CN108049401A - 一种螺纹夯扩桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺纹夯扩桩及其施工方法，包括上部螺纹桩体，在螺纹桩下端连接有夯扩大头。夯扩锤做自由落体运动冲击填充料产生的夯能挤密了桩端土层，不仅解决了各类螺旋钻进成孔成桩工艺桩底存有虚土，同等条件下桩端阻力远小于预制管桩等压入或振动、锤击成桩等工艺的弊端，而且通过冲击挤密进一步加固了桩端持力层，增大了桩端土层的承载力，解决了受设备成桩深度影响，无法到达合适持力层而造成的承载力低下的问题。桩底夯扩大头加大了桩端截面积，避免了各类螺纹桩为了增大桩端受力面积加大桩径造成的混凝土浪费，本案螺纹夯扩桩通过双重作用增大了桩端载力，并极大的降低了混凝土用量，是一种高效、节能、环保的桩型及成桩工艺。

Description

一种螺纹夯扩桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种螺纹夯扩桩及其施工方法，具体为一种螺纹夯扩桩及其施工方法，属于建筑工程应用技术领域。

背景技术

按受力情况分类，桩分为摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩(端承摩擦桩)三类，桩的承载力由桩侧阻力(桩周土摩擦力)与桩端载力组成。通常情况下，提高桩承载力的途径就是通过技术手段提高桩侧阻力或桩端阻力。

扩底桩系列技术

夯扩桩是利用振动沉管设备或柴油锤锤击将护筒沉入地面，并利用柱锤或柴油锤在护筒内夯击干硬性混凝土形成桩底夯扩大头，然后放置钢筋笼，浇筑混凝土提管成桩而成的一种扩底桩。振动沉管或柴油锤锤击沉管存在噪音大，不符合环保要求及沉管进尺能力差，难以穿透较硬土层进入较好持力层等弊病，单桩承载力较低，难以满足现代建筑对桩基承载力的要求。

载体桩(混凝土桩的施工方法)专利号CN98101041.5是一种通过柱锤自由落体锤击土体，护筒跟进的方式成孔，然后在利用柱锤冲击护筒内填充料(建筑垃圾，碎石等)加固桩底土体，待达到要求后，继续夯击干硬性混凝土形成夯扩大头的成桩工艺，其所形成的复合载体夯扩大头部分端载力高，在同等条件下大于夯扩桩单桩承载力，但其成孔工艺柱锤夯击成孔，效率低下，成孔深度小，故承载力难以有更大提升。

旋转挤压灌注桩及其成桩工法，专利号200710051598.7通过螺旋钻机旋转钻进成孔，到达预定深度后，通过油缸及电机撑开钻具底部张合器，旋转形成底部扩大头，然后泵送混凝土成桩。其成孔方式为螺旋旋转钻进，钻进能力强，能钻透较硬土层，进入设定持力层，但在较硬土层中，张合器撑开失败率高，桩端扩大头部分成孔没有保证，且其扩大头部分为通过张合器旋转破坏桩底土体而成，存在大量虚土，故桩端载力取值较低。

螺纹桩系列技术

螺纹桩是一种桩身全部或者部分带有混凝土螺牙的异型灌注桩，其通过桩身混凝土螺牙与桩周土体形成螺丝式紧密咬合，极大地提升了桩侧阻力。其中专利号为ZL03128265.2的半螺丝桩及其成桩工法和专利号为专利号201410552720.9的一种变径全螺纹桩及其成桩工法在近年来得到了广泛的应用。但这种通过螺旋钻具旋转钻进的成孔工艺，桩端存有微量虚土，同等条件下相比较预应力管桩等全挤土桩，桩端阻力较低。

以上桩型及成桩方法为现阶段较为常见的端承桩、摩擦桩及端承摩擦桩。夯扩桩、载体桩通过锤击加固了桩底土体，锤击形成夯扩大头，扩大了桩端截面积从而增大了桩端阻力，但其存在噪音大，成桩效率差，成孔深度浅等弊病。旋转挤压灌注桩通过旋转钻进，钻进能力较强，但底部扩大头形成没有保障，且桩底有虚土，桩端承载力较差。以上三种桩型及成桩工艺所形成的桩，桩身为等截面桩，桩侧阻力较低。

半螺丝桩和变径全螺纹桩，通过螺旋钻具旋转钻进成孔，钻进能力强。螺纹桩体与桩周土体螺丝式紧密咬合，桩侧阻力有了极大的提升，但其桩端存在虚土，且桩端截面积较小，相比较预应力管桩等挤土桩，端载力较小。

旋转挤压灌注桩、半螺丝桩和变径全螺纹桩成桩工艺为半挤土桩，在坚硬土层、卵石、碎石土中钻进速度慢。

通过以上分析可知，夯扩桩的锤击、振动沉管工艺沉管能力差、效率低下，而且无法改变桩身形态，无法在提高桩侧阻力方面取得再一步进展，而螺纹桩螺旋钻进的方式，虽钻进能力强，形成的螺纹桩桩侧阻力大，但无法避免桩端虚土，更无法通过技术手段加固桩端土体以取得更高的端载力。如何让夯扩桩成桩长度更长，桩侧阻力更大，或如何让螺纹桩桩底无虚土，桩底截面更大，从而使得灌注桩不论在桩侧阻力还是在桩端阻力都取得进一步提升，成为承载力更高，更加节能，环保的摩擦端承桩成为了现阶段桩基础技术研究上的一大难题，因此，针对上述问题提出一种螺纹夯扩桩及其施工方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种螺纹夯扩桩及其施工方法，底部带有由夯扩锤夯击填充料所形成夯扩大头的螺纹灌注桩，其施工方法为套管螺纹钻机将套管旋转钻进，钻进速度快，可以轻易穿透坚硬土层进入设定持力层，通过夯扩锤做自由落体运动冲击填充料扩孔形成底部夯扩夯扩大头，夯扩锤夯击挤密了桩底土体，解决了各类螺旋钻进成孔成桩工艺，桩底存在虚土，同等条件下桩端载力小于管桩端载力的难题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种螺纹夯扩桩，包括上部的螺纹桩体，在螺纹桩体下端固定连接有由夯扩锤冲击填充料形成的夯扩大头，

进一步，所述螺纹桩体应嵌入桩底夯扩大头，嵌入深度不小于5公分。

进一步，所述螺纹桩为桩身全部带有混凝土螺牙的混凝土灌注桩。

进一步，所述螺纹桩桩身部分带有混凝土螺牙的混凝土灌注桩。

进一步，所述夯扩大头部分使用填充料为混凝土。

进一步，所述夯扩大头部分使用填充料部分为混凝土。

一种螺纹夯扩桩的施工方法，该施工方法的步骤包括：

1)利用套管螺纹钻机将外壁带有螺旋构件的套管沉入地面直至设定深度，并将套管内清空；

2)①向套管内投入填充料，②将夯扩锤放入套管内做自由落体运动冲击套管内填充料，将填充料夯出套管，重复①、②步骤，直至达到预定填充料方量或密实度后，将夯扩锤移出套管。底部夯扩大头施工时，可按照施工需要将套管提升一定距离；

3)在套管内放置钢筋笼，然后浇筑混凝土，混凝土浇筑完毕后，将套管旋转拔出地面，形成螺纹夯扩桩。旋转提管过程中，可以根据施工需要再次补灌混凝土。

进一步，使用填充料全部为混凝土时，形成灌注螺纹夯扩桩。

进一步，底部夯扩大头部分施工方式为，先填入建筑垃圾等材料用夯扩锤进行夯击加固桩端土体，加固完毕后再填入混凝土，用夯扩锤夯击形成桩底夯扩大头为复合材料的螺纹夯扩桩。

进一步，夯扩锤为独立机组设备时，螺纹套管钻机待套管下钻到设计位置后，可将机组移开，利用另一根套管进行下一根桩成孔沉管工作，待上一根桩夯扩完毕，钢筋笼安置到位，并在管内浇灌混凝土后，移回机器，进行后续工作。

螺纹夯扩桩施工方法，在夯扩大头完成后，可直接在套管内浇灌混凝土，然后旋转提升套管，形成素混凝土螺纹夯扩桩。

本发明的有益效果是：通过夯扩锤做自由落体运动冲击填充料扩孔形成底部夯扩夯扩大头，夯扩锤夯击挤密了桩底土体，解决了各类螺旋钻进成孔成桩工艺，桩底存在虚土，做端载力计算时取值小的问题。桩底夯扩大头加大了桩端截面积，进一步增大了桩端载力。因套管螺纹桩机造价比较昂贵，且用电功率较大，同一工地为缩短工期使用多台设备同时施工成本及电力负荷较大，本案夯扩桩机与套管螺纹钻机组合施工方法，通过夯扩桩机与套管螺纹钻机组合施工方式，即解决了夯扩桩无法穿透较硬土层进入桩底持力层且等截面桩体侧阻力小的弊端又解决了各类通过钻头钻进成桩的螺纹桩桩底虚土桩底承载力低的问题。施工中通过两台设备合理组合施工，成倍地提高了施工功效，降低了施工成本从而极大地提升了螺纹夯扩桩的经济效益。

本案螺纹夯扩桩由此双重作用进一步增大了桩端载力，并避免了各类螺纹灌注桩为增大端部面积而增大桩径产生的砼浪费。

附图说明

图1为本发明夯扩大头填充料全部是混凝土的螺纹夯扩桩示意图

图2为本发明夯扩大头为复合材料的螺纹夯扩桩示意图；

图3为本发明的实施例一螺纹夯扩桩施工方法示意图之一；

图4为本发明的实施例一螺纹夯扩桩施工方法示意图之二；

图5为本发明的实施例二螺纹夯扩桩施工方法示意图之一；

图6为本发明的实施例二螺纹夯扩桩施工方法示意图之二；

图中：1、螺纹桩体，2、夯扩大头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种螺纹夯扩桩，包括上部螺纹桩体1，在所述螺纹桩体1下端固定连接有由夯扩锤冲击填充料形成的所述夯扩大头2。

所述螺纹桩体1应嵌入所述夯扩大头2，其嵌入深度不小于5cm。

如图1所示：

所述螺纹桩体1为桩身全部带有混凝土螺牙的混凝土灌注桩。

所述夯扩大头2为填充料全部是混凝土形成的夯扩头。

如图2所示：所述螺纹桩体1为桩身部分带有混凝土螺牙的混凝土灌注桩。

所述夯扩大头2填充料部分为混凝土形成的复合材料夯扩大头。

实施例一：

如图3和图4所示：一种螺纹夯扩桩施工方法

1)将套管螺纹钻机移至桩位，旋转内钻杆与套管，向下钻进。

2)套管沉入设定深度后，将内钻杆提出套管，并将套管内清理干净。

3)在套管内填入填充料，并利用夯扩锤做自由落体运动将填充料夯出套管，反复重复此步骤形成螺纹夯扩桩夯扩大头。

4)在套管内放入制作好的钢筋笼，并在套管内浇注混凝土。

5)将内钻杆放回套管，压住钢筋笼。

6)旋转提升套管，形成螺纹夯扩桩。

实施例二：

如图5和图6所示：一种螺纹夯扩桩施工方法：

1)将螺旋钻杆对准桩位

2)旋转螺旋钻杆向下钻进至设定深度，并提出螺旋钻杆

3)将带有螺纹的套管旋转钻进螺旋钻杆引好的桩孔，向下钻进过程，夯扩锤在套管内做自由落体运动将进入套管内泥土排出，直至到达设定深度

4)提出夯扩锤，投入建筑垃圾或碎石等加固材料后，夯扩锤在套管内做自由落体运动，将套管内填充料夯出套管，并重复以上步骤，直至达到预定密实度

5)投入干硬混凝土，夯扩锤在套管内做自由落体运动，将套管内混凝土夯出套管，并重复以上步骤，直至达到预定填充量，形成复合材料夯扩大头。

6)将夯扩锤提出套管，放入钢筋笼

7)向套管内浇注混凝土

8)混凝土浇注完毕后，旋转提出套管，形成螺纹夯扩桩。旋转提升过程中，如有需要，可进行再次补灌混凝土。

本施工方法也可不进行预先引孔，直接利用钻机将套管旋转下钻，下钻过程中，利用夯扩锤在套管内做自由落体运动，将下钻过程中进入套管的土夯出，直至到达设定深度。

现有各类螺纹螺旋桩施工技术，均为利用螺旋钻杆钻进后泵料提钻形成桩体，或者在钻杆底部通过各类措施扩大钻头扰动土体形成较大端部桩身，此类施工工艺均无法避免桩底虚土，扩大部分也无法保证达到预设效果，本案螺纹夯扩桩及其施工工法利用中空套管进行施工，钻至设定深度后，可在套管内放入夯扩锤，夯扩锤做自由落体运动冲击填充料产生的夯能挤密了桩端土层，不仅解决了各类螺旋钻进成孔成桩工艺桩底存有虚土，同等条件下桩端阻力远小于预制管桩等压入或振动、锤击成桩等工艺的弊端，而且通过冲击挤密进一步加固了桩端持力层，增大了桩端土层的承载力，解决了受设备成桩深度影响，无法到达合适持力层而造成的承载力低下的问题。桩底夯扩大头加大了桩端截面积，避免了各类端阻桩为了增大桩端受力面积加大桩径造成的混凝土浪费，本案螺纹夯扩桩由此双重作用进一步增大了桩端载力，并极大的降低了混凝土用量，是一种高效、节能、环保的桩型及成桩工艺。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种螺纹夯扩桩，其特征在于：包括上部的螺纹桩体(1)，在所述螺纹桩体(1)下端固定连接有夯扩大头(2)。

2.根据权利要求1所述的一种螺纹夯扩桩，其特征在于：所述螺纹桩体(1)嵌入式连接所述夯扩大头(2)。

3.根据权利要求1所述的一种螺纹夯扩桩，其特征在于：所述螺纹桩体(1)为桩身全部带有混凝土螺牙的混凝土灌注桩。

4.根据权利要求1所述的一种螺纹夯扩桩，其特征在于：所述螺纹桩体(1)为桩身部分带有混凝土螺牙的混凝土灌注桩。

5.根据权利要求1所述的一种螺纹夯扩桩，其特征在于：所述夯扩大头(2)使用填充料为混凝土。

6.根据权利要求1所述的一种螺纹夯扩桩，其特征在于：所述夯扩大头(2)使用填充料部分为混凝土。

7.一种螺纹夯扩桩的施工方法，其特征在于，该施工方法的步骤包括：

1)将外壁带有螺旋构件的套管沉入地面直至设定深度，并将套管内清空；

2)①向套管内投入填充料，②将夯扩锤放入套管内做自由落体运动冲击套管内填充料，将填充料夯出套管，重复①、②步骤，直至达到预定填充料方量或者密实度后，将夯扩锤移出套管；夯扩大头施工时，可以根据施工需要将套管提升一定距离；

3)在套管内放置钢筋笼，然后浇筑混凝土，混凝土浇筑完毕后，将套管旋转拔出地面，形成螺纹夯扩桩。旋转提管过程中，可以根据施工需要再次补灌混凝土。

8.根据权利要求7所述的一种螺纹夯扩桩的施工方法，其特征在于：使用填充料全部为混凝土时，形成螺纹夯扩桩。

9.根据权利要求7所述的一种螺纹夯扩桩的施工方法，其特征在于：底部夯扩大头部分施工方式为，先填入建筑垃圾等材料用夯扩锤进行夯击加固桩端土体，加固完毕后再填入干硬混凝土，用夯扩锤夯击形成桩底夯扩大头为复合材料的螺纹夯扩桩。

10.根据权利要求7所述一种螺纹夯扩桩的施工方法，其特征在于：夯扩锤为独立机组设备时，螺纹套管钻机待套管下钻到设计位置后，可将机组移开，利用另一根套管进行下一根桩成孔沉管工作，待上一根桩夯扩完毕，钢筋笼安置到位，并在管内浇灌混凝土后，移回机器，进行后续工作。