一种适应复杂地质的管桩及其施工方法与流程

本发明属于管桩施工，具体涉及一种适应复杂地质的管桩及其施工方法。

背景技术：

1、在现代建筑工程中，桩基作为承受上部结构荷载并将其传递至地层的基础部分，其设计和施工质量直接影响建筑物的安全性与稳定性。地质条件是桩基施工中的主要难点之一，不同地质条件下的土层性质、岩石分布、地下水位等因素都会对桩基的施工造成影响，增加施工难度。

2、复杂地质通常指那些具有独特物理力学性质、成岩条件和施工难度较大的地质条件，以及土层结构复杂，这种地质条件通常结构强度大、密度大、孔隙率低、压实系数高，给桩基施工带来极大困难，例如密实的砂土或密实的粉土层、穿过超固结粘性土。

3、桩的贯入度是指在地基土中，通过重力击打贯入体，该贯入体进入土中的深度。贯入度实质上反映了桩在特定锤击条件下对地基的穿透能力，是衡量地基土对桩身抵抗程度的一项指标。

4、管桩在突遇全岩石以及超固结粘性土等结构强度大、密度大、孔隙率低和压实度高的岩层时如果不及时发现，一旦管桩植入坚硬岩石层，特别是从软土层过渡到岩石层，由于沉降速度、力度等没有做出改变，管桩从软土层打入坚硬岩石层时，容易发生偏移以及管桩破裂，导致管桩垂直度发生变化，而管桩植入岩石层后偏移，纠正和整改的施工成本会增加，特别是管桩植入岩石层，意味着已经植入受力层，管桩得到固定，很难依靠外部的措施去纠偏垂直度。

5、因此，本发明提出了一种适应复杂地质的管桩及其施工方法，旨在解决复杂地质条件下桩基施工出现偏差以及破裂的情况，提高施工效率与工程质量。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种适应复杂地质的管桩及其施工方法，解决现有复杂地质条件下管桩桩尖遇到孤石容易偏移导致垂直度不满足施工要求的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种适应复杂地质的管桩，包括管桩、监测机构、液压系统、桩尖、液压系统和主控单元；所述管桩由设置有固定装置的送桩器进行沉桩，所述监测机构设置在所述桩尖，所述液压系统安装在所述管桩与所述桩尖之间；所述监测机构、送桩器和所述液压系统均与所述主控单元电连接；

4、所述监测机构用于监测所述管桩的贯入度并将贯入度数据上传主控单元，所述主控单元根据贯入度数据分析下一沉桩层地质情况并发送启动固定装置指令给所述送桩器固定所述管桩，发送驱动桩尖下压的指令给所述液压系统，所述液压系统驱动所述桩尖下钻坚硬层。

5、优选的，所述监测机构包括振动传感器和桩阻传感器，所述振动传感器用于检测所述桩尖受到的振动力，所述桩阻传感器用于检测所述桩尖下沉过程的桩测阻力，并上传主控单元，所述主控单元判断出每锤击一次桩尖的桩测阻力。

6、优选的，所述桩阻传感器包括阻力件和形变件；所述阻力件与所述桩尖的表面嵌合且在所述桩尖表面移动，所述形变件与所述阻力件连接，用于将所述形变件的移动量传递给阻力件；所述阻力件安装在所述桩尖内部，与所述主控单元连接，将所述形变件的移动量上传至所述主控单元。

7、优选的，所述振动传感器的检测力范围在1000-8300kn。

8、优选的，所述液压系统通过焊接或者螺栓连接到管桩的底部，以同样的方式将桩尖与液压系统连接。

9、优选的，所述液压系统包括液压缸、油管和液压泵；所述液压缸安装在所述管桩的底部，所述液压泵安装在地面，所述液压缸和所述液压泵通过油管连接。

10、优选的，所述管桩为phc管桩。

11、一种适应复杂地质的管桩施工方法，s1，测量放样：确定管桩中心位置；

12、s2，管桩沉桩：安装液压系统和桩尖，进行吊装管桩并进行垂直度矫正，利用送桩器的桩锤打入管桩；

13、s3，监测管桩垂直度：主控单元监测到管桩贯入度异常时，桩锤停止锤击管桩，送桩器切换固定装置固定管桩在当前位置；

14、s4，桩尖导向管桩：主控单元启动液压系统，液压系统驱动桩尖继续向下钻孔，桩尖完全进入坚硬层后液压系统停止运行；

15、s5，继续管桩植入：送桩器的固定装置切换为桩锤，桩锤继续锤击管桩；

16、s6管桩接桩，下节桩的桩头高出地面1.0m～1.3m进行接桩，管桩的连接采用端板焊接法；

17、s7，重复s3-s6，直至管桩植入持力层。

18、优选的，所述s2中首节管桩打入时，垂直度偏差为±0.5％，桩锤、固定装置以及送桩器应与管桩在同一中心线上。

19、优选的，锤击法施工时的最大打桩力小于8219.9kn。

20、本发明的有益效果为：

21、管桩能够适应复杂地质，根据复杂地质及时调整沉桩方案，管桩既能从桩顶由送桩器锤击植入土层中，也能够在遇到坚硬层时启用液压系统驱动桩尖独自下沉，为管桩起到导向，避免管桩偏移和破裂的情况；管桩通过监测机构、液压系统、送桩器与固定装置以及主控单元的协同工作，能够显著减少管桩在遇到孤石或坚硬层时出现的偏差风险，提高施工效率和质量。

技术特征：

1.一种适应复杂地质的管桩，其特征在于，包括管桩、监测机构、液压系统、桩尖、液压系统和主控单元；所述管桩由设置有固定装置的送桩器进行沉桩，所述监测机构设置在所述桩尖，所述液压系统安装在所述管桩与所述桩尖之间；所述监测机构、送桩器和所述液压系统均与所述主控单元电连接；

2.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质的管桩，其特征在于，所述监测机构包括振动传感器和桩阻传感器，所述振动传感器用于检测所述桩尖受到的振动力，所述桩阻传感器用于检测所述桩尖下沉过程的桩测阻力，并上传主控单元，所述主控单元判断出每锤击一次桩尖的桩测阻力。

3.根据权利要求2所述的一种适应复杂地质的管桩，其特征在于，所述桩阻传感器包括阻力件和形变件；所述阻力件与所述桩尖的表面嵌合且在所述桩尖表面移动，所述形变件与所述阻力件连接，用于将所述形变件的移动量传递给阻力件；所述阻力件安装在所述桩尖内部，与所述主控单元连接，将所述形变件的移动量上传至所述主控单元。

4.根据权利要求2所述的一种适应复杂地质的管桩，其特征在于，所述振动传感器的检测力范围在1000-8300kn。

5.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质的管桩，其特征在于，所述液压系统通过焊接或者螺栓连接到管桩的底部，以同样的方式将桩尖与液压系统连接。

6.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质的管桩，其特征在于，所述液压系统包括液压缸、油管和液压泵；所述液压缸安装在所述管桩的底部，所述液压泵安装在地面，所述液压缸和所述液压泵通过油管连接。

7.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质的管桩，其特征在于，所述管桩为phc管桩。

8.适用于任一权利要求1-7的一种适应复杂地质的管桩施工方法，其特征在于，s1，测量放样：确定管桩中心位置；

9.根据权利要求8所述的一种适应复杂地质的管桩施工方法，其特征在于，所述s2中首节管桩打入时，垂直度偏差为±0.5％，桩锤、固定装置以及送桩器应与管桩在同一中心线上。

10.根据权利要求8所述的一种适应复杂地质的管桩施工方法，其特征在于，锤击法施工时的最大打桩力小于8219.9kn。

技术总结本发明涉及一种适应复杂地质的管桩及其施工方法，属于管桩施工技术领域，包括管桩、监测机构、液压系统、桩尖和主控单元；管桩由设置有固定装置的送桩器进行沉桩，监测机构设置在桩尖，液压系统安装在管桩与桩尖之间；监测机构、送桩器和液压系统均与主控单元电连接；监测机构用于监测管桩的贯入度并将贯入度数据上传主控单元，主控单元根据贯入度数据分析下一沉桩层地质情况并发送启动固定装置指令给送桩器固定管桩，发送驱动桩尖下压的指令给液压系统，管桩既能从桩顶由送桩器锤击植入土层中，也能够在遇到坚硬层时启用液压系统驱动桩尖独自下沉，为管桩起到导向，避免管桩偏移和破裂的情况，保证管桩的垂直度和完整性。技术研发人员：彭德民,陈明,吉陈飞,李瑞宏,刘宪海,张伟,赵俊皓,谭铭宇,张剑锋,蔡云超,程琳,陈鹏,钟良建,王卫昌,彭华南受保护的技术使用者：保利长大工程有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6