CN113668511A - 建筑桩基及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑桩基及其施工方法，其包括：桩体；导料筒，其同轴设于桩体内；螺旋输送杆，其同轴转动设于导料筒内；滑动杆，其同轴滑动设于螺旋输送杆的转轴内；两个碎土机构，任一碎土机构包括第一安装板、第二安装板和多个刀架。本发明不仅具有施工步骤简单、施工周期短的优点，还具有抗沉拔性能和抗动载荷性能优异的特点。

Description

建筑桩基及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域。更具体地说，本发明涉及一种建筑桩基及其施工方法。

背景技术

建筑桩基通常是对市政工程和房屋地基起到加固作用，常用的建筑桩基施工方法为灌注桩和直接打入预制桩，第一种灌注桩需要事先在施工地进行旋挖钻设桩孔，然后将钢筋笼放入桩孔内，随后在桩孔内浇筑混凝土，钻设桩孔时还需要进行钢护筒的安装，事后还需要将钢护筒拔出，整个施工过程繁琐，导致施工周期延长；第二种直接打入预制桩存在预制桩与土层贴合不牢，预制桩很容易出现松动和纵向沉降，进而导致整个桩基稳定性较差，无法满足实际建筑施工的要求。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种建筑桩基及其施工方法，其不仅具有施工步骤简单、施工周期短的优点，还具有抗沉拔性能和抗动载荷性能优异的特点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种建筑桩基，其包括：

桩体，其竖直设置且下端植入土体内，所述桩体的底部设有进料口；

导料筒，其同轴设于所述桩体内，所述导料筒的长度大于所述桩体的长度；所述导料筒的上端与所述桩体沿竖直方向滑动连接，下端与所述进料口连通；所述导料筒的圆周侧面的顶部设有出料口，其位于所述桩体的上方；

螺旋输送杆，其同轴转动设于所述导料筒的内部，所述螺旋输送杆的下端穿过所述导料筒的底部延伸至所述导料筒的下方；所述螺旋输送杆的转轴的内部中空，且转轴的顶部设有注浆口；

滑动杆，其上端同轴滑动套设于所述螺旋输送杆的转轴的下端，所述滑动杆的圆周侧面上间隔设有多个注浆孔；

两个碎土机构，其设于所述桩体的底部且分别对称的位于所述螺旋输送杆的两侧；任一碎土机构包括：

第一安装板，其水平设于所述桩体的底部且与所述桩体的底部转动连接，第一安装板与所述螺旋输送杆沿竖直方向的投影互不干涉；

第二安装板，其水平设于第一安装板的下方，第二安装板的一端与所述滑动杆的下端固定连接；

多个刀架，其间隔设于第一安装板和第二安装板之间，任一刀架的另端分别和第一安装板和第二安装板固定连接，刀架上间隔设于多个刀片，任一刀片与所述螺旋输送杆互不干涉。

优选的是，所述的建筑桩基，所述桩体的圆周侧面上设于多个沿竖直方向间隔排布通孔组，任一通孔组包括多个沿圆周方向间隔排布的通孔；

所述建筑桩基还包括多个加固机构，其沿竖直方向间隔排布，任一加固机构包括沿圆周方向间隔排布的加固杆，一个通孔对应设置一个加固杆，任一加固件的一端与所述导料筒的外壁铰接，另一端朝着远离所述导料筒的轴线倾斜向上延伸穿过相对应的通孔。

优选的是，所述的建筑桩基，任一加固杆上沿其长度方向间隔设于多个弹性附枝，任一弹性附枝的一端和与其相对应的加固杆的圆周侧壁固接，另一端朝着靠近与其相对应的加固杆的一端的方向延伸，弹性附枝和与其相对应的加固杆的自然展开角度为45°。

优选的是，所述的建筑桩基，还包括：承台，其水平设于所述桩体的顶部，所述桩体的顶部与所述承台的底部固接，所述导料筒和所述螺旋输送杆的上端嵌设于所述承台的底部。

优选的是，所述的建筑桩基，所述承台的底部设有凹槽，其内设有开口朝下的圆柱状的预制混凝土筒桩，所述预制混凝土筒桩的外壁与所述凹槽的内壁之间填充有玻璃纤维棉；所述导料筒和所述螺旋输送杆的上端容纳于所述预制混凝土筒桩内。

优选的是，所述的建筑桩基，所述导料筒和所述预制混凝土筒桩之间填充浇筑混凝土层进行固接。

优选的是，所述的建筑桩基，所述导料筒、所述桩体内部均浇筑有混凝土。

本发明还提供一种所述的建筑桩基的施工方法，其包括以下步骤：

步骤一、将桩体的下端竖直植入土地，此时导料筒的底部与桩体的底部卡接，任一加固杆位于桩体和导料筒之间，加固杆的另一端搁置于相对应的通孔内，滑动杆位于螺旋输送杆的转轴内；

步骤二、转动螺旋输送杆的转轴，带动两个碎土机构将桩体下方区域的土层进行松动，螺旋输送杆的转动的作用下将松动的土层向上输送并通过出料口将松动的土层排出，直至在桩体的下方区域形成中空的腔室；

步骤三、相对桩体将导料筒向上移动至滑动杆上的所有的注浆孔露出，将导料筒与桩体顶部进行固定，导料筒在向上移动的过程中带动任一加固杆的一端绕其与导料筒的铰接点转动，另一端穿过相对应的通孔并插入土层内，任一弹性附枝插入土层内并张开与土层紧密贴合；

步骤四、通过注浆口向螺旋输送杆的转轴内注入混凝土浆，多个注浆孔将转轴内的混凝土浆导流至中空的腔室内；与此同时，通过出料口向导料筒的内部注入混凝土浆，导料筒内的混凝土浆通过导料筒底部输送至桩体内并与腔室内混凝土接触，进而形成将桩体、导料筒和腔室连接的混凝土加固块；

步骤五、通过出料口向导料筒的内部填充混凝土浆，填充过程中在螺旋输送杆和导料筒的上端的外壁上刮设一层混凝土浆，并立即将预制混凝土筒桩盖设于螺旋输送杆和导料筒的上端，进而通过混凝土浆将螺旋输送杆和导料筒与预制混凝土桩筒固定连接；

步骤六、在预制混凝土筒桩的外部包裹一层玻璃纤维棉，然后将预制混凝土筒桩插入承台的凹槽内，并将承台的底部与桩体的顶部进行固定连接。

本发明至少包括以下有益效果：本发明可在桩体的下端植入土体内之后，通过设于桩体底部的碎土机构，将桩体下方的土层松动，并配合桩体内部设置的导料筒和螺旋输送杆，将松动的土层向上排出，从而在桩体的下方形成中空腔室，随后通过注浆口、多个注浆孔，向桩体下方的中空腔室内浇筑混凝土，无需事先钻挖桩孔即可在桩体下方浇筑混凝土托台，实现了在简化施工工艺，缩短施工周期的同时，还可提高桩基的抗沉拔性能和抗动载荷性能。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明在一个实施例中所述的建筑桩基在初始状态下的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为本发明在另一个实施例中所述的建筑桩基在施工过程中的结构示意图；

图4为图3的局部放大图；

图5为本发明在另一个实施例中所述的建筑桩基的结构示意图。

附图标记说明：1-桩体11-托台2-导料筒3-螺旋输送杆31-滑动杆4-碎土机构41-第一安装板42-第二安装板43-刀架44-刀片5-加固杆51-弹性附枝6-承台7-预制混凝土筒桩71-混凝土层72-玻璃纤维棉。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～5所示，本发明提供一种建筑桩基，其包括：

桩体1，其竖直设置且下端植入土体内，所述桩体的底部设有进料口；

导料筒2，其同轴设于所述桩体内，所述导料筒的长度大于所述桩体的长度；所述导料筒的上端与所述桩体沿竖直方向滑动连接，下端与所述进料口连通；所述导料筒的圆周侧面的顶部设有出料口，其位于所述桩体的上方；

螺旋输送杆3，其同轴转动设于所述导料筒的内部，所述螺旋输送杆的下端穿过所述导料筒的底部延伸至所述导料筒的下方；所述螺旋输送杆的转轴的内部中空，且转轴的顶部设有注浆口；

滑动杆31，其上端同轴滑动套设于所述螺旋输送杆的转轴的下端，所述滑动杆的圆周侧面上间隔设有多个注浆孔；

两个碎土机构4，其设于所述桩体的底部且分别对称的位于所述螺旋输送杆的两侧；任一碎土机构包括：

第一安装板41，其水平设于所述桩体的底部且与所述桩体的底部转动连接，第一安装板与所述螺旋输送杆沿竖直方向的投影互不干涉；

第二安装板42，其水平设于第一安装板的下方，第二安装板的一端与所述滑动杆的下端固定连接；优选的是，第二安装板和第一安装板均为沿径向延伸的条状结构；

多个刀架43，其间隔设于第一安装板和第二安装板之间，任一刀架的另端分别和第一安装板和第二安装板固定连接，刀架上间隔设于多个刀片44，任一刀片与所述螺旋输送杆互不干涉。

在上述技术方案中，本发明可在桩体的下端植入土体内之后，通过设于桩体底部的碎土机构，将桩体下方的土层松动，并配合桩体内部设置的导料筒和螺旋输送杆，将松动的土层向上排出，从而在桩体的下方形成中空腔室，随后通过注浆口、多个注浆孔，向桩体下方的中空腔室内浇筑混凝土，无需事先钻挖桩孔即可在桩体下方浇筑混凝土托台，实现了在简化施工工艺，缩短施工周期的同时，还可提高桩基的抗沉拔性能和抗动载荷性能。

本技术方案中，初始状态为(如图1所示)：导料筒的底部与进料口内壁卡接，导料筒相对桩体向下移动至极限位置，出料口位于桩体上方，施工过程中，以本发明初始状态将桩体的下端植入土体内，然后相对导向筒转动螺旋输送杆，带动碎土机构转动，碎土机构上的多个刀片将桩体下方的土层进行松动，松动的土层在螺旋输送杆的传输作用下被向上输送，并通过出料口排出，直至桩体下方的土层被掏空，形成中空腔室，停止转动螺旋输送杆；随后相对桩体将导料筒竖直向上提起，带动螺旋输送杆向上移动，螺旋输送杆底部连接的滑动杆滑出，并露出多个注浆孔，通过注浆口向螺旋输送杆的转轴内部灌注混凝土浆一，其通过多个注浆孔移动至中空腔室内形成托台11，提高桩体与土体的连接的紧密性，同时为桩体底部提供支撑力，提高本发明的抗沉拔、抗动载荷性能，进而达到提高桩基施工质量，满足施工要求的目的。

另一种技术方案中，所述的建筑桩基，所述桩体的圆周侧面上设于多个沿竖直方向间隔排布通孔组，任一通孔组包括多个沿圆周方向间隔排布的通孔；

所述建筑桩基还包括多个加固机构，其沿竖直方向间隔排布，任一加固机构包括沿圆周方向间隔排布的加固杆5，一个通孔对应设置一个加固杆5，任一加固件的一端与所述导料筒的外壁铰接，另一端朝着远离所述导料筒的轴线倾斜向上延伸穿过相对应的通孔。

本技术方案中，初始状态为(如图1所示)：导料筒的底部与进料口内壁卡接，导料筒相对桩体向下移动至极限位置，任一加固杆位于桩体和导料筒的之间，加固杆的另一端搁置于相对应的通孔内；在施工过程中，相对桩体竖直向上提起导料筒的过程中，任一加固杆相对导料筒转动，并穿过相对应的通孔插入土体，在导料筒向上移动到位后(如图3所示)，所有加固杆的靠近其另一端的部位插入土体，通过多个加固杆增强了桩体与土体的结合力度，提高桩基的抗沉降性能。

另一种技术方案中，所述的建筑桩基，任一加固杆5上沿其长度方向间隔设于多个弹性附枝51，任一弹性附枝的一端和与其相对应的加固杆的圆周侧壁固接，另一端朝着靠近与其相对应的加固杆的一端的方向延伸，弹性附枝和与其相对应的加固杆的自然展开角度为45°。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：桩体具有一定的厚度，任一通孔的内壁设有内螺纹，任一加固杆的圆周侧面上设有与通孔上的内螺纹匹配的外螺纹，任一加固杆通过连接件与导料筒的圆周侧面连接，连接件与导料筒的圆周侧面铰接，加固杆的一端与连接件转动连接，加固杆可相对连接接绕自身轴线转动，即可实现加固杆可相对导料筒绕铰接点(加固杆与轴承件的铰接点)转动，还可绕自身轴线的转动，导料筒相对桩体向上移动的同时，带动任一加固杆转动的同时，在通孔上的内螺纹和加固杆上的外螺纹配合作用下，加固杆还可绕自身轴线转动，使得加固杆旋转穿过通孔并插入土体内，便于加固杆快速插入土体内，还可快速张开弹性附枝。

上述技术方案中，通孔的尺寸设计为允许加固杆上的弹性附枝以压缩状态通过，但不允许(限制，即通孔尺寸小于弹性附枝张开状态下的尺寸)移动至桩体外部的弹性附枝张开状态下再次穿过通孔，在加固杆穿过通孔进入土体内的同时，加固杆上的多个弹性附枝被挤压穿过通孔，后张开并被限位在桩体外，多个弹性附枝进一步增强了桩基与土体的结合力度，并对加固杆进行限位，避免加固杆发生移位，进而达到进一步提高桩基的抗沉拔、抗动载荷性能的技术效果。

另一种技术方案中，所述的建筑桩基，还包括：承台6，其水平设于所述桩体的顶部，所述桩体的顶部与所述承台的底部固接，所述导料筒和所述螺旋输送杆的上端嵌设于所述承台的底部。承台的底部可间隔设置多个桩体，水平板体式的承台可增大桩基与地面的接触面积，增强桩基的承载力。

另一种技术方案中，所述的建筑桩基，所述承台的底部设有凹槽，其内设有开口朝下的圆柱状的预制混凝土筒桩7，所述预制混凝土筒桩的外壁与所述凹槽的内壁之间填充有玻璃纤维棉72；所述导料筒和所述螺旋输送杆的上端容纳于所述预制混凝土筒桩内。设置预制混凝土筒桩，便于导料筒和螺旋输送杆上端与承台的安装，在预制混凝土筒桩和凹槽之间填充玻璃纤维棉，提高本发明的抗震性能。

另一种技术方案中，所述的建筑桩基，所述导料筒和所述预制混凝土筒桩之间填充浇筑混凝土层71进行固接。通过混凝土将导料筒和预制混凝土筒桩进行固接，施工简单可行，且可提高本发明各部件的连接的牢固性。

另一种技术方案中，所述的建筑桩基，所述导料筒、所述桩体内部均浇筑有混凝土。在向螺旋输送杆的转轴内部灌注混凝土浆一的同时，通过出料口向导料筒内部灌注混凝土浆二，混凝土浆二流出导料筒的底部进入桩体内部，混凝土浆一和混凝土浆二通过进料口交汇，最终通过混凝土将导料筒、螺旋输送杆和底部托台固接；实际施工过程中，可根据各区域承压强度的不同，选择不同强度的混凝土浆一和混凝土浆二的配比。

本发明还提供一种所述的建筑桩基的施工方法，其包括以下步骤：

步骤一、将桩体的下端竖直植入土地，此时导料筒的底部与桩体的底部卡接，任一加固杆位于桩体和导料筒之间，加固杆的另一端搁置于相对应的通孔内，滑动杆位于螺旋输送杆的转轴内；

步骤二、转动螺旋输送杆的转轴，带动两个碎土机构将桩体下方区域的土层进行松动，螺旋输送杆的转动的作用下将松动的土层向上输送并通过出料口将松动的土层排出，直至在桩体的下方区域形成中空的腔室；

步骤三、相对桩体将导料筒向上移动至滑动杆上的所有的注浆孔露出，将导料筒与桩体顶部进行固定，导料筒在向上移动的过程中带动任一加固杆的一端绕其与导料筒的铰接点转动，另一端穿过相对应的通孔并插入土层内，任一弹性附枝插入土层内并张开与土层紧密贴合；

步骤四、通过注浆口向螺旋输送杆的转轴内注入混凝土浆，多个注浆孔将转轴内的混凝土浆导流至中空的腔室内；与此同时，通过出料口向导料筒的内部注入混凝土浆，导料筒内的混凝土浆通过导料筒底部输送至桩体内并与腔室内混凝土接触，进而形成将桩体、导料筒和腔室连接的混凝土加固块；

步骤五、通过出料口向导料筒的内部填充混凝土浆，填充过程中在螺旋输送杆和导料筒的上端的外壁上刮设一层混凝土浆，并立即将预制混凝土筒桩盖设于螺旋输送杆和导料筒的上端，进而通过混凝土浆将螺旋输送杆和导料筒与预制混凝土桩筒固定连接；

步骤六、在预制混凝土筒桩的外部包裹一层玻璃纤维棉，然后将预制混凝土筒桩插入承台的凹槽内，并将承台的底部与桩体的顶部进行固定连接(可为焊接)。

在上述技术方案中，本发明克服了现有技术中①灌注桩需要事先打孔，施工难度大，施工周期长；②预制桩直接植入土体，与土体的结合紧密性较差，容易出现沉降、松动移位的技术缺陷，本发明在不进行打孔的情况下，可在桩体的下部进行钻孔、浇筑混凝土成托台，同时，设置加固杆和弹性附枝，大大提高了桩基与土体的结合的紧密性，提高桩基的抗沉拔、抗动载荷性能，此外本发明施工简单，提高施工效率，可缩短施工周期，降低施工成本，具有较高的经济实用性。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.建筑桩基，其特征在于，包括：

桩体，其竖直设置且下端植入土体内，所述桩体的底部设有进料口；

导料筒，其同轴设于所述桩体内，所述导料筒的长度大于所述桩体的长度；所述导料筒的上端与所述桩体沿竖直方向滑动连接，下端与所述进料口连通；所述导料筒的圆周侧面的顶部设有出料口，其位于所述桩体的上方；

螺旋输送杆，其同轴转动设于所述导料筒的内部，所述螺旋输送杆的下端穿过所述导料筒的底部延伸至所述导料筒的下方；所述螺旋输送杆的转轴的内部中空，且转轴的顶部设有注浆口；

滑动杆，其上端同轴滑动套设于所述螺旋输送杆的转轴的下端，所述滑动杆的圆周侧面上间隔设有多个注浆孔；

两个碎土机构，其设于所述桩体的底部且分别对称的位于所述螺旋输送杆的两侧；任一碎土机构包括：

第一安装板，其水平设于所述桩体的底部且与所述桩体的底部转动连接，第一安装板与所述螺旋输送杆沿竖直方向的投影互不干涉；

第二安装板，其水平设于第一安装板的下方，第二安装板的一端与所述滑动杆的下端固定连接；

多个刀架，其间隔设于第一安装板和第二安装板之间，任一刀架的另端分别和第一安装板和第二安装板固定连接，刀架上间隔设于多个刀片，任一刀片与所述螺旋输送杆互不干涉。

2.如权利要求1所述的建筑桩基，其特征在于，所述桩体的圆周侧面上设于多个沿竖直方向间隔排布通孔组，任一通孔组包括多个沿圆周方向间隔排布的通孔；

所述建筑桩基还包括多个加固机构，其沿竖直方向间隔排布，任一加固机构包括沿圆周方向间隔排布的加固杆，一个通孔对应设置一个加固杆，任一加固件的一端与所述导料筒的外壁铰接，另一端朝着远离所述导料筒的轴线倾斜向上延伸穿过相对应的通孔。

3.如权利要求2所述的建筑桩基，其特征在于，任一加固杆上沿其长度方向间隔设于多个弹性附枝，任一弹性附枝的一端和与其相对应的加固杆的圆周侧壁固接，另一端朝着靠近与其相对应的加固杆的一端的方向延伸，弹性附枝和与其相对应的加固杆的自然展开角度为45°。

4.如权利要求3所述的建筑桩基，其特征在于，还包括：承台，其水平设于所述桩体的顶部，所述桩体的顶部与所述承台的底部固接，所述导料筒和所述螺旋输送杆的上端嵌设于所述承台的底部。

5.如权利要求4所述的建筑桩基，其特征在于，所述承台的底部设有凹槽，其内设有开口朝下的圆柱状的预制混凝土筒桩，所述预制混凝土筒桩的外壁与所述凹槽的内壁之间填充有玻璃纤维棉；所述导料筒和所述螺旋输送杆的上端容纳于所述预制混凝土筒桩内。

6.如权利要求5所述的建筑桩基，其特征在于，所述导料筒和所述预制混凝土筒桩之间填充浇筑混凝土层进行固接。

7.如权利要求6所述的建筑桩基，其特征在于，所述导料筒、所述桩体内部均浇筑有混凝土。

8.如权利要求1～7任一项所述的建筑桩基的施工方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一、将桩体的下端竖直植入土地，此时导料筒的底部与桩体的底部卡接，任一加固杆位于桩体和导料筒之间，加固杆的另一端搁置于相对应的通孔内，滑动杆位于螺旋输送杆的转轴内；

步骤二、转动螺旋输送杆的转轴，带动两个碎土机构将桩体下方区域的土层进行松动，螺旋输送杆的转动的作用下将松动的土层向上输送并通过出料口将松动的土层排出，直至在桩体的下方区域形成中空的腔室；

步骤三、相对桩体将导料筒向上移动至滑动杆上的所有的注浆孔露出，将导料筒与桩体顶部进行固定，导料筒在向上移动的过程中带动任一加固杆的一端绕其与导料筒的铰接点转动，另一端穿过相对应的通孔并插入土层内，任一弹性附枝插入土层内并张开与土层紧密贴合；

步骤四、通过注浆口向螺旋输送杆的转轴内注入混凝土浆，多个注浆孔将转轴内的混凝土浆导流至中空的腔室内；与此同时，通过出料口向导料筒的内部注入混凝土浆，导料筒内的混凝土浆通过导料筒底部输送至桩体内并与腔室内混凝土接触，进而形成将桩体、导料筒和腔室连接的混凝土加固块；

步骤五、通过出料口向导料筒的内部填充混凝土浆，填充过程中在螺旋输送杆和导料筒的上端的外壁上刮设一层混凝土浆，并立即将预制混凝土筒桩盖设于螺旋输送杆和导料筒的上端，进而通过混凝土浆将螺旋输送杆和导料筒与预制混凝土桩筒固定连接；

步骤六、在预制混凝土筒桩的外部包裹一层玻璃纤维棉，然后将预制混凝土筒桩插入承台的凹槽内，并将承台的底部与桩体的顶部进行固定连接。

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