CN101200891A - 扭入式预制桩尖与现浇砼桩身复合型桩体及制作方法 - Google Patents

Abstract

一种扭入式预制桩尖与现浇砼桩身的复合型桩体及制作方法，其复合型桩体包括预制桩尖(F)和现浇砼桩身(H)两部分；预制桩尖(F)包括传递连接柄、桩尖体、螺旋钻进齿、钻进尖，现浇砼桩身(H)由钻机钻进的孔位向上提拔钻杆的同时灌注的混凝土构成。其制作方法是在所要打桩的桩位进行引孔，将钻机就位，利用钻机的副卷扬将预制桩尖吊入引孔中，然后将钻杆下端套入传递连接柄上，调整钻杆开始钻进；当钻进至设计标高时，停止钻进；通过钻杆内部的混凝土灌注通道开始灌注混凝土，同时往上提拔钻杆，此时钻杆与预制桩尖脱离，预制桩尖留在设计标高处的地层中；当钻杆完全脱离地面，混凝土灌注完毕。

Description

扭入式预制桩尖与现浇砼桩身复合型桩体及制作方法

技术领域：

本发明涉及建筑领域内地基与基础工程中的桩体，尤其是一种扭入式预制桩尖与现浇砼桩身复合型桩体及制作方法。

背景技术：

在建筑工程施工中，地基作为建筑物的根基，起到将建筑物上部荷载传递到持力层的作用。目前，桩基施工按成桩方式可分为灌注桩和预制桩。灌注桩施工工艺通常采用先成孔，再灌注混凝土的做法，但是这种做法比较繁琐，施工周期长，现场污染较大；若是大直径灌注桩其劣势主要表现在桩体受力形式上，无论摩擦端承桩还是端承摩擦桩，都是依靠桩侧和桩端共同受力，传统的机械成孔在提出钻具后，在刚刚成型的孔底不可避免的留有大量的浮土(干作业)或者淤泥(湿作业)，换言之，就是桩体与持力层无法真正的融为一体；这样的结果就导致侧阻力和端阻力不能同时发挥，往往是端阻力还没有来得及充分发挥，桩体就已经因沉降量超过标准而破坏；设计人员在计算桩端受力时采取折减甚至不计取的方式来考虑；在同样的荷载作用下需要增加桩长、桩数或采用桩底压浆的方法来满足受力要求，造成大幅增加工程成本。预制桩常见的施工方法是靠静压力或者打击力送入土层；打击送桩由于具有噪声、振动等污染，且造价很高，现在在城市已很少采用。这两种施工方法共同的缺点是在沉桩过程中一旦遇到较厚的砂层、砾石层等较坚硬的地层就无法到达持力层，在地质复杂的地区无法得到广泛的应用。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种扭入式预制桩尖与现浇砼桩身复合型桩体及制作方法，可充分利用桩端承载力，实施方便，工作效率高，同时又能够针对多种地层，而且受力情况好，施工成本低。

本发明的技术方案是：所述的一种扭入式预制桩尖与现浇砼桩身的复合型桩体，其复合型桩体包括预制桩尖F和现浇砼桩身H两部分；预制桩尖F包括传递连接柄、桩尖体、螺旋钻进齿、钻进尖；桩尖体的上端与传递连接柄连接，桩尖体的下端与钻进尖连接；现浇砼桩身H由钻机钻进的孔位向上提拔钻杆的同时灌注的混凝土构成。

所述的传递连接柄分为键传递和多边形传递方式；采用键传递的方式其结构是桩尖体的上部长度为200～1000mm的圆柱体，在其周围分布2～9根传递键条；采用多边形传递的方式其结构是桩尖体的上部长度为200～1000mm的多边体，该多边体的边数为3～8个。

所述的桩尖体可以是圆柱体或多边形体，根据复合型桩体的大小不同可选择长度为500mm～4000mm之间。

所述的桩尖体的圆柱体或多边形体的外表面由下自上围绕着螺旋钻进齿，在最下部的1/3螺距的钻进齿其高度是从零到预定尺高逐渐变化的，其余部分的螺旋钻进齿为预定高度。

所述的预制桩尖F可分为砼预制桩尖、钢预制桩尖、以及能够满足力学性能和使用要求的复合型材料。

扭入式预制桩尖与现浇砼桩身复合型桩体及制作方法，首先在所要打桩的桩位进行引孔，然后将钻机就位，利用钻机的副卷扬将预制桩尖F吊入引孔中，然后将钻杆下端套入传递连接柄上，调整钻杆到最佳钻进位置，开始钻进；当钻进至设计标高时，停止钻进；通过钻杆内部的混凝土灌注通道开始灌注混凝土，同时往上提拔钻杆，此时钻杆与预制桩尖F脱离，预制桩尖F留在设计标高处的地层中；当钻杆完全脱离地面，混凝土灌注完毕。

上述的引孔的直径略大于预制桩尖F的螺旋钻进齿的最大外径，引孔深度大于2/3预制桩尖F的长度且小于等于预制桩尖F的长度。

本发明下部为预制高强度桩尖、上部为现浇混凝土桩身的改良桩体。该复合型桩体可通过依靠大扭矩钻机将预制高强度桩尖快速钻入持力层，提钻过程中同步灌注混凝土桩身来实现。本发明采用扭入式预制高强度桩尖，可扭入风化岩、卵石等坚硬底层；该桩体为混凝土现浇桩身，能够实现快速浇注且能够与桩尖有效的结合为一个整体；该桩体的桩尖部分与持力层有效的结合为一个整体，且不产生挠动、缝隙等，能够充分利用桩端承载力，大幅提升单桩承载力，节约成本。本发明是一种成本低，适用地层广，工作效率高，可充分利用桩端承载力的复合型桩体。

附图说明：

图1是本发明的预制桩尖结构示意图；

图2是图1的俯视放大示意图；

图3是本发明的预制桩尖的另一种结构示意图；

图4是图3的俯视放大示意图；

图5是本发明的复合型桩体的结构示意图。

具体实施方式：

如图1、2、3、4、5所示，本发明是一种新型的复合型桩体，包括预制桩尖F和现浇桩身H两部分；其中，预制桩尖F由钻进尖4、桩尖体2、传递连接柄1等部分组成。图1、图3为本发明的预制桩尖的两种结构形式，其区别主要在于与钻杆相连接的部分形式的不同，但都是起到了连接并传递扭矩的作用。图2和图4是通过俯视放大图表示图1与图3的区别。

预制桩尖F的桩尖体2上端连接传递连接柄1，桩尖体2的下端连接钻进尖4。传递连接柄1部分具有传递扭矩的特征，具体分为键传递和多边形传递：如图2中采用键传递的方式其结构是桩尖体的上部长度为200～1000mm的圆柱体，在其周围分布2～9根传递键条5；如图4中采用多边形传递的方式其结构是桩尖体的上部长度为200～1000mm的多边体6，该多边体的边数为3～8个，图4中采用的是边数为4个的多边体6。桩尖体2可以是圆柱体或多边形体，根据复合型桩体的大小不同可选择长度为500mm～4000mm之间；在圆柱体或多边形体的外表面由下自上围绕着螺旋钻进齿3，在最下部的1/3螺距的钻进齿其高度是从零到预定尺高逐渐变化的，其余部分的螺旋钻进齿为预定高度，这样做是为了减小钻进阻力，便于钻进。

预制桩尖F可分为砼预制桩尖、钢预制桩尖、以及能够满足力学性能和使用要求的复合型材料。

预制桩尖F预先制作好后，将钻机就位，驱动钻杆与预制桩尖F的传递连接柄1相连接；连接的驱动钻杆，其外径要等于或者略大于预制桩尖F的最大外径；钻杆本身可以作为多节相连的结构，以便达到更深的钻进要求。钻进时，钻杆与预制桩尖一同下压钻进至设计标高，同时灌注混凝土并向上提拔钻杆至地面，则预制桩尖留在预定钻深处，与后来灌注的混凝土即现浇砼桩身H构成复合型桩体(见图5)。

在具体的实施过程中，是通过大扭矩的钻机，将其钻杆部分进行改进或者替换为符合本发明使用的专用钻杆，该钻杆能够很好的与本发明的预制桩尖有效的结合，而且在钻杆的内部为混凝土灌注通道，在提钻的过程中同步灌注混凝土，与预制桩尖有效的结合，并可在混凝土灌注完成后用送笼器将钢筋笼送入预定深度。另外在大扭矩钻机上增加传感控制原件，使得钻进过程时的下压的速度与钻进时的旋转速度保持一定的比率有效钻进。下面说明本发明的制作方法：

首先在所要打桩的桩位进行引孔(引孔的目的在于时放入所引孔内的预制桩尖的垂直度，从而保证很好的钻进垂直度)，引孔的直径略大于预制桩尖螺旋钻进齿3的最大外径，引孔深度大于2/3预制桩尖的长度且小于等于预制桩尖的长度。然后将钻机就位，利用钻机的副卷扬将预制桩尖吊入引孔中，然后将钻杆(改进后的钻杆或专用钻杆)下端套入传递柄1上，调整钻杆到最佳钻进位置，开始钻进。此时同步系统能够保证转速与下压钻进速度的统一，由于有了足够下压力和扭矩，从而保证了预制桩尖的快速的钻进，当钻进至设计标高时，停止钻进。通过钻杆内部的混凝土灌注通道开始灌注混凝土，同时往上提拔钻杆，此时钻杆与预制桩尖脱离，预制桩尖留在设计标高处的地层中。当钻杆完全脱离地面，混凝土灌注完毕后，即完成一个工作循环，将钻机移至下一个孔位，进行下一个孔位的钻进。根据需要也可插入钢筋笼，形成钢筋混凝土桩体。

在钻进过程中有可能设计钻深比较深，现有钻杆长度不能够达到钻进深度时，可采用加长节的做法。具体的做法是，再钻进的过程中，当钻杆从上至下整个钻进到地层中时(此时钻杆与驱动钻杆的动力头连接处还处于地表的上方)，还没有达到设计标高时，此时，将动力头与钻杆的连接处拆开，然后提升动力头调整钻机将加长节的一端与动力头相连接，另一端与钻杆相连接，然后继续钻进至设计标高。其余工序与上述相同。

Claims (7)

1.一种扭入式预制桩尖与现浇砼桩身的复合型桩体，其特征在于：其复合型桩体包括预制桩尖(F)和现浇砼桩身(H)两部分；预制桩尖(F)包括传递连接柄(1)、桩尖体(2)、螺旋钻进齿(3)、钻进尖(4)；桩尖体(2)的上端与传递连接柄(1)连接，桩尖体(2)的下端与钻进尖(4)连接；现浇砼桩身H由钻机钻进的孔位向上提拔钻杆的同时灌注的混凝土构成。

2.根据权利要求1所述的扭入式预制桩尖与现浇砼桩身的复合型桩体，其特征在于：所述的传递连接柄(1)分为键传递和多边形传递方式；采用键传递的方式其结构是桩尖体的上部长度为200～1000mm的圆柱体，在其周围分布2～9根传递键条(5)；采用多边形传递的方式其结构是桩尖体的上部长度为200～1000mm的多边体(6)，该多边体的边数为3～8个。

3.根据权利要求1所述的扭入式预制桩尖与现浇砼桩身的复合型桩体，其特征在于：所述的桩尖体(2)可以是圆柱体或多边形体，根据复合型桩体的大小不同可选择长度为500mm～4000mm之间。

4.根据权利要求3所述的扭入式预制桩尖与现浇砼桩身的复合型桩体，其特征在于：所述的桩尖体(2)的圆柱体或多边形体的外表面由下自上围绕着螺旋钻进齿(3)，在最下部的1/3螺距的钻进齿其高度是从零到预定尺高逐渐变化的，其余部分的螺旋钻进齿为预定高度。

5.根据权利要求1所述的扭入式预制桩尖与现浇砼桩身的复合型桩体，其特征在于：所述的预制桩尖(F)可分为砼预制桩尖、钢预制桩尖、以及能够满足力学性能和使用要求的复合型材料。

6.一种扭入式预制桩尖与现浇砼桩身的复合型桩体的制作方法，其特征在于：首先在所要打桩的桩位进行引孔，然后将钻机就位，利用钻机的副卷扬将预制桩尖(F)吊入引孔中，然后将钻杆下端套入传递连接柄(1)上，调整钻杆到最佳钻进位置，开始钻进；当钻进至设计标高时，停止钻进；通过钻杆内部的混凝土灌注通道开始灌注混凝土，同时往上提拔钻杆，此时钻杆与预制桩尖(F)脱离，预制桩尖(F)留在设计标高处的地层中；当钻杆完全脱离地面，混凝土灌注完毕。

7.根据根据权利要求6所述的扭入式预制桩尖与现浇砼桩身的复合型桩体的制作方法，其特征在于：所述的引孔的直径略大于预制桩尖(F)的螺旋钻进齿(3)的最大外径，引孔深度大于2/3预制桩尖(F)的长度且小于等于预制桩尖(F)的长度。

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