CN103526745A - 钢筋混凝土桩焊接工艺及钢筋混凝土桩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桩端在岩层(或砂卵石层)中的钢筋混凝土桩焊接工艺。本发明一种钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于包括下列步骤：a.用泥浆护壁钻机成孔，钻到设计深度后清除沉渣；b.压灌混凝土到设定标高；c.在泥浆和混凝土中安装钢筋笼；d.继续压灌混凝土到钢筋混凝土桩的设计标高。本发明还提供一种钢筋混凝土桩，包括桩身和桩端，桩端嵌入岩层或砂卵石层中，桩端底部的桩底呈倒锥台形。本发明能够将桩孔底部的“软垫”清除干净，并且使桩端和岩层(或砂卵石层)焊接在一起，提高了单桩的承载力40%以上，如果将桩端做成倒锥台形，效果更佳，如果桩端落在砂卵石层中，可以提高单桩承载力2-3倍，采用此工艺施工单桩变形很小。

Description

钢筋混凝土桩焊接工艺及钢筋混凝土桩

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土桩，特别是涉及一种桩端在岩层或砂卵石层中的钢筋混凝土桩焊接工艺及钢筋混凝土桩。

背景技术

在改革开放的浪潮中建筑业有了飞速发展，建筑越来越高，地基越来越深，建筑业对地基的工程的设计施工有了更高的要求，因此混凝土桩在高层建筑、桥梁、港口等建筑工程中越来越广泛应用，当前大直径泥浆护壁钻孔灌注桩在施工方法上，存在的主要问题是：在下钢筋笼过程中时间较长，使浮游在泥浆中的细颗粒沉积到桩孔底，同时在安装钢筋笼过程中与开挖的孔壁之间摩擦而塌落的堆积土、砂等需要二次清孔，而下钢筋笼后很难清除，只能直接灌注混凝土，所以会在桩端持力层和浇注的混凝土之间形成“软垫”，国内外采用各种方法均很难清干净，它即降低桩的承载力，沉降变形大，又使桩身混凝土质量恶化。

当钢筋混凝土桩单桩轴心受压时，桩身单桩能够承受的最大承载力采用桩端岩石承载力与桩身钢筋混凝土承载力中较小的一个，如果钢筋混凝土桩单桩的桩端岩石承载力小于桩身钢筋混凝土承载力，则需要计算桩端岩石的垂直承载力，才能够得到桩身单桩能够承受的最大承载力，如果桩底有“软垫”清除不干净，桩身变形大，造成大多数桩端岩石承载力小于桩身钢筋混凝承载力，所以本专利发明了“桩岩焊接工艺”和“倒锥台形桩端”，去掉桩底与岩层中间的“软垫”，提高了桩端岩石的承载力，大大超过桩身钢筋混凝土承载力，因此只需计算桩身钢筋混凝土承载力，就能够得到桩身单桩能够承受的最大承载力。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种钢筋混凝土桩焊接工艺，能够有效清除桩孔底部的“软垫”，大大提高了单桩的承载力，并且单桩变形小。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种钢筋混凝土桩，并桩端落在岩石（或砂卵石）层中，桩端呈倒锥台形，能够很大程度增加其承载力。

本发明一种钢筋混凝土桩焊接工艺，包括下列步骤：a、用泥浆护壁钻机成孔，钻到设计深度后清除沉渣；b、压灌混凝土到设定标高；c、在泥浆和混凝土中安装钢筋笼；d、继续压灌混凝土到钢筋混凝土桩的设计标高。

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，其中所述步骤a中，成孔后的桩孔的底部的下孔呈倒锥台形。将桩孔的底部的下孔呈倒锥台形，清底效果更佳，并且形成的混凝土桩在砂卵石层中可提高承载力2-3倍。

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，其中所述步骤a中，桩孔的倒锥台形的下孔的底部具有底孔，底孔的顶端直径与下孔底端面的直径相同。

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，其中所述步骤b中，压灌混凝土时，混凝土喷射、冲击桩孔的底部，使桩端混凝土与岩层焊接在一起。

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，其中所述步骤b中，压灌的混凝土为超流态混凝土。

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，其中所述步骤b中，压灌的超流态混凝土的设定标高为2～8米。

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，其中所述步骤b中，使用钢管插入到桩孔内压灌超流态混凝土，在钢管的底部安装有喷嘴，喷嘴包括依次相连的上段、中段和下段，所述上段和下段均呈圆管状，下段的管径小于上段的管径。

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺与现有技术不同之处在于本发明在第一次压灌混凝土时，桩端混凝土向上返的过程中，使桩端侧面岩层得到冲击和冲涮，挂上一层混凝土，由于灌注混凝土管的振动，使掺在混凝土中的泥渣浮在混凝土的表面，混凝土灌注到设定的标高后，在泥浆和混凝土中下钢筋笼，这样使浮游在泥浆中的细颗粒上浮沉积到灌注的混凝土表面，安装钢筋笼过程中塌落的堆积的土、砂等也浮在灌注的混凝土表面，不需要二次清孔，桩孔底部无“软垫”，以孔底清理干净计算，大大提高了单桩的承载力，并且变形小。

本发明另一种钢筋混凝土桩焊接工艺，也可以采用下列步骤：a、用泥浆护壁钻机成孔，钻到设计深度后清除沉渣；b、压灌混凝土到设计标高；c、在混凝土中安装钢筋笼。

本发明的另一种钢筋混凝土桩焊接工艺与第一种工艺的不同之处在于在第一次压灌时，直接将混凝土压灌到设计标高，然后再安装钢筋笼，而不用二次压灌混凝土，这种工艺与第一种工艺的原理一样，也不会在桩孔底部形成“软垫”，因此也能极大的提高形成的混凝土桩的承载力。

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，其中所述步骤a中，成孔后的桩孔的底部的下孔呈倒锥台形。将桩孔的底部的下孔呈倒锥台形，形成的混凝土桩如果用在砂卵石层中可提高承载力2-3倍。

本发明钢筋混凝土桩，包括桩身和桩端，桩端嵌入岩层或砂卵石层中。可提高承载力达40%以上；

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，其中所述桩端底部的桩底呈倒锥台形。本发明通过将桩端底部的桩底做成倒锥台形状，增加了受力面积、改变了受力方向，对桩体明显的挤压和楔入作用，当竖向力有足够大时，这个反力接近被动土压力，提高了桩端承载力1倍以上。如果用在砂卵石层中，则可提高承载力2-3倍。

本发明钢筋混凝土桩，其中所述桩底下部还设置有底柱，底柱的顶端与桩底的底端连接，底柱的顶端直径与桩底的底端面的直径相同，桩底的锥台斜面延长线与钢筋混凝土桩的中心轴线夹角在10～90°之间。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明钢筋混凝土桩的结构示意图（平底）；

图2为本发明钢筋混凝土桩的结构示意图（倒锥台形）；

图3为本发明钢筋混凝土桩的结构示意图（具有底柱）；

图4为本发明钢筋混凝土桩焊接工艺状态图；

图5为本发明钢筋混凝土桩焊接工艺中使用的喷嘴的结构示意图。

具体实施方式

本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，包括下列步骤：

a、用泥浆护壁钻机成孔，钻到设计深度后清除沉渣，清除沉渣时把钻机提起0.5～0.8米空钻，成孔后的桩孔的底部的下孔呈倒锥台形，桩孔的倒锥台形的下孔的底部具有底孔，底孔的顶端直径与下孔底端面的直径相同；

b、使用压灌喷射混凝土设备，压灌混凝土到设定标高，其中设定标高为2～8米，设定标高是指第一次压灌混凝土的高度，并不是混凝土桩的设计标高。压灌的混凝土为能够下钢筋笼的混凝土，该混凝土摩擦系数低、流动性好、自动密实、有一定的粘性，石子能在混凝土中悬浮，不泌水，缓凝。本步骤中使用的混凝土优选超流态混凝土，超流态混凝土的石子粒径小于30毫米。混凝土的出口压力为0.1～10MPa。

c、在泥浆和混凝土中安装钢筋笼；

d、继续压灌混凝土到钢筋混凝土桩的设计标高。

在步骤b中，使用钢管插入到桩孔内压灌超流态混凝土，在钢管的底部安装有喷嘴，如图5所示，喷嘴包括依次相连的上段5、中段6和下段7，上段5和下段7均呈圆管状，下段的管径小于上段的管径。

如图4所示，本发明钢筋混凝土桩焊接工艺，通过将混凝土8以设定的压力（如7.5Kg/cm）向外喷射，冲击孔底，通过混凝土将孔底的堆积土、砂等沉渣带出，混凝土四周上返时冲涮孔壁，经过较长时间的压灌冲涮，混凝土与岩层焊接紧密，再加上压灌管10的振动，由于混凝土的密度大于沉渣的密度，使混凝土中的沉渣浮在混凝土的表面。以40米的长桩为例，采用本发明的工艺成的桩的压缩变形在10毫米以内，而采用普通的成桩工艺成的桩，由于“软垫”的存在，其变形量有40～50毫米。这对于基岩坡度大的地质条件尤为重要，由于基岩的坡度大，使得桩长短不易，有的可能长50米，而有的桩只有20米，如果采取普通的工艺方法，长桩承载力高，短桩承载力低，同时由于其变形量很大，就会造成桩的不均匀沉降。但是采用本发明的工艺后，将桩端直接焊接于岩石，沉降很小，计算桩身钢筋混凝土承载力长桩和短桩承载力基本相同，从而消除了不安全隐患，即节省了造价，又提高了桩身质量。

下面举例说明用本发明钢筋混凝土桩焊接工艺成桩：

一、地层概况

1、回填块石层，厚度约13米，中密度、松散。2、沉积的粘土层，厚度约6米，软、可塑。3、花岗岩基岩，岩面坡角45度。

二、钻机成孔及清理沉渣

1、回填块石层；2、沉积的粘土层；3、花岗岩基岩；都采用冲击反循环设备施工。由于岩面倾角角度大，为防止斜孔，须填入碎石，慢速冲击，保证垂直度满足设计要求。钻孔至设计要求，采用反循环工艺，把钻杆提起0.5～0.8m，空钻清理沉渣。

三、安装导管及地泵

1、钻机成孔及清渣后，撤出钻机。2、30分钟内完成撤出钻机、安装导管及地泵等工序。

四、泵送超流态混凝土

1、导管及地泵安装完成后，及时向钻孔内泵送超流态混凝土，通过高压泵压灌超流态混凝土把花岗岩基表面沉渣冲刷干净，使沉渣浮在超流态混凝土表面，冲击喷射的超流态混凝土把岩基与超流态混凝土焊接在一起。2、超流态混凝土送入到桩体内的高度为2～8米。

五、撤除地面导管

撤除地面导管。

六、吊放钢筋笼

1、用吊车吊放钢筋笼，根据钢筋笼长度，可分节吊装。2、超流态混凝土缓凝时间不小于8小时。

七、再次泵送混凝土

用混凝土泵，向桩孔内泵送混凝土，在泵送混凝土的过程中，导管埋入混凝土内的长度不小于2米。.

八、成桩

1、混凝土泵送完成后，成桩。2、地面截桩头至承台底部。

本发明另一种钢筋混凝土桩焊接工艺，与上述工艺的原理基本相同，包括下列步骤：

a、用泥浆护壁钻机成孔，钻到设计深度后清除沉渣，成孔后的桩孔的底部的下孔呈倒锥台形，桩孔的倒锥台形的下孔的底部具有底孔，底孔的顶端直径与下孔底端面的直径相同；

b、压灌混凝土到设计标高，也就是钢筋混凝土桩的设计标高；

c、在混凝土中安装钢筋笼。

本工艺与第一种工艺的不同之处仅在于，第一种工艺是两次压灌混凝土，本工艺只需一次压灌混凝土，再下钢筋笼即可。

如图1为采用本发明的钢筋混凝土桩焊接工艺形成的明钢筋混凝土桩，包括桩身1和桩端2，桩端2嵌入岩层或砂卵石层11中，去掉了桩底与岩层中间的“软垫”，使岩石和桩端焊接在一起，提高了单桩的承载力40%以上。

如图2所示，本发明的钢筋混凝土桩的桩端2底部的桩底3呈倒锥台形。把桩端2底部的桩底3做成倒锥台形，效果更佳，当桩端嵌在砂卵石层中时，可以提高单桩承载力2-3倍采用此工艺施工单桩变形很小。并且，本发明的钢筋混凝土桩由于设置了倒锥台形的桩底，使其在抗震过程中所产生的地震反应比其他桩更轻微。

如图3所示，在本发明的钢筋混凝土桩的桩底3下部还可以设置底柱4，底柱4的顶端与桩底3的底端连接，底柱4的顶端面直径与桩底3的底端面的直径相同，底柱4可以采用圆柱形或上大下小的圆台形。在桩底3设置底柱4，当采用本发明的钢筋混凝土桩焊接工艺成桩时，能够更加有效的实现清底。本发明中，桩底3的锥台斜面延长线与钢筋混凝土桩的中心轴线夹角在10～90°之间，优选45°。

本专利发明了“桩焊接工艺”和“倒锥台形桩端”，去掉桩底与岩层中间的“软垫”，使岩石和桩端焊接在一起，提高了单桩的承载力40%以上，如果将桩端做成倒锥台形，效果更佳，如果桩端落在砂卵石层中，可以提高单桩承载力2-3倍，采用此工艺施工单桩变形很小。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (13)

1.一种钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于包括下列步骤：

a、用泥浆护壁钻机成孔，钻到设计深度后清除沉渣；

b、压灌混凝土到设定标高；

c、在泥浆和混凝土中安装钢筋笼；

d、继续压灌混凝土到钢筋混凝土桩的设计标高。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于：所述步骤a中，成孔后的桩孔的底部的下孔呈倒锥台形。

3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于：所述步骤a中，桩孔的倒锥台形的下孔的底部具有底孔，底孔的顶端直径与下孔底端面的直径相同。

4.根据权利要求2所述的钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于：所述步骤b中，压灌混凝土时，混凝土喷射、冲击桩孔的底部，使桩端混凝土与岩层焊接在一起。

5.根据权利要求2或3或4所述的钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于：所述步骤b中，压灌的混凝土为超流态混凝土。

6.根据权利要求5所述的钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于：所述步骤b中，压灌的超流态混凝土的设定标高为2～8米。

7.根据权利要求6所述的钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于：所述步骤b中，使用钢管插入到桩孔内压灌超流态混凝土，在钢管的底部安装有喷嘴，喷嘴包括依次相连的上段、中段和下段，所述上段和下段均呈圆管状，下段的管径小于上段的管径。

8.一种钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于包括下列步骤：

a、用泥浆护壁钻机成孔，钻到设计深度后清除沉渣；

b、压灌混凝土到设计标高；

c、在混凝土中安装钢筋笼。

9.根据权利要求8所述的钢筋混凝土桩焊接工艺，其特征在于：所述步骤a中，成孔后的桩孔的底部的下孔呈倒锥台形。

10.一种使用如权利要求1或8的工艺形成的钢筋混凝土桩，其特征在于：包括桩身（1）和桩端（2），所述桩端（2）嵌入岩层或砂卵石层中。

11.根据权利要求10所述的钢筋混凝土桩，其特征在于：所述桩端（2）底部的桩底（3）呈倒锥台形。

12.根据权利要求11所述的钢筋混凝土桩，其特征在于：所述桩底（3）下部还设置有底柱（4），所述底柱（4）的顶端与桩底（3）的底端连接，所述底柱（4）的顶端面直径与桩底（3）的底端面的直径相同。

13.根据权利要求11或12所述的钢筋混凝土桩，其特征在于：所述桩底（3）的锥台斜面延长线与钢筋混凝土桩的中心轴线夹角在10～90°之间。

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