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一种用于桩基的小直径桩簇及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种既能够获得大的受力面积，同时还能节约成本、环保无污染的桩基及其施工方法，即一种用于桩基的小直径桩簇及其施工方法，小直径桩簇由两根以上小直径桩组成，桩顶和桩顶之间相互接触或咬合，组成桩簇的桩的直径小于800mm。桩簇的桩周可预先搅土，并向桩周土体中喷射水泥浆进行固化；桩簇中的桩可包括桩端载体。其施工方法步骤为：（1）根据设计要求预定桩位；（2）在桩位上同时或者先后进行小直径桩施工；在施工小直径桩之前，可先对桩周土体形成水泥土桩；最终成型的水泥土桩的直径大于或者等于桩簇的最大直径；在水泥土桩强度达到初凝之前，进行小直径桩施工。

Description

一种用于桩基的小直径桩簇及其施工方法
技术领域
本申请涉及一种桩基形式及其施工方法，具体是一种用于桩基的小直径桩簇及其施工方法。
背景技术
在现有的桩基施工技术领域中，通常分为端承桩和摩擦桩两种，其主要按照桩端受力还是桩周受力进行划分，当然有些桩的受力形式也介于两种桩型之间。随着建筑技术的发展，对于桩基承载力的要求越来越大，当对桩的承载力提出更高要求时，无论端承桩还是摩擦桩，往往都通过增大桩的直径和长度的方式来增加桩端和桩侧的受力面积，以提高单桩承载力，现有技术中直径在1500mm以上的桩已经屡见不鲜。但由此也产生一些问题，首先为了增加侧阻端阻面积而增大桩径使桩基本身材料的抗压强度极大地浪费；其次目前大直径桩基的施工均为排土法且多采用泥浆护壁，不仅没有利用原土并且产生大量的渣土和泥浆需要外弃和处理，增加了施工成本也带来了施工的环境污染；再次随着桩径的扩大，相应的施工成本越来越高，施工的技术难度越来越大。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而提出的，目的在于提供一种既能够获得大的受力面积，同时还能节约成本、环保无污染的桩基及其施工方法，即一种用于桩基的小直径桩簇及其施工方法。
为了实现上述目的，本发明的一种用于桩基的小直径桩簇，其特征在于，该小直径桩簇由两根以上小直径桩组成，桩顶和桩顶之间相互接触或咬合；即：以桩顶相互接触或者咬合的多根小直径的桩组成较大直径的桩簇，替代原本一根的直径更大的桩。
上述用于桩基的小直径桩簇中，组成桩簇的桩的直径小于800mm。
上述用于桩基的小直径桩簇中，桩簇的桩周预先搅土，并向桩周土体中喷射水泥浆进行固化；其目的和作用一是提高桩周土体的强度，二是便于后续的小直径桩的施工。
上述用于桩基的小直径桩簇中，组成桩簇的桩包括现制桩和预制桩；现制桩是指现场浇注的包含钢筋的混凝土桩，预制桩包括提前制作好的钢筋混凝土实心桩、预应力管桩。
上述用于桩基的小直径桩簇中，桩簇中的桩包括桩端载体，主要用于承载和传递竖向力；桩端载体由干硬性混凝土、夯实的加固料和挤密土体组成。
本发明还包括一种进行如上述的用于桩基的小直径桩簇的施工方法，其特征在于，（1）根据设计要求预定桩位；（2）在桩位上同时或者先后进行小直径桩施工。
上述的施工方法中，在施工小直径桩之前，先对桩周土体进行不出土搅拌，同时向土体中喷射水泥浆，形成水泥土桩；其施工方式包括深层搅拌或者高压旋喷；
上述的施工方法中，水泥土桩通过一次或者分多次完成，最终成型的水泥土桩的直径大于或者等于桩簇的最大直径；其目的和作用是使桩簇的外周被水泥土桩充分包裹。
上述的施工方法中，在水泥土桩强度达到初凝之前，进行小直径桩施工；其目的和作用是便于和提高小直径桩施工时的挤土成孔的速度和工效。
上述的施工方法中，在进行小直径桩的桩身施工之前，通过重锤或者夯管的升降运动对桩端土体或者向桩端填入的加固料进行夯击，经过多次夯击后使桩端下一定深度和范围内的土体被加固密实，并以实测贯入度或者设定的填料量为控制标准检验桩端密实度，从而形成桩端载体。
上述的施工方法中，以实测贯入度或者设定的填料量为控制标准，实测贯入度是指在不填料的情况下重锤或者夯管空打3击～10击的下沉数值，设定的填料量在0.1～1.8m3范围内。
上述的施工方法中，向桩端填入的加固料，包括干硬性混凝土或碎砖或碎石或渣土或卵石或钢渣或水泥土或灰土中的一种或几种。
该用于桩基的小直径桩簇及其施工方法的特点和优势在于：
①以桩顶相互接触或者咬合的多根小直径的桩组成较大直径的桩簇，替代原本一根的直径更大的桩，这种由多根小直径桩组成的桩簇在桩身断面相等的情况下，比单一桩的侧阻面积增加40%以上。
②除上述增加桩身侧阻面积之外，还通过以下多个方面进一步提高桩的承载力：一是对桩端的土体或者填入的加固料进行夯实挤密，使桩端以下深度3～5米、直径2～3米范围内的土体被挤密，形成桩端载体，使桩端受力面积显著增大；二是在夯实过程中对桩底虚土沉渣进行了有效处理；三是无论地基土体如何局部变化，所有的桩基均采用相同的标准控制桩端密实度，因此显著降低沉降值偏差，从而有效避免不均匀沉降；四是小直径桩簇是在水泥土桩内部挤土施工，挤土过程起到扩大桩径、提高桩周土密度作用；五是水泥土桩在达到终凝强度后，其固结硬化效果进一步提高桩体强度；综合以上五个方面，使得该小直径桩簇的整体承载能力，相比单一桩提高50%以上。
③通过以下多个方面提高工效，降低施工难度：其一，施工一根大直径桩的困难来源于多个方面，必须专用的大型设备、成孔过程漫长、遇到较硬土层耗时耗力甚至无法达到设计深度、需要泥浆固壁、需要清土外运等等，而施工一根小直径的桩对以上各方面的要求，就明显降低很多倍；其二，在施工小直径桩簇之前，先进行更大直径的水泥土桩的施工，其显著效果一是喷射水泥浆并搅拌过程中，原本难以成孔穿透的较硬土层如砂层的硬度和密度得到降低；二是小直径桩簇的施工是在水泥土初凝之前，此时利用水泥土的润滑作用，得以快速高效的进行成孔或成桩施工；综合以上因素，采用多根小直径桩簇来替代单一根大直径桩，其成本的降低和工效的提高是显而易见的。
④施工方法中均采用不出土方式，一方面很好的利用了原土，另一方面也不产生渣土及泥浆，即减少了清土外运的环节，又避免了环境污染，具有极强的经济性和环保性。
附图说明
图1～图7是本发明的由两根以上小直径桩组成桩簇的示意图，其中图a是竖剖面示意图，图b是图a的中间部位横剖面图；图1由两根小直径圆柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触，并且包括桩端载体；图2由三根小直径圆柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触；图3由三根小直径圆柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互咬合，并且包括桩端载体；图4由四根小直径圆柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触，并且包括桩端载体；图5由三根小直径方柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触；图6由四根小直径方柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触，并且包括桩端载体；图7由五根小直径圆柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互咬合。
图8～图11是本发明的在桩周土体固化后由两根以上小直径桩组成桩簇的示意图，其中图a是竖剖面示意图，图b是图a的中间部位横剖面图；图8是桩周土体固化后由两根小直径圆柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触；图9是桩周土体固化后由三根小直径圆柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触，并且包括桩端载体；图10是桩周土体固化后由四根小直径圆柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互咬合，并且包括桩端载体；图11是桩周土体固化后由四根小直径方柱形桩组成桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触。
图12是图1所述的小直径桩簇的施工方法的工序图，其中，图12a是竖剖面示意图，图12a’是图12a的中间部位的横剖面图。
图13是图5所述的小直径桩簇的施工方法的工序图，其中，图13a是竖剖面示意图，图13a’是图13a的中间部位的横剖面图。
图14是图9所述的小直径桩簇的施工方法的工序图，其中，图14a是竖剖面示意图，图14a’是图14a的中间部位的横剖面图。
图15是图11所述的小直径桩簇的施工方法的工序图，其中，图15a是竖剖面示意图，图15a’是图15a的中间部位的横剖面图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
图1所述实施例由两根圆柱形桩组成最大直径900mm、长度8000mm的桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触，并且包括桩端载体。
图12是图1所述实施例的施工方法的工序图，首先，如图12中a所示，垂直沉入第一根直径为450mm、长度为9000mm的圆形护筒1至设定深度；然后，如图12中b所示，紧沿护筒1的侧壁沉入第二根相同规格尺寸的护筒2；然后，如图12中c所示，在护筒1和2内均填入0.2m3的加固料3；在护筒1和2内均放入重量为3.5T的细长型重锤4和5，利用重锤4和5在护筒1和2内的升降运动，对加固料3进行夯击；然后，如图12中d所示，重复进行上述填料并夯击的操作，使桩端下一定深度和范围内的土体被加固密实，并以3击贯入度为控制标准检测密实度；然后，如图12中e所示，分次在护筒1和2内均填入总量为0.4m3的干硬性混凝土6并继续用重锤4和5夯实，从而形成由干硬性混凝土、夯实的加固料和挤密土体组成的桩端载体；然后，如图12中f所示，在护筒1和2之内沉入钢筋笼7；最后，如图12中g所示，在护筒1和2之内灌注混凝土后提出护筒1和2，形成两根圆柱形桩组成最大直径900mm、长度8000mm的桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触，并且包括桩端载体。
图5所述实施例是由三根方柱形桩组成最大直径800mm、长度15000mm的桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触。
图13是图5所述实施例的施工方法的工序图，首先，如图13中a所示，垂直沉入第一根直径400mm、长度15000mm预制混凝土方桩1至设定深度；然后，如图13中b所示，紧沿并对齐方桩1的一个侧边，垂直沉入第二根相同规格尺寸的预制混凝土方桩2；然后，如图13中c所示，将方桩2沉入至与方桩1相同的设定深度；然后，如图13中d所示，在方桩1和方桩2中间位置的上方，紧沿方桩1和方桩2的共同侧边，沉入第三根相同规格尺寸的混凝土方桩3，最后，如图13中d所示，将方桩3沉入至与方桩1和方桩2相同的设定深度，形成由三根方柱形桩组成最大直径800mm、长度15000mm的桩簇，桩顶与桩顶之间相互接触。
图9所述实施例是由三根圆柱形桩组成最大直径1200mm、长度12000mm的桩簇，桩簇的桩周土体固化范围最大直径1600mm、长度12000mm，桩顶与桩顶之间相互接触，并且包括桩端载体。
图14是图9所述实施例的施工方法的工序图，首先，如图14中a所示，通过深层搅拌的方式进行第一根直径800mm、深度12000mm水泥土桩1的施工；然后，如图14中b所示，紧沿水泥土桩1的外周，进行第二根相同规格尺寸的水泥土桩2的施工；然后，如图14中c所示，在水泥土桩1和2的中间位置的上方，紧沿水泥土桩1和2的外周，进行第三根相同规格尺寸的水泥土桩3的施工，从而形成最大直径1600mm的水泥土桩；然后，如图14中d所示，在水泥土桩达到初凝强度之前，以水泥土桩的圆心位置为中心点，同时或者先后沉入三根直径600mm、深度13000mm且外壁紧密贴合的护筒4，然后，如图14中e所示，在三根护筒4内均填入0.1m3加固料5，在三根护筒4内均放入三根重量为3.5T的细长型重锤6，利用重锤6在护筒4内的同时升降运动，对加固料5进行夯击；然后，如图14中f所示，重复进行上述填料并夯击的操作，使桩端下一定深度和范围内的土体被加固密实，直至全部总量为1.2m3的加固料全部被夯填进桩端土体；然后，如图14中g所示，分次在三根护筒4内均填入总量为0.9m3的干硬性混凝土7并继续用重锤6夯实，从而形成由干硬性混凝土、夯实的加固料和挤密土体组成的桩端载体；然后，如图14中h所示，在三根护筒4之内均沉入钢筋笼8；最后，如图14中i所示，在三根护筒4之内均灌注混凝土9后提出全部护筒4，形成由三根圆柱形桩组成最大直径1200mm、长度12000mm的桩簇，桩簇的桩周土体固化范围最大直径1600mm、深度12000mm，桩顶与桩顶之间相互接触，并且包括桩端载体。
图11所述实施例是由四根方柱形桩组成最大直径1000mm、长度18000mm的桩簇，桩簇的桩周土体固化最大直径1400mm、长度18000mm，桩顶与桩顶之间相互接触。
图15是图11所述实施例的施工方法的工序图，首先，如图15中a所示，通过高压旋喷的方式进行第一根直径700mm、长度18000mm水泥土桩1的施工；然后，如图15中b所示，紧沿水泥土桩1的外周，进行第二根相同规格尺寸的水泥土桩2的施工；然后，如图15中c所示，在水泥土桩1和2的上方，紧沿并对齐水泥土桩1和2的外周，进行第三根相同规格尺寸的水泥土桩3和第四根相同规格尺寸的水泥土桩4的施工，从而形成最大直径1400mm的水泥土桩；然后，如图15中d所示，将第一根预制混凝土方桩5的一个角点对准水泥土桩的中心点位置，通过动力沉入该第一根直径500mm、长度18000mm预制混凝土方桩5；然后，如图15中e所示，将第二根相同规格尺寸的方桩6的一个角点对准水泥土桩的中心点位置，并且紧沿并对齐第一根预制混凝土方桩5的一个侧边，通过动力沉入该方桩6；然后，如图15中f所示，紧沿并对齐方桩5的一个侧边，沉入第三根相同规格尺寸的方桩7；最后，如图15中g所示，紧沿并对齐方桩6和方桩7的侧边，沉入第四根相同规格尺寸的方桩8，形成由四根方柱形桩组成最大直径1000mm、长度18000mm的桩簇，桩簇的桩周土体固化最大直径1400mm、长度18000mm，桩顶与桩顶之间相互接触。。
以上实施例只是描述性的，而非限定性的，不能以此限定本发明的保护范围，在上述说明的基础上所引申出的其它不同形式的变化或变动，仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种用于桩基的小直径桩簇，其特征在于，该小直径桩簇由两根以上小直径桩组成，桩顶和桩顶之间相互接触或咬合。
2.如权利要求1所述的小直径桩簇，其特征在于，组成桩簇的桩的直径小于800mm。
3.如权利要求1所述的小直径桩簇，其特征在于，桩簇的桩周预先搅土，并向桩周土体中喷射水泥浆进行固化。
4.如权利要求1所述的小直径桩簇，其特征在于，组成桩簇的桩包括现制桩和预制桩。
5.如权利要求1～4之一所述的小直径桩簇，其特征在于，桩簇中的桩包括桩端载体，主要用于承载和传递竖向力。
6.一种进行如权利要求1所述的用于桩基的小直径桩簇的施工方法，其特征在于，（1）根据设计要求预定桩位；（2）在桩位上同时或者先后进行小直径桩施工。
7.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，在施工小直径桩之前，先对桩周土体进行不出土搅拌，同时向土体中喷射水泥浆，形成水泥土桩。
8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，水泥土桩通过一次或者分多次完成，最终成型的水泥土桩的直径大于或者等于桩簇的最大直径。
9.如权利要求7或8所述的施工方法，其特征在于，在水泥土桩强度达到初凝之前，进行小直径桩施工。
10.如权利要求6或7所述的施工方法，其特征在于，在进行小直径桩的桩身施工之前，通过重锤或者夯管的升降运动对桩端土体或者向桩端填入的加固料进行夯击，经过多次夯击后使桩端下一定深度和范围内的土体被加固密实，并以实测贯入度或者设定的填料量为控制标准检验桩端密实度，从而形成桩端载体。
11.如权利要求10所述的施工方法，其特征在于，上述的以实测贯入度或者设定的填料量为控制标准，实测贯入度是指在不填料的情况下重锤或者夯管空打3击～10击的下沉数值，设定的填料量在0.1～1.8m3范围内。
12.如权利要求10所述的施工方法，其特征在于，上述的向桩端填入的加固料，包括干硬性混凝土或碎砖或碎石或渣土或卵石或钢渣或水泥土或灰土中的一种或几种。
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