩体的强度，从而增强地基的承载力，有利于保障施工质量和安全。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的其中一个技术方案的所述的碎石桩的结构示意图；

图2为本发明的其中一个技术方案的步骤4～7的所施工的碎石桩的结构示意图；

图3为本发明的其中一个技术方案的步骤8～10的所施工的碎石桩的结构示意图；

图4为本发明的其中一个技术方案的所述的注浆机构的结构示意图。

附图标注：钢套管1，海底面2，海面3，第一密实层4，钢管5，第二密实层6，注浆机构7，注浆盘8，注浆管9，第三密实层10，微桩体11，钢筋笼12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～4所示，本发明提供一种海域碎石桩施工工艺，包括以下步骤：

步骤1、将安装有施工设备的船机行至施工区域并定位；

步骤2、在设定的桩孔位置处竖直下沉钢套管1，钢套管1与桩孔同轴，将振冲器置于钢套管1内进行振冲开孔，并同步下沉钢套管1，直至钢套管1的底部沉入海底面2的设计深度，且其顶部高于海面3；

步骤3、清除钢套管1内的泥浆和海水；

步骤4、向钢套管1内填充一定量的碎石填料，并振冲压实，形成第一密实层4；

步骤5、在第一密实层4的顶面上间隔设置三个微桩孔，任一微桩孔的轴线与钢套管1的轴线平行，且任一微桩孔的底部高于第一密实层4的底部，一个微桩孔内对应放置一个钢管5，任一钢管5的顶部与桩体的设计高度齐平，且任一钢管5的侧壁上沿其轴向均匀间隔开设有多个注浆孔组，任一注浆孔组为沿钢管5的周向均匀间隔开设的多个注浆孔；

步骤6、在第一密实层4的顶部填充一定量的碎石填料，并振冲压实，形成第二密实层6，同时振动上拔钢套管1，直至其底部与第一密实层4的顶部齐平；

步骤7、在钢套管1内下放注浆机构7，其包括三个注浆盘8和三个注浆管9，一个钢管5的外部对应水平套设一个注浆盘8，任一注浆盘8为环形、中空夹层结构，任一钢管5上的至少一个注浆孔组和与其对应的注浆盘8的夹层内部连通，任一注浆管9水平设于相邻的两个注浆盘8之间，且将与其对应的两个注浆盘8的夹层内部连通；在第二密实层6的顶部填充一定量的碎石填料，并振冲压实，形成第三密实层10，同时振动上拔钢套管1，直至其底部与第二密实层6的顶部齐平；

步骤8、重复步骤7直至填充并压实至设定的高度，形成密实基层，钢套管1的底部低于密实基层的顶部，且两者的间距为0.5～1m；

步骤9、采用高压注浆的方式向任一钢管5内灌注混凝土浆液以形成微桩体11，且任一注浆机构7的充盈浆液以形成混凝土固体物；

步骤10、在密实基层的顶部继续填充碎石填料，并振冲压实至桩体的设计高度，同时振动上拔钢套管1，直至其离开拔出海面3，完成该桩体位置的碎石桩的施工，钢套管1可重复利用。

在上述技术方案中，碎石桩施工时，先竖直下沉钢套管1，使其在重力的作用下底部稍插入海底面2，启动振冲器，边开孔边同步下沉钢套管1，有利于保证桩孔的垂直性，且开设的桩孔与设计的桩体共轴线，另外，挤密周围土体的同时能够有效降低海水和土体对成孔的影响，钢套管1的顶部高于海面3，清除钢套管1内的泥浆和海水后，使钢套管1内形成无水环境，便于后续的施工；形成第一密实层4后再在其顶面上间隔设置三个微桩孔，第一密实层4能够提供基础用于微桩孔的开设，为安放于其中的钢管5提供支撑力，有利于保证钢管5的垂直性，另外，采用高压注浆向任一钢管5注浆时，第一密实层4可有效防止混凝土浆液由钢套管1的底部溢出，有利于微桩体11的成桩，减小混凝土浆液的损耗；注浆机构7的三个注浆盘8和三个注浆管9一体成型设置，一个注浆盘8对应一个钢管5，下放至第二密实层6的顶部，且钢管5在竖向上间隔设置多个注浆机构7，注浆机构7水平设置连接三个钢管5起到稳固的作用；高压注浆时，混凝土浆液通过钢管5上的注浆孔组进入注浆盘8，再进入注浆管9中，充盈整个注浆机构7，并形成混凝土固体物，提高了桩体的水平承载能力，混凝土浆液在钢管5内形成微桩体11，提高了桩体的竖向承载能力，而且混凝土浆液还可通过钢管5上的注浆孔渗入周围的碎石间隙内，能够进一步提高桩体的强度，从而增强地基的承载力，有利于保障施工质量和安全。

在另一种技术方案中，三个微桩孔以钢套管1的轴线为中心沿圆周方向均匀分布，且任一微桩孔的轴线与钢套管1的轴线的间距为钢套管1的半径的2/3，任一微桩孔的直径为钢套管1的直径的1/6，三个微桩孔最为合理的尺寸和布局，有效增强了桩体的强度，且便于施工。

在另一种技术方案中，任一微桩孔的底部与第一密实层4的底部的间距为0.5～1m，有利于保障钢管5安放的稳定性，且在防止混凝土浆液的溢出的前提下，有效提高了桩体的强度。

在另一种技术方案中，步骤6中，填充一定量的碎石填料之前，在钢套管1内下放钢筋笼12，钢筋笼12的整体为下小上大的圆台结构，任一钢管5穿出钢筋笼12，且与钢筋笼12的内壁接触，钢筋笼12连接三个钢管5起到稳固的作用，且有利于增强第二密实层6的强度，进而提高桩体的强度。

在另一种技术方案中，任一注浆管9的侧壁上间隔开设有多个通孔，混凝土浆液通过注浆管9上的多个通孔向其周围的碎石间隙渗入，有利于进一步提高桩体的强度。

在另一种技术方案中，第一密实层4的高度和第二密实层6的高度之和为桩体的设计高度的1/3，保证了桩体下部的承载力和三个钢管5的稳定性，且有利于后续施工中多个注浆机构7的布置。

在另一种技术方案中，任一注浆盘8和与其对应的钢管5上的一个注浆孔组连通，注浆机构7的高度较低，有利于多个注浆机构7的布置和施工，三个注浆盘8和三个注浆管9围成的空间内铺设钢筋网，钢筋网的外围与三个注浆盘8和三个注浆管9固接，钢筋网能够加固注浆机构7，进一步增强桩体的强度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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