CN105544579B - 一种桩基的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种桩基的施工方法，包括：在刚性桩外侧安装一套带动力的专用机械施工装置；在桩侧已安装好专用机械施工装置的刚性桩就位后，使用地面桩架启动刚性桩沉桩并对沉桩过程进行控制，在刚性桩开始沉桩后，带动力的专用机械施工装置在刚性桩外侧随刚性桩沉入地面以下；刚性桩沉桩过程中或者起拔专用机械施工装置过程中，使用专用机械施工装置进行包括对桩周地基土进行钻进施工或者对桩周地基土进行改性施工或者对地基土进行置换施工，从而实现在地上桩架较低加力下进行刚性桩的沉桩并可以实现在刚性桩桩周形成包括水泥土的改性土或者包括使用砼或砂浆的置换土。

Description

一种桩基的施工方法

技术领域

本发明涉及一种桩基的施工方法。

背景技术

现有的刚柔复合桩施工方式一般采用先完成柔性桩(如水泥土搅拌桩)的施工，在柔性桩施工完成后数小时内再完成刚性桩施工。该施工方法主要的不足之处：1、因柔性桩和刚性桩分两次进行施工，此施工方法不能完全保证柔性桩和刚性桩同芯；2、现有的柔性桩施工设备动力一般设置在机架上，动力通过数十米长在土中摩擦旋转的中轴传递到喷头或搅拌冀上，不仅动能损失大，也造成机架上设备动力配置大；3、在柔性桩与刚性桩施工过程中，水泥浆拌入的体积增加量和刚性桩植入体积增加量会造成一定体积的水泥土排出，被排出水泥土已按设计要求较为均匀的拌入了水泥，从而造成一定的浪费；4、柔性桩和刚性桩分两次进行施工，相对工效低、速度慢。

现有的随钻跟管桩(中掘法)采用的施工方法是利用管桩中空使用长螺旋钻具掘进，边掘进边沉桩，沉桩后在桩底灌注水泥浆或者砼，同时桩侧注浆。该施工方法主要的不足之处：1、该施工方法机架上设备多，且设备和动力均较大；2、每次接桩过程需连接管桩和位于管桩内的螺旋钻杆，连接难度较大，施工速度慢；3、管桩外侧的预埋若干根注浆管沉桩后注浆，增加了工序和费用。

在现有的桩基的施工方法中，包括复合桩施工方法或者随钻跟管桩(中掘法)施工方法，还未见有在刚性桩外侧进行施工的工艺方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种的桩基的施工方法，该施工方法解决了在刚性桩外侧进行施工的问题，通过该施工方法在刚性桩外侧进行施工从而实现在地上桩架较低加力下进行刚性桩的沉桩并可以实现在刚性桩桩周形成包括水泥土的改性土或者包括使用砼或者砂浆的置换土，该施工方法提高了施工效率和施工质量，并节省费用。

本发明所采用的技术方案是：一种桩基的施工方法，其特征包括：

(1)、在刚性桩外侧安装一套带动力的专用机械施工装置，该专用机械施工装置具有包含对桩周地基土进行钻进施工或者对桩周地基土进行改性施工或者对桩周地基土进行置换施工的功能；

(2)、在桩侧已安装好专用机械施工装置的刚性桩就位后，使用地面桩架启动刚性桩沉桩并对沉桩过程进行控制，在刚性桩开始沉桩后，带动力的专用机械施工装置在刚性桩外侧随刚性桩沉入地面以下；

(3)、刚性桩沉桩过程中或者起拔专用机械施工装置过程中，使用安装在刚性桩外侧的所述专用机械施工装置进行包括对桩周地基土的钻进施工或者对桩周地基土的改性施工或者对地基土的置换施工，从而实现在地上桩架较低加力下进行刚性桩的沉桩并可以实现在刚性桩桩周形成包括水泥土的改性土或者包括使用砼或砂浆的置换土。

本发明的有益效果：1、与现有复合桩的施工方法比较的有益效果：(1)、柔性桩施工与刚性桩施工同时进行(一次成桩)，效率高，施工速度快；(2)、柔性桩施工是固定在刚性桩桩侧进行时，可完全保证柔性桩和刚性桩同芯；多方式破土和搅拌，如互为反向的高压旋喷破土搅拌和搅拌冀的机械破土搅拌，使施工中的改性土(如水泥土)搅拌质量得以保证；(3)、动力系统前置，效能损失少，节省能量；降低了设备动力配置，解决了长桩搅拌施工动力太大的问题；(4)、成桩过程中，在地基土中增加的刚性桩体积与注入的水泥浆体积而挤出的部分水泥土中所含水泥量可以通过调整浆量进行有效控制，节约材料。2、与现有的随钻跟管桩(中掘法)采用的施工方法比较的有益效果：(1)、动力系统前置，降低了设备动力配置，实现设备更小型化；(2)、采用预制桩外靠方式连接导管，连接速度快；(3)、动力系统前置，效能损失少，节省能量；(4)、注浆与沉桩一次进行，提高了工效，也节省了预埋在管桩外侧的若干根注浆管；(5)、可以不增加工序下以在桩侧较低的成本形成水泥土，提高承载力。

下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术内容作进一步说明。

附图说明

图1是本发明专用机械施工装置一种实施例各组件分布及安装示意图。

图2是图1专用机械施工装置一种实施例的结构示意图。

图3是图2专用机械施工装置横向切面的投影示意图。

图4是刚性桩沉桩过程中施工示意图。

图5是桩体到达设计深度施工示意图。

图6是专用机械施工装置提升过程中施工示意图。

图7是完成的刚柔复合桩示意图。

图面说明：1.环形转盘组件，1.1.环形转盘，1.2.旋转翼，1.3.合金刀头，2.马达及传动组件，2.1.液压马达，2.2.传动轴，2.3.传动齿轮组，3.刚性结构支架，4.辅助及密封组件，4.1.环形转盘托盘，4.2.滚珠轴承，4.3.辅助封闭结构，5.注浆组件，5.1.浆/气管道，5.2.浆/气通道，5.3.浆/气喷口，6.振动器，7.导管，8.刚性桩(管桩)，9.临时固定锁销，10.改性土(水泥土)，11.扩径体，12.置换土(砼或者砂浆)。

具体实施方式

本实施例提供一种采用本发明桩基施工方法的一种刚柔复合桩施工全过程。

一、设备安装就位和启动沉桩

如图1、图2、图3所示，本实施例在刚性桩外侧安装一套带动力的专用机械施工装置，该专用机械施工装置具有包含对桩周地基土进行钻进施工或者对桩周地基土进行改性施工或者对桩周地基土进行置换施工的功能。

该专用机械施工装置包括一组或者若干组环形转盘组件1、马达及传动组件2、转动与传动的辅助及密封组件4、注浆组件5、振动器6以及刚性结构支架3。环形转盘组件1、马达及传动组件2、转动与传动的辅助及密封组件4、注浆组件5、振动器6固定在刚性结构支架3上。该施工装置通过临时固定锁销9临时固定在刚性桩8上，浆/气/液压油通过刚性桩8外侧的导管7输送到该施工装置。

所述环形转盘组件1包括环形转盘1.1、设置在环形转盘1.1前端的若干个旋转翼1.2、环形转盘以及旋转翼的侧面上设置若干个合金刀头1.3，环形转盘1由一组或者多组马达及传动组件2带动运行。马达及传动组件2包括马达2.1、传动轴2.2以及传动齿轮组2.3。转动与传动的辅助及密封组件4包括环形转盘托盘4.1，环形转盘1.1与环形转盘托盘4.1之间设有的滚珠轴承4.2及传动机构的辅助封闭结构4.3。注浆组件5包括浆/气管道5.1、置于环形转盘组件1内的浆/气通道5.2以及置于旋转翼1.2上的浆/气喷口5.3。

本实施例采用上下设置的两组互为反向转动的大扭力环形转盘组件1为核心构件的一种桩基的专用机械施工装置，液压马达2.1(每组四个液压马达)带动两组互为反向转动的大扭力环形转盘1.1转动，每组环形转盘1.1旋转带动前端设置的旋转翼1.2(每组环形转盘有四组八个旋转翼)旋转，旋转翼1.2装有若干个合金刀具1.3和设置有两个喷口5.1。装有若干个合金刀具1.3的环形转盘1.1和环形转盘前端装有若干个合金刀具1.3的旋转翼1.2对桩周地基土进行机械破土、搅拌，高压水泥浆/气体通过环形转盘1.1导入到旋转翼1.2上的喷口5.3喷出，高压水泥浆/气体对桩周地基土进行高压破土、注浆、搅拌。浆/气/液压油通过刚性桩外侧使用包括硬管或软管的导管7输送到所述专用机械施工装置。

如图1、图2、图3所示，起吊首节管桩8，将专用机械施工装置安装于的管桩8外侧的前端，并用临时固定锁销9临时固定于管桩8上，连接安装专用机械施工装置的导管7。

在桩侧已安装好专用机械施工装置的管桩8(刚性桩)就位后，使用地面桩架启动管桩8沉桩并对沉桩过程进行控制；在管桩8开始沉桩后，带动力的专用机械施工装置在刚性桩外侧随刚性桩沉入地面以下。

二、沉桩和桩侧钻进喷浆搅拌施工

如图4所示的，管桩下部用控桩器固定并导向，在管桩8顶部加压(可采用静压加力或激振加力)，按预定的速度缓缓沉桩，在管桩8沉桩过程中，一边沉桩一边使用专用机械施工装置在管桩8外侧进行包括对桩周地基土的钻进施工和对桩周地基土的改性施工，即在管桩8外侧进行机械钻进与破土搅拌，在机械钻进与破土搅拌的同时注入高压水泥浆和高压空气。喷注的高压水泥浆和高压空气对桩周地基土同时具有破土搅拌功能。

完成上一节管桩沉桩施工后，用控桩器锁住已经沉入地基土的管桩8和专用机械施工装置的导管7，起吊下节管桩8，在保证垂直度的情况下先进行管桩8接桩，完成管桩8接桩后再连接专用机械装置的导管7。再次启动边沉桩和管桩8外侧地基土的机械钻进与破土搅拌、喷注高压浆/气的注浆与破土搅拌施工，依此循环直至到达设计桩长。

专用施工装置对桩侧地基土的机械钻进与破土搅拌、喷注高压浆/气的注浆与破土搅拌的施工，一方面会大幅度降低桩周土摩阻有利于管桩8的沉桩，另方面可以在管桩8的外侧将浆液比较均匀搅拌到桩周土中，从而实现在地上桩架较低加力下进行管桩8的沉桩并实现在管桩8桩周形成水泥土的改性土。

在设计孔深约三分之一至四分之一以上部位(水泥浆拌入的体积增加量和管桩植入体积增加量可能会造成土体被排出的部位),水泥配合量为搅拌土质量的3-5％，以下部位按设计要求配入水泥和水灰比，一般水泥配入量为搅拌土质量的12-25％，水灰比为0.6-1.5。

在沉桩施工过程中，如遇阻力较大时可采用振动器6边振动边施工。

三、桩底强化喷浆搅拌施工

如图5所示，管桩8沉桩到设计桩长后，在管桩8的桩底进行延时强化机械破土搅拌和高压旋喷的喷浆、破土搅拌施工，此时送入的浆水可根据需要为高强度水泥浆。

桩底强化喷浆和搅拌进行约一半后，调整液压动力油压力方向，使用专用机械施工装置的每组环形转盘转动方向同时与沉桩时转动方向相反，并解开搅拌器在首节管桩上的临时固定锁销9，再次对桩底进行强化喷浆和搅拌，同时利用导管7对专用机械施工装置进行多次上下升降，以进一步强化桩底机械破土搅拌和高压旋喷的喷浆、破土搅拌施工。

四、提升专用机械施工装置的喷浆搅拌施工

如图6所示，完成桩底强化施工后，调整高压旋喷口5.3，缓缓上提导管7和专用机械施工装置。边提升，边进行机械破土搅拌和高压旋喷的喷浆、破土搅拌施工。拆卸导管7复搅时，专用机械施工装置下送一米重复施工后再上提。上提到设计桩顶附近时，再仃止注浆和搅拌。

在提升专用机械施工装置的施工过程中，如遇阻力较大时可采用振动器6边振动边施工。

五、扩径与置换施工

根据需要可以在桩侧或者桩底对地基土进行扩径施工，形成扩径体11，扩径施工时可采用在拟扩径位置提高喷浆压力实施或者采用机械伸缩旋转冀长度实施。

根据需要使用砂浆或砼在桩侧或者桩底对地基土进行置换施工，形成置换土12，进行地基土置换施工时在导管7中需专设一条砂浆管或砼管。

六、成桩

如图7所示的，起拔专用机械施工装置后，管桩8与水泥土10、置换土12以及扩径体11构成复合桩。

管桩外侧的专用机械施工装置为两组互为反方向转动的装置，专用机械施工装置每次上下单向运动时对桩周土已进行了两组双向转动(互为反向)、多方式(机械与高压浆/气)、多刀具对地基土的破土搅拌和喷浆。通过该工艺成桩，桩周土实际完成2次高压旋喷的切割与搅拌、4组次带合金刀的旋转冀32次对地基土的机械切割与搅拌，且任何时候对地基土的切割搅拌是互为反向环形运动同时存在，高度保证了桩周水泥土的搅拌质量。

Claims (6)

1.一种桩基的施工方法，其特征包括：

（1）在刚性桩外侧安装一套带动力的专用机械施工装置，该专用机械施工装置具有包含对桩周地基土进行钻进施工或者对桩周地基土进行改性施工或者对桩周地基土进行置换施工的功能；

（2）在桩侧已安装好专用机械施工装置的刚性桩就位后，使用地面桩架启动刚性桩沉桩并对沉桩过程进行控制，在刚性桩开始沉桩后，带动力的专用机械施工装置在刚性桩外侧随刚性桩沉入地面以下；

（3）刚性桩沉桩过程中或者起拔专用机械施工装置过程中，使用安装在刚性桩外侧的所述专用机械施工装置进行包括对桩周地基土的钻进施工或者对桩周地基土的改性施工或者对地基土的置换施工，从而实现在地上桩架较低加力下进行刚性桩的沉桩并可以实现在刚性桩桩周形成包括水泥土的改性土或者包括使用砼或砂浆的置换土。

2.根据权利要求1所述的桩基的施工方法，其特征是：所述步骤（3）中，在设计孔深三分之一至四分之一以上可能被排出的土体的部位，所注的水泥浆水泥配入量为搅拌土质量的3-5%，该孔深以下部位按设计要求配入水泥。

3.根据权利要求1所述的桩基的施工方法，其特征是：所述步骤（3）中，根据需要在桩侧局部或者桩底进行强化施工。

4.根据权利要求1所述的桩基的施工方法，其特征是：所述步骤（3）中，根据需要在桩侧或者桩底对地基土进行扩径施工。

5.根据权利要求1所述的桩基的施工方法，其特征是：所述步骤（3）中，在沉桩或提升专用设备过程中，如遇阻力较大采用边振动边施工。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的桩基的施工方法，其特征是：浆/气/液压油通过刚性桩外侧使用包括硬管或软管的导管输送到所述专用机械施工装置。