CN102312426A - 旋转钻进预制复合桩及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转钻进预制复合桩及其施工方法，属于建筑地基构件技术领域，包括桩体和桩尖，所述桩尖为锥形，所述桩体外表面上设置有与其水平横断面成锐角的叶片，所述叶片至少为一片，所述叶片为螺旋状、扇叶形或犁刀形，其在桩体外表面沿其轴向连续或断续分布，所述桩体外表面上间隔设置螺旋板，所述螺旋板连续或断续设置在桩体外表面360度范围内。本发明通过在桩体外表面设置螺旋板，并在桩体外灌注外包浆料和在其内灌注内芯浆料，形成了扩大头式预制复合桩，大大提高了桩的承载能力，扩大了预制桩的应用范围。具有适用性强，施工效率高，绿色环保等优点，可应用于工业与民用建筑、市政、道桥、铁路、水利、矿山、港口等工程领域的地基基础。

Description

旋转钻进预制复合桩及其施工方法
技术领域
 本发明涉及一种预制桩及其施工方法，特别是一种旋转钻进的预制桩及其施工方法。
背景技术
为了确保建（构）筑物安全和正常使用，结构设计都要考虑地基土承载力及其变形特征，在地基承载力或沉降变形不满足设计要求的情况下，需进行地基人工加固。桩基础作为其中一种人工加固手段，应用广泛。尤其在设计要求（如单桩承载力较大、施工质量易于控制、水平桩或斜桩，以及基桩同时受到竖向压力、竖向上拔力和水平荷载等）、施工条件要求日益苛刻（如施工工期短、施工场地狭小、低噪音不扰民、没有或较少弃土等）的情况下，以及在绿色环保的大趋势下，需要一种承载力相对较大、成桩角度多样化、施工机械化、施工机械灵活、施工方便快捷、工期短、绿色环保等优点的桩基型式。
同时，目前以现场灌注混凝土护坡桩支护型式的基坑工程，由于钻进速度、桩体养护等因素，施工工期一般都要求较长，如此往往会制约本工程的总工期，因此需要一种施工方便快捷、桩体预制、能迅速投入使用的支护构件来弥补现场灌注混凝土护坡桩的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转钻进预制复合桩，要解决现有预制桩承载力小，施工进度慢，施工不灵活的技术问题以及成桩角度受限，施工不环保的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旋转钻进预制复合桩，包括桩体和桩尖，所述桩尖为锥形，所述桩体外表面上设置有与其水平横断面成锐角的叶片，所述叶片至少为一片。
所述叶片为螺旋状、扇叶形或犁刀形，其在桩体外表面沿其轴向连续分布或间断分布，其外径为50mm～2500mm，厚度为5mm～500mm。
所述桩体由桩体单元续接而成，所述桩体单元的一个端面或两个端面上同时设置有连接件，其中最底端桩体单元的底端与桩尖连接，所述连接件为法兰盘、套筒、正反扣、内六方、花键、销键、焊缝或以上任意两者的组合。
所述桩体为空心钢管或钢筋混凝土预制管，其截面为圆环形或中空多边形。
所述桩体和/或桩尖上开设有注浆孔或无注浆孔。
所述桩尖外表面设置有破土装置。
所述破土装置为直肋条、弧形肋条或螺旋肋条。
所述桩体外灌注有外包浆料、桩体内灌注有内芯浆料或以上两者组合。
所述的旋转钻进预制复合桩的施工方法，步骤如下：
步骤一，根据结构设计要求的荷载、工程地质条件的要求进行旋转钻进预制复合桩的理论设计；
步骤二，根据理论设计结构进行旋转钻进预制复合桩各个构件加工，并将第一节桩体单元与桩尖连接为一体；
步骤三，将第一节桩体单元的连接件与动力设备连接；
步骤四，启动动力设备，在动力设备的牵引下将第一节桩体单元旋转钻进土层中，当第一节桩体单元顶端接近地面时，通过连接件将第二节桩体单元续接到第一节桩体单元顶面，并启动动力设备继续旋进；
步骤五，重复上述步骤三和步骤四，直至桩尖到达设计深度。
所述步骤五之后，旋转钻进预制复合桩外的土体内压力灌注外包浆料或/和在其内灌注内芯浆料，上述操作分别或同时进行。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明通过在桩体外表面设置叶片，并在桩体外灌注外包浆料和在其内灌注内芯浆料，形成了扩大头式复合预制桩，大大提高了桩的承载能力，扩大了预制桩的应用范围。
本发明通过在桩尖上设置破土装置，提高了桩旋进的速度，提高了施工效率。
本发明所述旋转钻进预制复合桩各个构件均可分别同时预制后组合，降低了预制桩的生产周期，从而减少了工程的总的施工工期，提高了生产效率。
本发明所述旋转钻进预制复合桩可根据具体的地质条件和上部荷载进行灵活设计和选择，适用性强。
本发明在施工过程中，可竖直施工，水平施工或斜向施工，增加了成桩角度的多样性，扩大了预制桩的使用范围。
本发明在施工过程无泥浆，无弃土，噪音低，改善了施工环境，符合绿色环保的新型施工理念。
本发明可广泛应用于工业与民用建筑、市政、道桥、铁路、水利、矿山、港口等工程领域的地基基础。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明结构示意图。
图2是图1A-A处剖面图实施例一。
图3是图1A-A处剖面图实施例二。
图4是图1A-A处剖面图实施例三。
图5是叶片实施例一。
图6是图5俯视图。
图7是叶片实施例二。
图8是图7俯视图。
图9是叶片实施例三。
图10是叶片实施例四。
图11是叶片实施例五。
图12是叶片实施例六。
图13是叶片实施例七。
图14是桩尖部分详图。
图15是图9B-B处剖面图。
图16是连接件详图。
图17是图11C-C图。
图18是桩体内外均注浆的示意图。
图19是破土装置实施例一。
图20是破土装置实施例二。
图21是破土装置实施例三。
附图标记：1－桩体单元、2－叶片、3－桩尖、4－注浆孔、5－连接件、6－破土装置、6.1－直肋条、6.2－弧形肋条、6.3－螺旋肋条、7－内芯浆料、8－外包浆料、9－捣土装置。
具体实施方式
实施例一参见图1、图2～图13所示，一种旋转钻进预制复合桩，包括桩体和桩尖，所述桩体由桩体单元1续接而成，所述桩体单元1的一个端面或两个端面上同时设置有连接件5，其中最底端桩体单元的底端与桩尖3连接，所述桩尖3为锥形，所述桩体外表面上设置有与其水平横断面成锐角（参见图11所示）的叶片，所述叶片至少为一片。所述叶片2为螺旋状、扇叶形或犁刀形，其在桩体外表面沿其轴向连续或间断分布，其外径为50mm～2500mm，厚度为5mm～500mm。参见图5～图8。图5和图6为五块扇叶形叶片呈螺旋状分布，图7和图8为三块扇叶形叶片呈螺旋分布。所述叶片的外径为50mm～1000mm，板厚10mm～50mm。所述连接件还可为套筒、正反扣、内六方、内花键、焊缝或以上任意两者的组合。图9为所述叶片为单个螺旋型叶片在桩体单元上间隔分布，连接件为法兰盘，在低端桩体单元的法兰盘底面设置有捣土装置9；图10与图9不同的是所述叶片为两片犁刀形螺旋分布形成；图11与图10不同的是所述叶片为两片犁刀型在同一平面对称分布，并相互迭合而成；图12与图11不同的是所述叶片为两片扇叶形在同一平面对称分布，并相互迭合而成；图13与图12不同的是所述叶片为单片螺旋型叶片且一个桩体单元仅分布一个叶片；图16、图17和所示为连接件详图，其中图16和图17为法兰盘、其外径50mm～1000mm，厚10mm～30mm，法兰盘内径与空心钢管桩体内径相同，连接件与最底端桩体单元之间连接形式为焊接或机械连接。
所述桩体为空心钢管或钢筋混凝土预制管，其截面为圆环形或中空多边形。所述桩体的外径为32mm~630mm，壁厚2.5mm~32mm。参见图2～图4，图2所示为空心圆形，图3所示为空心正六边形，图4所示为空心正八边形。所述桩体和/或桩尖3上开设有注浆孔4。所述注浆孔4为圆形、方形、多边形或梅花形。
所述桩体外灌注有外包浆料8、桩体内灌注有内芯浆料7或以上两者组合。参见图13所示，所述浆料为特制水泥浆、水泥+外加剂、混凝土或者钢筋混凝土。所述桩尖外表面间隔设置有破土装置6。参见图14和图15，所述桩尖为钢质材料加工而成的尖头为圆锥或棱锥，当桩尖为圆锥时，需要设置破土装置，所述破土装置为钢质材料加工而成的；尖头与破土装置之间连接形式为焊接或机械连接。所述破土装置6为直肋条6.1参见图21、弧形肋条6.2参见图19或螺旋肋条6.3参见图20。
所述的旋转钻进预制复合桩的施工方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一，根据结构设计要求的荷载、工程地质条件的要求进行旋转钻进预制复合桩的理论设计；
步骤二，根据理论设计结构进行旋转钻进预制复合桩各个构件加工，并将第一节桩体单元与桩尖连接为一体；
步骤三，将第一节桩体单元的连接件与动力设备连接；
步骤四，启动动力设备，在动力设备的牵引下将第一节桩体单元旋转钻进土层中，当第一节桩体单元顶端接近地面时，通过连接件将第二节桩体单元续接到第一节桩体单元顶面，并启动动力设备继续旋进；所述当第一节桩体单元顶端接近地面时，可根据实际安装方便具体确定
步骤五，重复上述步骤三和步骤四，直至桩尖到达设计深度。可通过扭矩控制设计深度。
所述步骤五之后，旋转钻进预制复合桩外的土体内压力灌注外包浆料或/和在其内灌注内芯浆料，上述操作分别或同时进行。

Claims (10)

1.一种旋转钻进预制复合桩，包括桩体和桩尖，所述桩尖（3）为锥形，所述桩体外表面上设置有与其水平横断面成锐角的叶片（2），所述叶片（2）至少为一片。
2.根据权利要求1所述的旋转钻进预制复合桩，其特征在于：所述叶片（2）为螺旋状、扇叶形或犁刀形，其在桩体外表面沿其轴向连续分布或间断分布，其外径为50mm～2500mm，厚度为5mm～500mm。
3.根据权利要求1所述的旋转钻进预制复合桩，其特征在于：所述桩体由桩体单元（1）续接而成，其特征在于：所述桩体单元（1）的一个端面或两个端面上同时设置有连接件（5），其中最底端桩体单元的底端与桩尖（3）连接，所述连接件为法兰盘、套筒、正反扣、内六方、花键、销键、焊缝或以上任意两者的组合。
4.根据权利要求1所述的旋转钻进预制复合桩，其特征在于：所述桩体为空心钢管或钢筋混凝土预制管，其截面为圆环形或中空多边形。
5.根据权利要求1所述的旋转钻进预制复合桩，其特征在于：所述桩体和/或桩尖（3）上开设有注浆孔（4）或无注浆孔。
6.根据权利要求1所述的旋转钻进预制复合桩，其特征在于：所述桩尖外表面设置有破土装置（6）。
7.根据权利要求1所述的旋转钻进预制复合桩，其特征在于：所述破土装置（6）为直肋条（6.1）、弧形肋条（6.2）或螺旋肋条（6.3）。
8.根据权利要求1所述的旋转钻进预制复合桩，其特征在于：所述桩体外灌注有外包浆料（8）、桩体内灌注有内芯浆料（7）或以上两者组合。
9.一种上述权利要求1～8所述的旋转钻进预制复合桩的施工方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一，根据结构设计要求的荷载、工程地质条件的要求进行旋转钻进预制复合桩的理论设计；
步骤二，根据理论设计结构进行旋转钻进预制复合桩各个构件加工，并将第一节桩体单元与桩尖连接为一体；
步骤三，将第一节桩体单元的连接件与动力设备连接；
步骤四，启动动力设备，在动力设备的牵引下将第一节桩体单元旋转钻进土层中，当第一节桩体单元顶端接近地面时，通过连接件将第二节桩体单元续接到第一节桩体单元顶面，并启动动力设备继续旋进，采用法兰连接时，加设破土叶片，与前述叶片的倾斜角度相同；
步骤五，重复上述步骤三和步骤四，直至桩尖到达设计深度。
10.根据权利要求9所述的旋转钻进预制复合桩的施工方法，其特征在于：所述步骤五之后，旋转钻进预制复合桩外的土体内压力灌注外包浆料或/和在其内灌注内芯浆料，上述操作分别或同时进行。
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