CN102011399A

CN102011399A - 一种基于phc桩的多重高喷扩底桩施工方法

Info

Publication number: CN102011399A
Application number: CN 201010533421
Authority: CN
Inventors: 任连伟; 刘希亮; 李建委; 王光勇; 王欣
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: CN102011399B

Abstract

本发明公开了一种基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，包括以下步骤：先将PHC桩静压至土层设计深度，然后多重高压旋喷钻杆通过PHC桩中空部位钻至PHC桩底部以下深度，在PHC桩底部进行多重管法施工，形成一个比PHC桩直径大符合设计要求的扩大头空洞，然后充填所述扩大头空洞，形成扩大头。经济效益明显，与获得相同承载力的其它桩型相比，基于PHC桩的多重高喷扩底桩具有明显的经济优势。

Description

一种基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法

技术领域

本发明涉及一种桩基的施工方法，特别涉及一种基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法。

背景技术

随着现代经济的发展、社会的进步，建筑的规模不断扩大，地基处理的深度也不断加大，桩基作为一种深基础，其采用率也不断提高。据不完全统计，我国每年桩用量在几百万根以上甚至更多，桩基工程占一般土建工程造价的20％-30％，软土地区的地基处理所占比例更高。我国软土分布很广，渤海湾、黄河三角洲、长江三角洲、珠江三角洲等沿海地区都存在着许多复杂的软土地基。在软土地基上修建多高层建筑、工业与民用建筑时，一般都要采用桩基础。桩基础一般都要穿过较软弱的土层，以土质较好的土层作为桩端持力层。扩底桩能充分利用桩侧摩阻力和桩端阻力，因而具有较高的承载力，在各种建筑物基础中应用广泛。

在本发明之前，高强预应力混凝土管桩(简称PHC桩)，是采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压、1800℃左右的蒸汽养护，制成一种空心圆筒型混疑土预制构件，直径从300mm～800mm，壁厚从70mm～130mm，混凝土强度等级≥C80，在实际工程施工中，一般桩长20～30m。它具有承载力大，施工周期短、单位承载力造价低、成桩质量较好等优势，特别是随着新型静力压桩机械的投入使用，无噪音、无振动和无油烟等无环境污染的静压施工法得到较快发展，在中东部软土地区，特别是渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲软土地区桩基中得到广泛应用，多用于多高层建筑以及工业与民用建筑低承台桩基础，铁路、公路与桥梁、港口、码头、水利、市政及大型设备等工程基础。PHC桩是一种刚性桩，但在软土地区使用时，特别是沿海地区，往往也要穿过较厚的淤泥层，桩侧摩阻力偏低，再加上桩端土体压缩模量偏小，PHC桩往往因沉降过大而失去承载能力，不能充分发挥自身强度高的优势，承载能力有限，因此其应用范围受到限制。

多重管法首先需要在地面钻一个导孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动的旋转超高压力水射流(压力约40MPa)，切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土、砂和砾石成为泥浆后，立即用真空泵从多重管中抽出。如此反复地冲击和抽吸，便在地层中形成一个较大的空洞。安装在喷嘴附近的超声波传感器可以及时测出空间的直径和形状，地面电脑接受信号后绘出空洞的图形，当空洞的形状、大小和高低符合设计要求后，立即通过多重管充填穴洞。根据工程要求可选用浆液、砂浆、砾石等材料进行填充，也可以用建筑废弃料(如混凝土碎料、砖碎料)进行填充，废弃料再利用，达到节约型设计的目的。于是在地层中形成一个大直径的柱状固结体。另外，可做到智能化管理，施工人员完全掌握固结体的直径和质量。但多重管高压旋喷桩本身强度有限，常因自身强度不足而发生破坏，应用有局限。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，充分利用PHC自身强度高、多重管法施工的扩大头形状和质量可控的特点以及扩底桩承载力高的优点，开发一种基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法。

本发明的技术方案是：

一种基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，包括以下步骤：先将PHC桩静压至土层设计深度，然后多重高压旋喷钻杆通过PHC桩中空部位钻至PHC桩底部以下深度，在PHC桩底部进行多重管法施工，形成一个比PHC桩直径大符合设计要求的扩大头空洞，然后充填所述扩大头空洞，形成扩大头。

所述的基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，扩大头空洞采用用浆液、砂浆、混凝土碎料、砖碎料之一或其任一混合进行充填。

所述的基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，所述扩大头为上小下大的锅底圆台形。

所述的基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，设PHC桩外直径为d_p，扩大头顶部直径为D_k1，底部直径为D_k2，则：

1)1d_p≤D_k1≤1.5d_p，2d_p≤D_k2≤3d_p；

2)扩大头取芯试样无侧限抗压强度q_u≥2.0MPa；

3)d_p≥500mm。

所述的基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，PHC桩穿透了软弱土层，所述扩大头位于土质较好的桩端持力层。

本发明的优点和效果在于：

(1)PHC桩和多重管高压旋喷施工技术都很成熟，应用非常广泛，将两者结合起来形成新的桩型，不存在技术上的困难；

(2)多重高压旋喷施工技术利用底部超声波传感器可以及时测出空间的直径和形状，保证扩大头空洞的形状、大小和高低符合设计要求；

(3)施工人员通过地面电脑可做到智能化管理，完全掌握固结体的直径和质量，保证扩大头形状和质量都满足设计要求；

(4)不仅可以用浆液、砂浆、砾石通过多重管充填扩大头穴洞，还可以用混凝土碎块、砖碎块联合水泥浆一并充填，不仅可以达到废弃物再利用的目的，还可以很好的提高扩大头本身的强度；

(5)多重管法施工桩端扩大头使PHC桩桩端土层强度大大增强，大幅度提高PHC桩的桩端阻力，由于PHC桩自身强度高(C80以上)，不会因为承载力高而发生桩身破坏，这样可充分发挥PHC桩桩身强度高的优势，充分结合PHC桩身强度高和桩端阻力大的优势，使桩顶荷载有效地传递到桩端土层，减小桩顶沉降和提高承载力效果明显；

(6)PHC管桩中间是空心的，拿500mm直径的PHC管桩来说，有300mm以上直径的空心，这样给多重管施工带来很大的方便，降低多重管施工难度；

(7)经济效益明显，与获得相同承载力的其它桩型相比，基于PHC桩的多重高喷扩底桩具有明显的经济优势。

本发明的适用范围：1)PHC管桩承载力不能很好的满足设计要求的基础工程，可以用本发明扩底桩进行相关的设计；2)可广泛应用于小高层建筑、高等级公路、大型油罐区等基础设计中；3)特别适合淤泥质土层比较厚的沿海地区，在这些地区，选择强度比较高的特别是砂质土层作为桩端持力层，然后进行多重管高压旋喷扩底施工，这样就可以充分利用较大桩端阻的优势，而减小或去除桩侧摩阻力小的劣势，从而也可以达到或超过承载力设计要求。

附图说明

图1——PHC桩静压至土层设计深度；

图2——多重高压旋喷钻杆钻至PHC桩桩底土层；

图3——多重管反复冲击和抽吸，形成设计要求的空洞；

图4——充填穴洞，形成扩大头；

图5——静压PHC桩20cm左右；

图6——本发明基于PHC桩的多重高喷扩底桩。

1-PHC桩；

2-桩周软弱土层；

3-桩芯土；

4-桩底土；

5-多重高压旋喷钻杆；

6-扩大头空洞；

7-扩大头

8-桩端持力层。

具体实施方式

如图1～图6所示，一种基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，其主要技术步骤如下：

(1)静压PHC桩1至设计深度。PHC桩1的施工技术已较很成熟，特别是随着新型静力压桩机械的投入使用，无噪音、无振动和无油烟等无环境污染的静压施工法得到较快发展。

(2)多重高压旋喷钻杆5钻至PHC桩1底部土层。PHC桩1施工完后，多重高压旋喷钻机就位，多重钻杆5通过PHC桩1中空部位钻至PHC桩底部土层。

(3)扩大头空洞6的施工。多重钻杆5在PHC桩1底部一定深度土层内上下往复冲击和抽吸，形成比PHC桩1直径大的符合设计要求的空洞6。

(4)多重高压旋喷钻杆5充填扩大头空洞6形成扩大头7。浆液、砂浆、砾石或建筑废弃料通过多重高压旋喷钻杆5充填空洞6，形成梯形状上小下大圆柱形扩大头7，形成类似独立基础上小下大的合理受力的结构体系。

(5)拔出多重高压旋喷钻杆5。PHC桩1底部土层水泥土扩大头7施工完后，上拔多重钻杆5，使其拔出。

(6)静压PHC桩1沉入20cm左右。这样水泥土扩大头部分7和PHC桩1有效结合在一起形成整体，此时基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工完成。

PHC桩1位于软弱土层2中，其外壁与土层接触，提供侧摩阻力，扩大头部分7位于土质较好的桩端持力层8，提供较大的桩端阻力。这种基于PHC桩1的多重高喷扩底桩承载力由侧摩阻力和桩端阻力组成，共同承担上部荷载。由于扩大头部分7具有较大的底面积和较高的抗压强度，再加上PHC桩1自身的强度较高，这样就是可以有效地把桩顶荷载传递给桩端土持力层8，桩端阻力得到充分发挥，荷载主要由桩端阻力承担。因此，基于PHC桩的多重高喷扩底桩是一种能充分发挥桩端阻力和提高承载力的优越桩型。

设PHC桩外直径为d_p，扩大头顶部直径为D_k1，底部直径为D_k2，基于PHC桩多重高喷扩底桩应满足以下技术指标：

1)1d_p≤D_k1≤1.5d_p，2d_p≤D_k2≤3d_p；

2)扩大头取芯试样无侧限抗压强度q_u≥2.0MPa；

3)d_p≥500mm。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，包括以下步骤：先将PHC桩静压至土层设计深度，然后多重高压旋喷钻杆通过PHC桩中空部位钻至PHC桩底部以下深度，在PHC桩底部进行多重管法施工，形成一个比PHC桩直径大符合设计要求的空洞，然后充填所述扩大头空洞，形成扩大头。

2.根据权利要求1所述的基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，其特征在于，扩大头空洞采用浆液、砂浆、混凝土碎料、砖碎料之一或其任一混合进行充填。

3.根据权利要求1所述的基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，其特征在于，所述扩大头为上小下大的锅底圆台形。

4.根据权利要求3所述的基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，其特征在于，设PHC桩外直径为d_p，扩大头顶部直径为D_k1，底部直径为D_k2，则：

1)1d_p≤D_k1≤1.5d_p，2d_p≤D_k2≤3d_p；

2)扩大头取芯试样无侧限抗压强度q_u≥2.0MPa；

3)d_p≥500mm。

5.根据权利要求1至4任一所述的基于PHC桩的多重高喷扩底桩施工方法，其特征在于，PHC桩穿透了软弱土层，所述扩大头位于土质较好的桩端持力层。