竹節套管樁聯合電滲加固軟土路基系統及施工方法與流程

本發明屬于地基加固工程領域，特別涉及一種竹節套管樁聯合電滲加固軟土路基系統及施工方法，適用于軟土地基處理施工。

背景技術：

我國沿海廣泛分布著大量深厚軟土，主要包括天津、連云港、上海、舟山、杭州、寧波、溫州、福州、廈門、泉州、漳州、廣州等地區，土質主要為淤泥質土。這些地區是都屬于我國人口密集、經濟發達的地區，這些地區都正在進行大規模的建設。由于軟土具有含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、滲透性小、抗剪強度低、固結系數小等特點，在建筑工程、道路工程等施工中遇到軟土問題不進行有效處理，必然影響工程的質量，從而會影響到社會經濟的發展，也會威脅人民群眾的生命健康安全。

道路建設是經濟發展的基礎，也是我國未來幾年勢必要蓬勃發展的重要工作。塑料套管混凝土樁是一種新型小直徑剛性路堤樁，雖然已在國內多條高速公路和市政道路工程中應用，并取得一定的技術經濟效益，但是由于軟土含水量很高，滲透性又比較差，會在塑料套管混凝土樁下部產生很高的超孔隙水壓力，且不易消散；塑料套管混凝土樁也會產生嚴重的擠土效應，這就會使周圍已完成的樁產生上浮、傾斜；此外，塑料套管混凝土樁表面的塑料套管雖然表面有凹陷，可一定程度上提高側摩阻力，但是由于樁周圍全是軟土的原因，塑料套管混凝土樁側摩阻力仍然不高，通常需要較密的樁間距方能提供需要的路基承載力，這就導致了資源的浪費，工程成本的上升。

綜上所述可知，不斷改進軟土的處理的方法十分必要，尤其是需要改進塑料套管混凝土樁加固軟土路基時所存在的嚴重超孔隙水壓力、嚴重的擠土效應、樁側摩阻力低等問題，將每根塑料套管混凝土樁的作用發揮到最大，解決這一問題必將帶來巨大的經濟和社會效益。

技術實現要素：

為針對性地解決上述問題，本項目提出一種采用電滲結合竹節管灌注樁促進樁周超孔隙水壓力消散并且提高樁側摩阻力，從而用于加固軟土地基的系統和施工方法。

這種竹節套管樁聯合電滲加固軟土路基系統，包括導電塑料排水板、竹節套管、預制樁尖和預制蓋板，導電塑料排水板緊貼于竹節套管外側，相隔一定間距采用鋼環固定，竹節套管樁底端設置有預制樁尖，預制樁尖內預埋一根U型鋼筋，導電塑料排水板底端與U型鋼筋連接，竹節套管樁頂端設置有預制蓋板，預制蓋板預留導電塑料排水板穿孔的預留孔，導電塑料排水板伸出預留孔，導電塑料排水板通過導線與直流電源連接。

作為優選：所述竹節套管為帶凸起的竹節狀預制PVC或PE管，每節竹節套管兩端設置有連接螺紋。

作為優選：所述預制樁尖尺寸大于樁身，預制樁尖設有鋼沉管定位槽和竹節套管的定位臺。

竹節套管樁聯合電滲加固軟土路基系統的施工方法，包括以下步驟：

1)采用鋼筋混凝土制作預制樁尖，預制樁尖頂面預留竹節套管的定位臺和鋼沉管定位槽，預制樁尖內預埋一根U形鋼筋，U形鋼筋露出預制樁尖頂面20-40cm，U形鋼筋露出部分在插入端兩側對稱布置；

2)將多節竹節套管首尾連接，并在竹節套管兩側對稱設置兩根導電塑料排水板，每節竹節套管與導電塑料排水板通過鋼環固定；

3)將最下一根竹節套管套入預制樁尖的定位臺，并用鐵絲固定，將兩根導電塑料排水板分別于預制樁尖上預留的U形鋼筋的兩端連接固定；

4)將鋼沉管套入連接好的竹節套管和導電塑料排水板，并將鋼沉管嵌入預制樁尖上預留的鋼沉管定位槽，利用沉管樁機通過振動或靜壓方式將鋼沉管壓入地基；

5)拔出鋼沉管，預制樁尖和竹節套管留在地基中，向竹節套管中灌注混凝土；

6)預制蓋板上預留竹節套管插入槽和兩個預留孔；

7)將竹節套管樁頂端插入預制蓋板的插入槽，并將兩根導電塑料排水板通過預留孔伸出預制蓋板；

8)將導電塑料排水板通過絕緣導線連接，將一排樁上的導電塑料排水板通過同一根導線連接作為陽極連接直流電源正極，將相鄰一排樁上的導電塑料排水板通過一根導線連接作為陰極連接直流電源負極；

9)打開直流電源施加直流電，地基中的孔隙水通過導電塑料排水板排出地基；

10)鋪筑碎石墊層，并填筑路基，在填筑路基過程中持續進行電滲排水，根據排水效果進行間歇通電和電極轉換，電滲排水至路基沉降滿足設計要求。

本發明的有益效果是：

1、竹節套管樁采用竹節式套管，由一段一段套管連接而成，解決了常規塑料套管樁套管長度難以控制導致施工困難。

2、竹節套管帶凸起，提高了普通塑料套管樁與周圍土體的摩擦力，從而提高承載力。

3、竹節套管外部貼有導電塑料排水板，可以促使地基中的水分從排水板中排出地基，消散施工時產生的超孔隙水壓力，對解決常規塑料套管樁施工擠土效應非常有效。

4、電滲作用能促使樁間的孔隙水迅速從正極樁流向負極樁，提高樁間土體的承載力，同時對消散超孔隙水壓力也具有較好的促進作用。

5、由于電滲能夠對土體產生電化學作用，促進樁周圍土體固結，提高樁身摩阻力，增大樁與土體間的界面強度。

6、預制樁尖內預埋連接鋼筋保證了兩個導電塑料排水板導電連通。預制樁尖上的沉管凹槽用于采用鋼沉管來下壓樁體。

7、預制蓋板上設置有預留空可以保證排水通道。

附圖說明

圖1為竹節套管樁立面圖；

圖2為竹節套管樁橫截面圖；

圖3為樁尖剖面圖；

圖4為樁尖橫截面圖；

圖5為竹節套管樁聯合電滲加固軟土地基系統平面布置圖；

圖6為竹節套管樁聯合電滲加固軟土地基示意圖；

導電塑料排水板1、竹節套管2、U型鋼筋3、預制樁尖4、定位臺5、鋼沉管定位槽6、竹節套管樁7、預制蓋板8、預留孔9鋼環10、鋼沉管11、直流電源12、導線13。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步描述。下述實施例的說明只是用于幫助理解本發明。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。

如圖1所示，導電塑料排水板1寬10cm，采用環氧樹脂作為粘結劑將導電塑料排水板1緊密粘結在竹節套管2上，竹節套管2直徑按設計要求制作，一般為15cm-20cm,沿豎向方向均勻布置2根導電塑料排水板1。將導電塑料排水板1底部與預制樁尖4(圖3、圖4)預留鋼筋連接，連接部位可使用鋼絲網包裹，采用鐵絲扎牢。沿直接套管豎向每隔2m設置鋼環10，將導電塑料排水板1緊緊固定在竹節套管2上，鋼環10接頭可采用圓鋼焊接或預制鋼環螺栓擰緊，將布置有導電塑料排水板1的竹節套管2采用鋼沉管11壓入需要處理地基，的達到設計深度，澆筑混凝土。粘貼有導電塑料排水板1的竹節套管樁形成竹節套管電滲增強樁，竹節套管2電滲增強樁示意圖(圖2、圖3)

竹節套管樁聯合電滲加固軟土地基系統，具體施工方法包括以下步驟：

1)采用鋼筋混凝土制作預制樁尖4，預制樁尖4頂面預留插入端和沉管凹槽，預制樁尖4內預埋一根U形鋼筋3，U形鋼筋3露出預制樁尖4頂面20-40cm，U形鋼筋3露出部分在插入端兩側對稱布置。

2)將多節竹節套管2首尾連接，并在竹節套管2兩側對稱設置兩根導電塑料排水板1，每節竹節套管2與導電塑料排水板1通過鐵絲纏繞固定。

3)將最下一根竹節套管2套入樁尖的定位臺，并用鐵絲固定，將兩根導電塑料排水板1分別于樁尖上預留的U形鋼筋3的兩端連接固定。

4)將鋼沉管11套入連接好的竹節套管2和導電塑料排水板1，并將沉管嵌入樁尖上預留的沉管凹槽，利用沉管樁機通過振動或靜壓方式將沉管壓入地基。

5)拔出鋼沉管11，樁尖和竹節套管留在地基中，向竹節套管2中灌注混凝土。

6)蓋板上預留竹節套管2插入槽和兩個預留孔9。

7)將竹節套管樁頂端插入預制蓋板8的插入槽，并將兩根導電塑料排水板1通過預留孔伸出預制蓋板8。

8)將導電塑料排水板1通過絕緣導線13連接，將一排樁上的導電塑料排水板1通過同一根導線13連接作為陽極連接直流電源12正極，將相鄰一排樁上的導電塑料排水板1通過一根導線13連接作為陰極連接直流電源12負極。

9)地基中的孔隙水通過導電塑料排水板1排出地基；

10)鋪筑碎石墊層，并填筑路基，在填筑路基過程中持續進行電滲排水，根據排水效果進行間歇通電和電極轉換，電滲排水至路基沉降滿足設計要求。