CN104895078B - 一种以端承受力为主的预制桩的施工方法 - Google Patents
一种以端承受力为主的预制桩的施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种以端承受力为主的预制桩的施工方法，该方法为：先将护筒沉至预定深度，从护筒口分批次填充填充料，利用设备细长锤反复夯击填充料，对桩端土体进行加固，以达到桩端土加固效果，满足总填料量要求后，拔出护筒孔体回缩；最后采用静压桩机或锤击桩机将预制桩的桩端送至加固土体上方或进入加固土体内，以满足设计承载力要求，完成桩的施工。本发明提高了预制桩的桩端承载力和抗拔力，缩短了桩长，节省了建筑能源，降低了工程造价。
Description
技术领域
本发明属于地基基础施工领域，具体涉及一种以端承受力为主的预制桩的施工方法。
背景技术
在建筑基础施工中，主要采用复合地基和桩基础；复合地基是对地基土体进行密实处理，提高地基土抗压强度；另一种为桩基础，其是刚性的，作用是将上部建筑物荷载传递到地基土中；目前有将复合地基和桩基础结合使用的施工方法，但这种桩体的施工方法为先将护筒沉至预定深度，然后向护筒内填入建筑垃圾，重锤夯击建筑垃圾形成挤密土体，然后向护筒内浇注混凝土制作混凝土桩，这种施工方法虽然能提高一定的单桩承载力，但因其是挤土效应的桩，施工时很容易造成对临桩的桩身的质量隐患，产生缩径或断桩现象，从而存在重大的质量隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以端承受力为主的预制桩的施工方法，该方法不仅能使桩的承载力提高，而且也大大提高了桩的抗拔力，同时解决了桩身的质量隐患，提高了施工效率，大大节省了建筑能源，降低了建筑造价。
本发明是这样实现的：
一种以端承受力为主的预制桩的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、桩孔制作；
将护筒沉入预定深度，该预定深度是这样确定的：根据设计承载力要求和地质勘察报告，选择被加固土层，被加固土层要求层位稳定，且有一定埋置深度，厚度大于等于2米以上；
步骤二、根据设计要求对预定的加固土层(护筒前端土层)进行加固，形成加固土层；
通过细长锤反复夯击填充料，对预定的加固土层(护筒前端土层)进行密实形成密实体；
通过细长锤反复夯击填充料，对预定的加固土层(护筒前端土层)进行密实形成密实体的方法为：
a、向护筒内第一次填充0.1-0.5m3的填充料，用细长锤反复夯击填充料，直至细长锤锤底不出护筒口底部，且高出护筒口底部4-10cm，主要是解决施工中的封水问题；
b、分批、多次向护筒内填充填充料，用细长锤反复夯击填充料；
c、直至填充料的填充量满足加固土层总填料量要求，细长锤将护筒内填充料夯出护筒外，直到满足设计要求为止；
所述填充料为碎石、碎砖、碎混凝土块、矿渣、干硬性混凝土等刚性的无机物材料；
步骤三、标记护筒中心坐标；
步骤四、将预制桩静压入到桩孔中或采用吊桩的方式直接将预制桩吊入护筒内放到加固土层的顶面；
将预制桩静压入桩孔中的方法为：
a、拔出护筒，静压桩机就位，对中已标号护筒中心坐标；
b、将预先制好的预制桩固定入送桩器，校核中心坐标；
c、静压桩机以静压或锤击方式将预制桩静压或锤击到步骤二中的加固土层上方或进入加固土层中，满足设计单桩承载力的要求为止(通过静压桩机上的液压表读数体现桩的承载力)，完成整个桩的施工；
采用吊桩的方式直接将预制桩吊入护筒内放到加固土层的顶面的方法为：
不拔出加固土层的护筒，采用吊车直接将预制桩身竖直吊起放入护筒内，或采用桩机上卷扬机直接将预制桩吊起后放入护筒内，然后用细长锤轻扣预制桩桩头顶面将预制桩压实到加固土层的顶面，完成整个桩的施工。
更进一步的方案是：步骤一中的桩孔制作的方法为：
利用步履式或履带式打桩机上的单电机振动锤夹住护筒壁，将护筒沉至预定深度(如遇硬夹层可用设备重锤边夯击边振动护筒)；或捶击护筒前端土体形成孔洞，将护筒沉至预定深度；或通过长螺旋钻孔，再将护筒沉入预定深度；或通过泥浆护壁钻孔方式形成桩孔，再将护筒沉至预定深度；或利用柴油锤直接夯击护筒口顶部将护筒沉入到预定深度。
更进一步的方案是：步骤二中，分批、多次向护筒内填充填充料时，越往后每次填料量越少，细长锤连续夯击次数越多。
更进一步的方案是：所述预制桩为预制管桩、预制方桩或预制多边形桩。
更进一步的方案是：
当所述的土层为粘土性土层时，且其粘土的液性指数IL为0.75＜IL≤1.0时，填充料的总填充量为2.0-2.5m3，单桩极限承载力为1600-2400KN；
当所述的土层为粘土性土层时，且其粘土的液性指数IL为0.25＜IL≤0.75时，填充料的总填充量为1.8-2.3m3，单桩极限承载力为2000-3000KN；
当所述的土层为粘土性土层时，且其粘土的液性指数IL为0.0＜IL≤0.25时，填充料的总填充量为1.3-2.0m3，单桩极限承载力为2000-3600KN；
当所述的土层为砂层土时，其土质稍密时，填充料的总填充量为1.5-2.3m3，单桩极限承载力为2000-4000KN；
当所述的土层为砂层土时，其土质中密时，填充料的总填充量为1.0-2.0m3，单桩极限承载力为4000-6000KN；
当所述的土层为砂层土时，其土质密实时，填充料的总填充量为0.5-1.8m3，单桩极限承载力为5000-7000KN；
当所述的土层为强风化土层时，填充料的总填充量为0.5-1.6m3，单桩极限承载力为5000-8000KN。
本发明先对桩端土体进行加固，然后再进行静压预制桩成桩，制作非常简单。将填充料填充入桩孔内，并通过细长锤夯击形成加固土层，提高了土层的承载能力，提高了单桩承载力和抗拔力，采用预制桩静压入桩孔，并使预制桩压在加固土层上方或进入加固土层中，提高了预制桩的桩端承载力和抗拔力，缩短了桩长，减少了工程造价。在地面上将桩体预制好，采用预制好的桩体，能避免以前现浇混凝土桩身在施工中形成的缩径、夹泥等现象，确保桩体的成桩质量；因为在地面上预制桩体，制作更方便，提高了整体施工效率；因为在地面上预制桩体，使用施工设备少，减少了施工成本。本发明有效的解决了桩身端部和加固土层接触的牢固性，同时也保证了桩身的垂直度的要求。
附图说明
图1为预制桩进入加固土层内的结构示意图；
图2为预制桩置于加固土层上方的结构示意图；
图中：1、预制桩，2、加固土层3、原状土层。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的说明。
本发明先将护筒沉入预定深度，填入填充料(按设计要求填充)，反复夯击填充料，对桩端土体进行加固，以达到桩端土加固效果，满足总填料量要求后，拔出护筒孔体回缩，最后采用静压桩机或锤击桩机将预制桩的桩端送至加固土体上方(参见图2)或进入加固土体内(参见图1)，或采用吊桩的方式直接将预制桩吊入到加固土层的顶面，以满足设计承载力要求，完成桩的施工。
实施例1
武汉清能普提金置业有限公司拟投资兴建中国武汉清能·清江锦城K5、K7地块项目，该项目位于武汉市洪山区青菱乡毛坦村境内，西与白沙洲大道相邻，东与武昌南站相邻，南与三环线相邻，北与毛坦港相邻。该项目地上建筑面积223031m2，地下建筑面积为51985m2，该项目包括5栋34F高层、4栋33F高层及2F裙房商铺、1栋5F文化宫组成，该项目地质分布如下：
2、(2-1)层黏土，可塑，强度低(fak＝110kPa)，中偏高压缩性，埋深较浅，厚度较大，分布较均匀。
(2-3)层粉质黏土，软塑～可塑，强度低(fak＝85kPa)，中偏低压缩性，埋深较浅，局部厚度较大，分布不均匀，局部缺失。
(2-4)层黏土，可塑，强度低(fak＝110kPa)，中等压缩性，埋深较深，分布不均匀，局部缺失。
(2-6)层粉细砂，稍密，强度低(fak＝110kPa)，中等压缩性，埋深较深，分布不均匀，局部缺失。
3、(3-1)层粉质黏土，可塑～硬塑，强度一般(fak＝220kPa)，中等压缩性，埋藏较浅，有一定的厚度，分布不均匀，局部缺失，在局部区域分布地方可考虑作为裙楼或地下室天然地基持力层。
(3-5)层中砂，密实，强度高(fak＝360kPa)，低压缩性，埋藏较深，有一定的厚度，分布较均匀，可考虑作为桩基础持力层。
(3-6)层中砂混卵石，密实，强度高(fak＝460kPa)，低压缩性，埋藏较深，厚度较小，分布不均匀，局部缺失。
5、(5-1)层强风化粉砂质泥岩，强度高(fak＝380kPa)，低压缩性，分布整个场地，厚度较大，工程性质良好，可考虑作为多层建筑物、裙房及地下室桩基础持力层使用。
(5-2)层中等风化粉砂质泥岩，强度高(fa＝750kPa)，低压缩性，几乎分布整个场地，厚度较大，工程性质良好，可考虑作为高层建筑物桩基础持力层使用。
该项目如采用常规技术，只能选用原设计直径800mm的钻孔灌注桩，持力土层为(5-2)层中等风化粉砂质泥岩，单桩承载力特征值2800kN,有效桩长23米，如采用"以端承受力为主的预制桩"方案，加固土层为(3～5)层中砂，有效桩长为17米，单桩承载力为2600KN，两种桩型经济对比如下表：
通过对比，业主方最终选用了“以端承受力为主的预制桩方案”，该项目的具体施工方法为：
步骤一、桩孔制作；
采用步履式打桩机上的单电机振动锤夹住护筒壁，将护筒沉至(3-5)层中砂层中约0.5米；
步骤二、根据设计要求对(3-5)层中砂层进行加固，形成加固土层
a、向护筒内第一次填充0.2m3的干硬性混凝土，用细长锤反复夯击干硬性混凝土，直至细长锤锤底比护筒底部高出5cm；
b、分批、多次向护筒内填充干硬性混凝土，每次约0.1m3左右，用细长锤反复夯击干硬性混凝土，直至将护筒内填充料夯出管外；
c、被加固土层达到一定密实度后，越往后每次填料量越少，细长锤连续夯击次数越多，最终总填料量控制在1.6m3左右，被加固的(3-5)中砂层，所能承载的单桩极限承载力可达到5200KN以上。
此步骤预定的加固土层为(3-5)层中砂，设计总填料量为1.6m3，夯击干硬性混凝土，能大幅度提高所加固土层的密实度及承载力；该项目桩身为450*450预制实心混凝方桩，单桩极限承载力为5200KN；
步骤三、标记护筒中心坐标；
步骤四、通过静压机将450*450的预制方桩静压至加固土层的顶面；
将预制桩静压入桩孔中的方法为：
a、静压桩机就位，对中已标号的护筒中心坐标；
b、将预先制好的预制方桩固定入送桩器，校核中心坐标；
c、静压桩机以静压方式将预制桩静压到步骤二中的加固土层上方(参见图2)，满足设计单桩极限承载力5200KN为止(通过静压桩上的液压表读数体现桩的承载力)，完成整个桩的施工。
本发明中，预制桩的制作步骤为：
a、根据设计要求的桩身直径，定制相匹配的钢制模具；
b、将制作好的钢筋笼放置钢模具内；
c、将商品混凝土浇注在钢模具内(要求混凝土强度24小时达到预定强度)；
d、混凝土达到预定强度后，脱出钢制模具,完成预制桩的制作。
本方法夯击被加固土层并填充干硬性混凝土，直至将桩端下直径约2米，深度约5米的土体加固成等同于岩石的持力土层(干硬性混凝土通过地下水的作用，变形模量可达15Mpa-60Mpa，承载力强)。
本发明将端承型桩(人造持力层)与摩擦型桩(预制桩)两种工艺结合，取长补短，利用端承型桩加固原状土，提高原状土的土层承载能力，扩大端部受力面积，将预制桩的端部压至到被加固土层上面，大大提升了预制桩的承载力，缩短了桩长，节省了建筑能源，降低了工程造价，桩身采用成品预制桩，保证了桩身质量。
本方法在沉护筒时已将硬夹层穿过，护筒提出后硬夹层不易回缩，在压桩过程中不会造成桩端破裂，确保了桩的整体质量。
Claims (4)
1.一种以端承受力为主的预制桩的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、桩孔制作
将护筒沉入预定深度；
步骤二、对预定的加固土层进行加固，形成加固土层；
通过细长锤反复夯击填充料，对预定的加固土层进行密实形成密实体；
通过细长锤反复夯击填充料，对预定的加固土层进行密实形成密实体的方法为：
a、向护筒内第一次填充0.1-0.5立方米的填充料，用细长锤反复夯击填充料，直至细长锤锤底不出护筒口底部，且高出护筒口底部4-10厘米；
b、分批、多次向护筒内填充填充料，用细长锤反复夯击直至将每一批次的填充料夯击出护筒口底部；
c、直至填充料的填充量满足加固土层总填料量要求，细长锤将护筒内填充料夯出护筒外，直到满足设计要求为止；
所述填充料为碎石、碎砖、矿渣、碎混凝土块或干硬性混凝土；
当所述的土层为粘土性土层时，且其粘土的液性指数IL为0.75＜IL≤1.0时，填充料的总填充量为2.0-2.5立方米，单桩极限承载力为1600-2400KN；
当所述的土层为粘土性土层时，且其粘土的液性指数IL为0.25＜IL≤0.75时，填充料的总填充量为1.8-2.3立方米，单桩极限承载力为2000-3000KN；
当所述的土层为粘土性土层时，且其粘土的液性指数IL为0.0＜IL≤0.25时，填充料的总填充量为1.3-2.0立方米，单桩极限承载力为2000-3600KN；
当所述的土层为砂层土时，其土质稍密时，填充料的总填充量为1.5-2.3立方米，单桩极限承载力为2000-4000KN；
当所述的土层为砂层土时，其土质中密时，填充料的总填充量为1.0-2.0立方米，单桩极限承载力为4000-6000KN；
当所述的土层为砂层土时，其土质密实时，填充料的总填充量为0.5-1.8立方米，单桩极限承载力为5000-7000KN；
当所述的土层为强风化土层时，填充料的总填充量为0.5-1.6立方米，单桩极限承载力为5000-8000KN；
步骤三、标记护筒中心坐标；
步骤四、将预制桩静压入到桩孔中或采用吊桩的方式直接将预制桩吊入护筒内放到加固土层的顶面；
将预制桩静压入桩孔中的方法为：
a、拔出护筒，静压桩机就位，对中已标号桩位点坐标；
b、将预先制好的预制桩固定入送桩器，校核中心坐标；
c、静压桩机以静压或锤击方式将预制桩静压或锤击到步骤二中的加固土层上方或进入加固土层中，完成整个桩的施工；
采用吊桩的方式直接将预制桩吊入护筒内放到加固土层的顶面的方法为：
采用吊车直接将预制桩身竖直吊起放入护筒内或采用桩机上卷扬机直接将预制桩吊起后放入护筒内，然后用细长锤轻扣预制桩桩头顶面，将预制桩压实到加固土层的顶面，完成整个桩的施工。
2.如权利要求1所述的以端承受力为主的预制桩的施工方法，其特征在于步骤一中的桩孔制作的方法为：
利用步履式或履带式打桩机上的单电机振动锤夹住护筒壁，将护筒沉至预定深度；或捶击护筒前端土体形成孔洞，将护筒沉至预定深度；或通过长螺旋钻孔，再将护筒沉入预定深度；或通过泥浆护壁钻孔方式形成桩孔，再将护筒沉至预定深度；或利用柴油锤直接夯击护筒口顶部将护筒沉入到预定深度。
3.如权利要求1所述的以端承受力为主的预制桩的施工方法，其特征在于：步骤二中，分批、多次向护筒内填充填充料时，越往后每次填料量越少，细长锤连续夯击次数越多。
4.如权利要求1所述的以端承受力为主的预制桩的施工方法，其特征在于：
所述预制桩为预制管桩、预制方桩或预制多边形桩。
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