CN106759295B - 静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型，包括管桩和套设于管桩外壁的支盘桩，以及与该支盘桩端部连接的扩大桩；所述管桩为中空的管材，在该管材内填充水泥土形成实心管桩；所述支盘桩包括支盘桩体和沿该支盘桩体轴向方向等间距分布的支盘，支盘桩为水泥土桩体，扩大桩为膨胀混凝土桩体。该静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型将部分土体挤向孔壁，提高了桩侧摩阻力，减少了原有土体的排放，同时多余部分土体挖出，形成大口径桩基，且提高了桩基承载力；其次设置多个支盘，对侧壁施加了预压力，扩大组合桩与土的接触面积，增大了桩身的有效面积，提高组合桩的承载力；然后通过桩端扩孔压入膨胀混凝土对桩端形成预压力，进一步提高桩端承载力。

Description

静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型及其施工方法
技术领域
本发明涉及土木工程领域的桩基以及施工方法，尤其涉及一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型及其施工方法。
背景技术
目前房屋建筑、铁路及桥梁桩基础技术中主要采用桩基础型式，常用挤土桩、非挤土桩、以及支盘桩等桩基础。挤土桩主要采用打入或者静压的形式，孔壁土摩擦力较高，但是桩径一般较小；且单一的挤土桩存在打桩困难，引起明显土体隆起及位移，对邻近建筑物产生不良影响。非挤土桩主要采用人工挖孔、旋挖钻施工等方式，桩侧土摩擦阻力一般较低，桩径较大；且单一非挤土桩存在大量土运输困难，泥浆处理也很不方便，对清孔及混凝土浇筑要求较高，不能充分利用原有土体，环境污染较大。支盘桩主要采用旋挖钻孔后再使用支盘钻机扩孔形成支盘空腔，浇筑混凝土形成支盘桩，它并不能对孔壁增加预压力。
因此，亟待解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种桩侧摩阻力大、桩径大且桩体和桩端承载力高的静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型。
技术方案：为实现以上目的，本发明的另一个发明目的是提供该静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工方法。
本发明公开了一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型，包括管桩和套设于管桩外壁的支盘桩，以及与该支盘桩端部连接的扩大桩；所述管桩为中空的管材，在该管材内填充水泥土形成实心管桩；所述支盘桩包括支盘桩体和沿该支盘桩体轴向方向等间距分布的支盘，所述支盘桩为水泥土桩体，扩大桩为膨胀混凝土桩体。
其中，所述支盘外径d3为支盘桩体直径d2的1.8～2.5倍，所述相邻支盘的间距L为支盘桩体直径d2的2.5～3倍。
优选的，所述扩大桩直径d4为支盘桩体直径d2的2～3倍，该扩大桩高度h为支盘桩体直径d2的1倍。
本发明还公开了一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工方法，包括如下步骤：
A、在工程场地施工形成桩径为d2的桩孔；
B、从桩孔下端开始逐级往上挤扩形成外径为d3的支盘空腔；
C、向桩孔内加入水泥，搅拌形成水泥土，形成支盘桩；
D、待支盘桩凝固达到一定强度后，静压植入管桩，形成内腔填充有水泥土的管桩；
E、沿管桩内径伸入带有用于扩径的设备至桩孔下端，到达底部后打开设备，扩径形成直径为d4的桩端扩大空腔；
F、在钻掘过程中，同时分别沿着水平、竖直方向往桩端扩大空腔内灌注膨胀混凝土，挤压并固化桩端土体，形成扩大桩。
进一步，所述管桩1的外径d1为桩孔桩径d2的0.8倍～1倍。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：首先该静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型有效结合了静钻、挤扩，挤土、植入、中掘施工技术，克服了单一挤土桩、非挤土桩及支盘桩的一些缺陷，将部分土体挤向孔壁，提高了桩侧摩阻力，减少了原有土体的排放，同时多余部分土体挖出，形成大口径桩基，且提高了桩基承载力；其次设置多个支盘，对侧壁施加了预压力，扩大组合桩与土的接触面积，增大了桩身的有效面积，提高组合桩的承载力；然后通过桩端扩孔压入膨胀混凝土对桩端形成预压力，进一步提高桩端承载力，避免了桩底沉渣影响；再者该静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型适用性较广，可用于所有粘土、砂砾石及部分风化岩石地质，且经济效益好，施工速度快，预制管桩现场静压置入，无需清孔、下放钢筋笼及浇筑混凝土，可节约大量钢筋及混凝土。造孔及扩孔机械简单，扩孔设备可直接安放在普通静压钻上施工，容易推广。
附图说明
图1为本发明中桩孔开始施工的示意图；
图2为本发明中桩径为d2的桩孔施工完成的示意图；
图3为本发明中挤扩施工的示意图；
图4为本发明中形成支盘桩的施工示意图；
图5为本发明中植入管桩的施工示意图；
图6为本发明中中掘形成桩端扩大空腔的施工示意图；
图7为本发明中静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的结构示意图；
图8是本发明中静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的剖面示意图；
图9是本发明中中掘扩底设备的钻头剖面示意图；
图10是本发明中中掘扩底设备的钻头平面示意图；
图11(a)～图11(c)是本发明中管桩的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图7所示，本发明一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型包括管桩1、支盘桩2和和扩大桩3。其中支盘桩2套设于管桩1外壁，该支盘桩2端部连接有扩大桩3；其中管桩1为中空的管材，预制管桩1外径d1略小于桩孔直径d2，管桩1内径可放入桩底扩孔设备。
在该管材内填充水泥土形成实心管桩；所述支盘桩2包括支盘桩体4和沿该支盘桩体4轴向方向等间距分布的支盘5，所述支盘桩2为水泥土桩体，扩大桩3为膨胀混凝土桩体。
所述支盘5外径d3为支盘桩体4直径d2的1.8～2.5倍，所述相邻支盘5的间距L为支盘5外径d3的2.5～3倍，此外也需要根据地质条件而定。本发明设置的合理支盘大小和支盘间距对承载力提高作用以及经济效益影响较显著，可充分发挥支盘的效果，避免了因支盘直径太大导致发生剪切破坏，以及不易于施工且容易出现塌孔等现象，同时也避免了因支盘太小导致的增加摩阻力幅度较小；还避免了支盘间距太大导致的侧阻力提高不明显，支盘间距太小导致的支盘相互影响显著，不能充分发挥支盘悬臂部分的端阻力等现象。
所述扩大桩3直径d4为支盘桩体4直径d2的2～3倍，该扩大桩3高度h为支盘桩体4直径d2的1倍。桩底扩孔压浆可加入膨胀混凝土，对桩底形成预压力。因管桩桩径较小，传递到管桩底部的荷载存在扩散效应；本发明选择合理的扩大桩直径和高度，兼具经济效益的同时还充分发挥扩大桩承载力提高效益；同时进一步避免扩大桩桩径太小导致发生刺入破坏，或扩大桩桩径太大不利于施工，同时承载力提高不是很显著等现象。
本发明公开了一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工方法，包括如下步骤：
A、在工程场地施工，采用旋挖钻6进行桩孔施工，排出少量土体，形成桩径为d2的桩孔；本发明充分利用了原有土体，排土量少，利于环保；
B、利用挤扩设备7从桩孔下端开始逐级往上挤扩形成外径为d3的支盘空腔；挤扩设备7可根据桩径大小挤扩不同大小的支盘，挤扩设备7也可使用单个挤扩设备，以及多个挤扩设备的多节支盘。当挤扩设备7下放到指定深度时，挤扩设备7的油缸打开，挤扩设备7的叶片、支叉挤压装置同时压入孔壁开始挤扩，挤扩完成后收回油缸，同时将叶片和支叉挤压装置收起，然后提升挤扩设备7，进行下一个支盘的挤扩施工。
C、向桩孔内加入水泥，搅拌均匀，形成水泥土，进而形成支盘桩2；
D、待支盘桩2凝固达到一定强度后，静压植入管桩1，管桩1可为混凝土管桩、预应力管桩、竹节桩、钢管管桩、螺旋管桩、FRP管桩、变截面管桩，多种桩组合等如图11(a)～图11(c)所示，逐节压入到设计的高度，形成内腔填充有水泥土的管桩1；
E、沿管桩1内径伸入带有用于扩径的钻头8的中掘扩底设备9至桩孔下端，钻头8的扩径为d4，到达底部后打开中掘扩底设备9上的钻头8，在桩端以下一定范围内扩径，形成直径为d4的桩端扩大空腔；
F、在桩端扩径过程中，同时利用钻头下的环管10上的水平喷嘴11和竖直喷嘴12向桩端扩大空腔四周内喷射膨胀混凝土与周围土体混合，对桩端形成预压力，形成扩大桩3。本发明桩端喷嘴是连通在中掘钻头上的，钻的过程中喷射水泥浆或膨胀混凝土，加入到膨胀剂有预压桩端效果，相当于对桩端施加了预压力。
使用带有喷嘴的中掘扩底设备9时，在中掘扩底设备9下放过程，喷嘴上应有保护措施，防止下放过程堵塞喷嘴。其中，环管10连接直管顺着中掘扩底设备9连接到地面的水泥浆池或者膨胀混凝土的储料池，环管10同时连接水平喷嘴11和竖直喷嘴12，水平喷嘴11和竖直喷嘴12可环向布置4～6个，可根据扩大头大小进行选择，喷射时利用高压油泵，压入水泥浆或者膨胀混凝土，通过喷嘴向周围挤扩的土体高压喷射，并上下搅拌均匀，形成扩大桩3，然后收回中掘扩底设备9，提升中掘扩底设备9的钻杆，并及时用清水清洗钻头8及压浆管，完成静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工。
本发明中管桩1置入过程挤压周围水泥土，对孔壁施加了预压力，形成更加密实的组合桩，管桩1与周围水泥土形成带支盘及扩大桩的组合桩，在荷载作用下，管桩1将荷载传递到周围水泥土，水泥土通过侧壁、支盘、扩大桩等将荷载传递到周围土体。本发明中水泥土根据扩大桩范围、桩端持力层特性等配置水灰比和其他参数。

Claims (4)

1.一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工方法，其特征在于：包括管桩(1)和套设于管桩(1)外壁的支盘桩(2)，以及与该支盘桩(2)端部连接的扩大桩(3)；所述管桩(1)为中空的管材，在该管材内填充水泥土形成实心管桩；所述支盘桩(2)包括支盘桩体(4)和沿该支盘桩体(4)轴向方向等间距分布的支盘(5)，所述支盘桩(2)为水泥土桩体，扩大桩(3)为膨胀混凝土桩体；该施工方法包括如下步骤：
A、在工程场地施工形成桩径为d2的桩孔；
B、从桩孔下端开始逐级往上挤扩形成外径为d3的支盘空腔；
C、向桩孔内加入水泥，搅拌形成水泥土，形成支盘桩(2)；
D、待支盘桩(2)凝固达到一定强度后，静压植入管桩(1)，形成内腔填充有水泥土的管桩(1)；
E、沿管桩(1)内径伸入带有用于扩径的设备至桩孔下端，到达底部后打开设备，扩径形成直径为d4的桩端扩大空腔；
F、在桩端扩径过程中，同时利用设备下的环管(10)上的水平喷嘴(11)和竖直喷嘴(12)分别沿着水平、竖直方向往桩端扩大空腔四周内喷射膨胀混凝土与支盘桩和周围土体混合，对桩端形成预压力，形成扩大桩(3)。
2.根据权利要求1所述的静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工方法，其特征在于：所述支盘(5)外径d3为支盘桩体(4)直径d2的1.8～2.5倍，所述相邻支盘(5)的间距L为支盘桩体(4)直径d2的2.5～3倍。
3.根据权利要求1所述的静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工方法，其特征在于：所述扩大桩(3)直径d4为支盘桩体(4)直径d2的2～3倍，该扩大桩(3)高度h为支盘桩体(4)直径d2的1倍。
4.根据权利要求1所述的静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工方法，其特征在于：所述管桩(1)的外径d1为桩孔桩径d2的0.8倍～1倍。
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Assignor: SOUTHEAST University

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Denomination of invention: Combined pile type of static drilling squeezed branch plate and pipe pile and its construction method

Granted publication date: 20190820

License type: Common License

Record date: 20201230

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