1.本发明属于建筑施工技术领域，特别涉及珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩及施工方法。
背景技术：2.珊瑚礁是成千上万的由碳酸钙组成的珊瑚虫的骨骼在数百年至数千年的生长过程中形成的，在深海和浅海中均有珊瑚礁存在，在我国领海上的陆地国土类型几乎都是珊瑚礁组成，因此海洋上的建筑物几乎都建在珊瑚礁上；而珊瑚礁为脆性物体，具有易破碎、多空隙、高压缩等特性，且结构破坏后不易恢复，受力后极易发生破碎，进而导致珊瑚礁上的建筑物发生不均匀沉降，从而引起建筑物产生裂隙、倾倒的可能。因此如何提高珊瑚礁地基的整体稳定性至关重要。
3.传统管桩在建筑施工领域的应用十分广泛，然而，大多数的桩基都是以实心的为主，在抗剪强度相同的情况下，实心管桩需要的混凝土材料更多，导致工程成本的增加，且管桩插入珊瑚礁地层中后，往往只通过珊瑚砂对管桩的抵紧来固定管桩，以珊瑚砂对管桩的摩擦力来限制管桩不发生位移，但是在海水介质的影响下，极有可能导致桩侧摩阻力和桩端阻力降低甚至消失，造成承载力丧失，因此采用传统管桩加固珊瑚礁地基效果有限，稳定性较差，所以需要设计一种适用于新型管桩来解决上述问题。
技术实现要素：4.鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩及施工方法，可解决现有技术中针对珊瑚砂地基承载力不足导致上部建筑发生破坏的难题，在保证桩身强度的条件下，可大幅减小对混凝土材料的使用，降低桩体的造价的同时提高桩体的承载能力。
5.为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：一种珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩，包括空心管桩体，空心管桩体包括a桩和b桩，b桩用于设置在a桩尾端；a桩的前端设有螺旋钻头，a桩尾部设有嵌入槽，嵌入槽内部预留有插入孔，b桩的前端设有插头，插头与插入孔相适配；a桩和b桩的管壁外表面均设有若干个凹槽，a桩和b桩的管壁内部均设有注浆通道，注浆通道一端与凹槽连通，注浆通道另一端贯穿于空心管桩体尾部。
6.优选的方案中，所述的凹槽包括多列竖列凹槽，每列竖列凹槽包括多个线性布设的凹槽，多列竖列凹槽绕空心管桩体轴线环形布设；每一列竖列凹槽对应一个注浆通道。
7.优选的方案中，所述的注浆通道为u型注浆通道，u型注浆通道用于将浆液从每列竖列凹槽的最下方向顶部注浆。
8.优选的方案中，所述的b桩前端设有凸形嵌入头，凸形嵌入头与嵌入槽相适配，凸形嵌入头前端设有多个环形布设的插头，插头与插入孔连接后，a桩和b桩的注浆通道相连通。
9.优选的方案中，所述的a桩和b桩的内部均为葫芦状腔体。
10.优选的方案中，所述的a桩前端设有脉冲破碎头。
11.优选的方案中，所述的a桩的尾部用于设置一个或多个b桩，相邻两个b桩之间的连接方式与a桩和b桩的连接方式一致。
12.优选的方案中，所述的一种珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩的施工方法，包括以下步骤：步骤一：将桩机安排就位，将桩机的机架底盘调到水平并固定；步骤二：根据土壤环境，若遇到较硬土体，需提先软化土壤；若不需要软化土壤，则直接进入下一步；步骤三：根据预定的座标控制点，检查并确认空心管桩体位置，在桩位中心打入钢筋头作为标志，同时在钢筋头上涂油漆使标高明显，并撒石灰进行圈定，用直角坐标进行复核；步骤四：将a桩用桩机上的起吊钩吊入机架导向杆内，然后将a桩对准桩位下插；遇到砾石，通过脉冲破碎头将其处理成碎石运走；下插到预定位置后将脉冲破碎头从注浆预留孔中提出回收；如果是软质土体可将土体进一步软化后，采用抽吸设备将土体抽出，保留中部岩土体部分，周围形成环状凹槽，再将预制桩插入；步骤五：将膨胀水泥浆液通过注浆通道注入到凹槽内，当注浆通道的另一端开始冒浆时，说明凹槽内的浆液已注满并停止注浆；步骤六：在a桩尾部嵌入槽中浇灌混凝土，并进行振捣处理，保证嵌入槽与预留的钢筋孔中的水泥砂浆浇灌密实，再将b桩前端插头对准插入至a桩上的插入孔中；通过提前计算插入孔体积大小，确定膨胀混凝土的用量，确保膨胀混凝土充分进入空心管桩体边壁的凹槽中，从而提升空心管桩体边壁与周围土体的摩檫力与抗拔力；步骤七：空心管桩体组装完成后，往空心管桩体中间空心部位回填珊瑚砂，以增加空心管桩体自身的承载能力、抗折和抗剪性能。
13.本专利可达到以下有益效果：1、本空心管桩分为a桩和b桩两种桩体，a桩前端有螺旋钻头，且配有脉冲破碎头，可轻松钻入珊瑚砂地基中。a桩和b桩采用榫卯加钢筋的连接方式，增加了桩体的整体性，且大量节约了钢筋的使用。
14.2、u型注浆通道的出口与插入孔为同一个孔。桩身边壁上预设埋设膨胀水泥的凹槽，插入孔与膨胀水泥凹槽连通，使膨胀水泥能从凹槽中注入扩散到土体中，从而达到提升抗拔力的效果。膨胀水泥浆液可通过u型注浆通道注入到凹槽内，通过膨胀水泥的膨胀力使水泥砂浆向外扩张，增加桩身与土体边缘的摩檫力和桩侧抗拔力。
15.3、采用预制装配式空心葫芦状作为桩身，在保证桩身强度的条件下，可大幅减小对混凝土材料的使用，大幅降低了桩体的造价，将桩体内部设计为空心葫芦状，通过在桩体内填充珊瑚砂可就地取材可极大提高桩体承载力；且不用现场浇筑混凝土，可减少相关施工工序，从而节约了大量工期。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明a桩和b桩轴向展开图；图2为本发明a桩结构示意图;图3为本发明b桩结构示意图；图4为本发明u型注浆通道和葫芦状腔体结构图。
17.图中：葫芦状腔体1、插头2、注浆通道3、膨胀水泥4、脉冲破碎头5、a桩6、b桩7、凹槽8、螺旋钻头9、嵌入槽10、插入孔11。
具体实施方式
18.优选的方案如图1至图4所示，一种珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩及施工方法，包括空心管桩体，空心管桩体包括a桩和b桩，b桩用于设置在a桩尾端；a桩的前端设有螺旋钻头9，a桩尾部设有嵌入槽10，嵌入槽10内部预留有插入孔11，b桩的前端设有插头2，插头2与插入孔11相适配；a桩和b桩的管壁外表面均设有若干个凹槽8，a桩和b桩的管壁内部均设有注浆通道3，注浆通道3一端与凹槽8连通，注浆通道3另一端贯穿于空心管桩体尾部。按图1的视角，所述的“前端”等同于“底端”，“尾端”等同于“顶端”。具体地，插入孔11为钢筋插入孔，插头2为钢筋插头。插入孔11的深度在45~100cm之间，钢筋插头插入插入孔11后，采用膨胀混凝土进行填充，以进一步增加空心管桩体的整体稳定性。
19.膨胀水泥浆透过凹槽8渗入周围礁岩，极大提升空心管桩体与礁岩的整体性，提高空心管桩体的承载能力。
20.进一步地，凹槽8包括多列竖列凹槽，每列竖列凹槽包括多个线性布设的凹槽8，多列竖列凹槽绕空心管桩体轴线环形布设；每一列竖列凹槽对应一个注浆通道3。
21.进一步地，注浆通道3为u型注浆通道，u型注浆通道用于将浆液从每列竖列凹槽的最下方向顶部注浆。通过膨胀水泥的膨胀力使水泥砂浆向外扩张，增加桩身与土体边缘的摩檫力和桩侧抗拔力。
22.u型注浆通道的设计目的在于：如果注浆通道3为直通形式，则注浆头不易对每个凹槽8进行注浆，具体地，若注浆头插入直通的底部注浆，则当注浆头提起时会导致注浆不饱满；若注浆头只伸入直通顶部注浆，则上层浆液会堵住注浆通道，可能提前冒浆。因此采用u型注浆通道可以完美避开上述缺陷。
23.进一步地，b桩前端设有凸形嵌入头，凸形嵌入头与嵌入槽10相适配，凸形嵌入头前端设有多个环形布设的插头2，插头2与插入孔11连接后，a桩和b桩的注浆通道3相连通。
24.进一步地，a桩和b桩的内部均为葫芦状腔体1。为葫芦状腔体1中间回填的珊瑚砂，增加整体稳定性和空心管桩体的抗剪强度，提高桩身的摩阻力，节约混凝土材料。
25.进一步地，a桩前端设有脉冲破碎头5。用以破碎较硬的岩石和大块的珊瑚砂，减小桩端阻力。在a桩压入设计土层位置后，可将脉冲破碎头从中间取出，达到回收脉冲破碎头8、减小成本的目的。
26.进一步地，a桩的尾部用于设置一个或多个b桩，相邻两个b桩之间的连接方式与a桩和b桩的连接方式一致。
27.一种珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：将桩机安排就位，将桩机的机架底盘调到水平并固定；步骤二：根据土壤环境，若遇到较硬土体，需提先软化土壤；若不需要软化土壤，则直接进入下一步；步骤三：根据预定的座标控制点，检查并确认空心管桩体位置，在桩位中心打入钢筋头作为标志，同时在钢筋头上涂油漆使标高明显，并撒石灰进行圈定，用直角坐标进行复核；步骤四：将a桩用桩机上的起吊钩吊入机架导向杆内，然后将a桩对准桩位下插；遇到砾石，通过脉冲破碎头5将其处理成碎石运走；下插到预定位置后将脉冲破碎头5从注浆预留孔中提出回收；如果是软质土体可将土体进一步软化后，采用抽吸设备将土体抽出，保留中部岩土体部分，周围形成环状凹槽，再将预制桩插入；步骤五：将膨胀水泥浆液通过注浆通道3注入到凹槽8内，当注浆通道3的另一端开始冒浆时，说明凹槽内的浆液已注满并停止注浆；步骤六：在a桩尾部嵌入槽10中浇灌混凝土，并进行振捣处理，保证嵌入槽10与预留的钢筋孔中的水泥砂浆浇灌密实，再将b桩前端插头2对准插入至a桩上的插入孔11中；通过提前计算插入孔11体积大小，确定膨胀混凝土的用量，确保膨胀混凝土充分进入空心管桩体边壁的凹槽中，从而提升空心管桩体边壁与周围土体的摩檫力与抗拔力；步骤七：空心管桩体组装完成后，往空心管桩体中间空心部位回填珊瑚砂，以增加空心管桩体自身的承载能力、抗折和抗剪性能。
28.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩，包括空心管桩体，其特征在于：空心管桩体包括a桩和b桩，b桩用于设置在a桩尾端；a桩的前端设有螺旋钻头（9），a桩尾部设有嵌入槽（10），嵌入槽（10）内部预留有插入孔（11），b桩的前端设有插头（2），插头（2）与插入孔（11）相适配；a桩和b桩的管壁外表面均设有若干个凹槽（8），a桩和b桩的管壁内部均设有注浆通道（3），注浆通道（3）一端与凹槽（8）连通，注浆通道（3）另一端贯穿于空心管桩体尾部。2.根据权利要求1所述的珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩，其特征在于：凹槽（8）包括多列竖列凹槽，每列竖列凹槽包括多个线性布设的凹槽（8），多列竖列凹槽绕空心管桩体轴线环形布设；每一列竖列凹槽对应一个注浆通道（3）。3.根据权利要求2所述的珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩，其特征在于：注浆通道（3）为u型注浆通道，u型注浆通道用于将浆液从每列竖列凹槽的最下方向顶部注浆。4.根据权利要求3所述的珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩，其特征在于：b桩前端设有凸形嵌入头，凸形嵌入头与嵌入槽（10）相适配，凸形嵌入头前端设有多个环形布设的插头（2），插头（2）与插入孔（11）连接后，a桩和b桩的注浆通道（3）相连通。5.根据权利要求4所述的珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩，其特征在于：u型注浆通道的出口与插入孔（11）为同一个孔。6.根据权利要求1所述的珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩，其特征在于：a桩和b桩的内部均为葫芦状腔体（1）。7.根据权利要求1所述的珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩，其特征在于：a桩前端设有脉冲破碎头（5）。8.根据权利要求1所述的珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩，其特征在于：a桩的尾部用于设置一个或多个b桩，相邻两个b桩之间的连接方式与a桩和b桩的连接方式一致。9.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩的施工方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：将桩机安排就位，将桩机的机架底盘调到水平并固定；步骤二：根据土壤环境，若遇到较硬土体，需提先软化土壤；若不需要软化土壤，则直接进入下一步；步骤三：根据预定的座标控制点，检查并确认空心管桩体位置，在桩位中心打入钢筋头作为标志，同时在钢筋头上涂油漆使标高明显，并撒石灰进行圈定，用直角坐标进行复核；步骤四：将a桩用桩机上的起吊钩吊入机架导向杆内，然后将a桩对准桩位下插；遇到砾石，通过脉冲破碎头（5）将其处理成碎石运走；下插到预定位置后将脉冲破碎头（5）从注浆预留孔中提出回收；如果是软质土体可将土体进一步软化后，采用抽吸设备将土体抽出，保留中部岩土体部分，周围形成环状凹槽，再将预制桩插入；步骤五：将膨胀水泥浆液通过注浆通道（3）注入到凹槽（8）内，当注浆通道（3）的另一端开始冒浆时，说明凹槽内的浆液已注满并停止注浆；步骤六：在a桩尾部嵌入槽（10）中浇灌混凝土，并进行振捣处理，保证嵌入槽（10）与预留的钢筋孔中的水泥砂浆浇灌密实，再将b桩前端插头（2）对准插入至a桩上的插入孔（11）中；通过提前计算插入孔（11）体积大小，确定膨胀混凝土的用量，确保膨胀混凝土充分进
入空心管桩体边壁的凹槽中，从而提升空心管桩体边壁与周围土体的摩檫力与抗拔力；步骤七：空心管桩体组装完成后，往空心管桩体中间空心部位回填珊瑚砂，以增加空心管桩体自身的承载能力、抗折和抗剪性能。
技术总结一种珊瑚砂地基钻进式预制空心管桩及施工方法，包括空心管桩体，其特征在于：空心管桩体包括A桩和B桩，B桩用于设置在A桩尾端；A桩的前端设有螺旋钻头，A桩尾部设有嵌入槽，嵌入槽内部预留有插入孔，B桩的前端设有插头，插头与插入孔相适配；A桩和B桩的管壁外表面均设有若干个凹槽，A桩和B桩的管壁内部均设有注浆通道，注浆通道一端与凹槽连通，注浆通道另一端贯穿于空心管桩体尾部。本发明可解决现有技术中针对珊瑚砂地基承载力不足导致上部建筑发生破坏的难题，在保证桩身强度的条件下，可大幅减小对混凝土材料的使用，降低桩体的造价的同时提高桩体的承载能力。同时提高桩体的承载能力。同时提高桩体的承载能力。
技术研发人员：刘杰 郭东 黎照 王昊坤 王建平 杨雨
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
