CN117188477A - 一种ykp工法灌注桩施工方法及制作的灌注桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种YKP工法灌注桩施工方法及制作的灌注桩，属于桩基技术领域。本发明的YKP工法灌注桩施工方法，通过静压方式将外护筒压入土体中形成桩孔，并利用内套筒将输入外护筒内的挤扩混凝土压入土体中形成混凝土扩大体，同时压入扩大体加强件形成刚性混凝土扩大头，之后在外护筒内放入钢筋笼组合件并浇筑混凝土，混凝土初凝后拔出外护筒，同时通过注浆管充填侧隙混凝土形成水泥土外圈层。解决了现有施工方法噪音大、环境污染严重的问题，孔壁无坍塌、无沉渣，也无缩颈等影响质量的问题存在，桩身质量可靠；形成的灌注桩在桩身外侧具有水泥土外圈层，使得桩与桩侧土体摩擦阻力大大增加，且具有刚性混凝土扩大头，有效提高了灌注桩的承载力。

Description

一种YKP工法灌注桩施工方法及制作的灌注桩

技术领域

本发明涉及一种灌注桩，更具体地说，涉及一种YKP工法灌注桩施工方法及制作的灌注桩。

背景技术

灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、夯扩灌注桩以及长螺旋钻孔压灌注桩。

(1)沉管灌注桩是土木建筑工程中众多类型桩基础中的一种，其是采用与桩的设计尺寸相适应的钢管(即套管)，在端部套上桩尖后沉入土中后，在套管内吊放钢筋骨架，然后边浇筑混凝土边振动或锤击拔管，利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需要的灌注桩。主要缺点在于振动成桩噪音大，环境污染严重，其次振动拔管的时候，对周边土体产生激振，土体破坏，产生侧向挤压，容易导致桩身缩颈。

(2)钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁施工法和全套管施工法两种。

泥浆护壁施工法有冲击钻孔、冲抓钻孔和回转钻削成孔等。该施工法的过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。主要缺点是：有泥浆，产生环境污染，同时泥浆产生的侧向泥皮降低了侧向摩擦力。另外，因为采用泥浆在孔底，往往会有沉渣，沉渣会大大降低桩的承载力。

全套管施工法的一般施工过程是：平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、放导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。主要缺点是：需要采用全回转钻机，进行压套管，后续需要采用抓斗抓出孔内渣土，成孔效率低，同时抓出土方需要外运，增加成本。

(3)人工挖孔灌注桩，以人工挖掘成孔，配以相应的提升运土工具，达到设计深度后，下入钢筋笼并灌注混凝土形成的桩。主要缺点是采用人工挖掘成孔，施工危险程度高，工人人身安全得不到保障，同时由于要采用砖或钢筋混凝土护圈护壁，材料浪费大。

(4)夯扩灌注桩是在锤击沉管灌注桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进，增加一根内夯管，按照一定的施工工艺，采用夯扩的方式将桩端现浇混凝土扩大成大头形的一种桩型。主要缺点是：采用夯扩锤施工，施工噪音大，环境污染严重。同时，形成的扩大头因为没有内插钢筋，无法形成有效的刚性扩大体，扩大头不能充分发挥其效果。

(5)长螺旋钻孔压灌注桩是利用长螺旋钻机钻孔至设计标高，停钻后在提钻的同时通过设在内管钻头上的混凝土孔，压灌超流态混凝土，压灌至设计桩顶标高后，移开钻杆将钢筋笼压入桩体。主要缺点是：长螺旋一边成孔一边压灌混凝土，孔侧的土体容易侵入混凝土中，成桩质量有隐患，同时钢筋笼在混凝土浇筑后初凝前压入，由于混凝土的阻扰，钢筋笼不容易插到位，也不适应太深桩长的工程桩。

可见，现有的灌注桩主要存在以下几大问题：①施工噪音大，噪音污染严重；②存在泥浆污染，对环境污染严重；③沉渣控制难度大，易导致桩的承载力降低；④无有效的刚性扩大头，混凝土扩大头能够发挥的效果有限；⑤桩身质量控制难，存在质量隐患。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有灌注桩存在的上述问题，提供一种YKP工法灌注桩施工方法及制作的灌注桩，采用本发明的技术方案，通过静压植桩机或免共振液压振动锤将外护筒压入土体中形成桩孔，并利用内套筒将输入外护筒内的挤扩混凝土压入土体中形成混凝土扩大体，同时压入扩大体加强件形成刚性混凝土扩大头，之后在外护筒内放入钢筋笼组合件并浇筑混凝土，混凝土初凝后拔出外护筒，同时通过注浆管充填侧隙混凝土形成水泥土外圈层；解决了现有施工方法噪音大、环境污染严重的问题，并且利用外护筒直接压入成孔，孔壁无坍塌、无沉渣，也无缩颈等影响质量的问题存在，桩身质量可靠；形成的灌注桩在桩身外侧具有水泥土外圈层，使得桩与桩侧土体摩擦阻力大大增加，且具有刚性混凝土扩大头，有效提高了灌注桩的承载力。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种YKP工法灌注桩施工方法，包括辅助施工工具和桩体加强预制件，所述辅助施工工具包括外护筒、丢弃式桩尖和内套筒，所述丢弃式桩尖插接安装在外护筒的下端，所述内套筒的外壁形状、尺寸与外护筒的内壁形状、尺寸相适配，且内套筒的下端封闭；所述桩体加强预制件包括扩大体加强件和钢筋笼组合件，所述钢筋笼组合件上具有注浆管；

具体施工方法包含以下步骤：

S1、采用静压植桩机或免共振液压振动锤将安装有丢弃式桩尖的外护筒压入土体中，在土体中形成桩孔；

S2、先在外护筒内输入一定量的挤扩混凝土，然后将内套筒套入外护筒内；

S3、采用静压植桩机或免共振液压振动锤下压内套筒，将外护筒内的挤扩混凝土压入土体中形成混凝土扩大体，此时丢弃式桩尖与外护筒脱离，留置在混凝土扩大体中；

S4、取出内套筒，并将扩大体加强件置入外护筒内，然后再次利用内套筒将扩大体加强件压入混凝土扩大体中，形成刚性混凝土扩大头；

S5、取出内套筒，将钢筋笼组合件置入外护筒内，并对钢筋笼组合件进行固定；

S6、从下往上依次进行压灌浇筑混凝土至设计标高或以上；

S7、在步骤S6中的混凝土初凝后，采用静压植桩机或免共振液压振动锤拔出外护筒，并在拔出外护筒后，通过注浆管向外护筒拔除后的孔隙内注浆充填侧隙混凝土，形成水泥土外圈层。

更进一步地，所述外护筒由若干节护筒管件连接而成，相邻护筒管件之间通过筒体连接组件连接，所述丢弃式桩尖安装在第一节护筒管件的下端；施工时，先将第一节护筒管件压入土体中，然后起吊下一节护筒管件，并将该节护筒管件与上一节护筒管件通过筒体连接组件连接起来，继续压入直到设计桩顶标高。

更进一步地，所述筒体连接组件包括公接头、公接头垫片、插销件、母接头和母接头垫片，所述公接头和母接头分别固定安装在相邻两节护筒管件的端部，所述公接头能够轴向插接在母接头内，所述公接头和母接头的外周均对应设有若干连接孔，所述公接头垫片固定在公接头的相应连接孔内，所述母接头垫片固定在母接头的相应连接孔内；在所述公接头和母接头插接后，所述公接头垫片与母接头垫片位置一一对应，所述插销件对应地安装在公接头垫片与母接头垫片的插销孔内。

更进一步地，所述丢弃式桩尖上还带有高压水刀，在遇坚硬土层时启动高压水刀对土体切割破碎来辅助压桩；所述丢弃式桩尖的上部设有对插凸起，所述外护筒的下端设有与上述的对插凸起相对应的对插槽，所述丢弃式桩尖通过对插凸起插接安装在外护筒下端的对插槽内，在丢弃式桩尖受挤扩混凝土挤压时与外护筒分离。

更进一步地，所述外护筒为双壁钢护筒，包括护筒外壁管、护筒内壁管和护筒夹层支撑件，所述护筒外壁管套设安装在护筒内壁管的外侧，在护筒外壁管和护筒内壁管之间形成护筒夹层，所述护筒夹层内设有护筒夹层支撑件；

所述内套筒为双壁钢套筒，包括套筒外壁管、套筒内壁管和套筒夹层支撑件，所述套筒外壁管套设安装在套筒内壁管的外侧，在套筒外壁管和套筒内壁管之间形成套筒夹层，所述套筒夹层内设有套筒夹层支撑件；

所述护筒夹层支撑件和套筒夹层支撑件均为沿轴向间隔设置的支撑环或位于夹层内的蜂窝状支撑板。

更进一步地，所述扩大体加强件为可扩径刚性件，包括上压板、导向柱、活动板和支撑杆，所述上压板固定在导向柱的上端，所述活动板滑动套设在导向柱上，所述支撑杆沿周向分布且一端转动安装在上压板的下方，所述支撑杆的另一端穿设在活动板上对应的通孔内，所述活动板上的各个通孔沿圆周分布，且各个通孔所在圆的直径大于支撑杆的转动端所在圆的直径，使活动板与上压板相对靠近时各根支撑杆向外转动扩张；施工时，将活动板朝下置入外护筒内，内套筒下压推动上压板、导向柱和支撑杆向下移动，导向柱插入混凝土扩大体内，使活动板相对靠近上压板，促使各根支撑杆插入混凝土扩大体内的同时向外扩张。

更进一步地，所述钢筋笼组合件包括钢筋笼主体，所述注浆管固定安装在钢筋笼主体的侧壁上，所述钢筋笼主体的内侧还设有PVC空管；施工时，将钢筋笼组合件吊装至外护筒内，并用吊筋对钢筋笼主体进行固定，浇筑混凝土后形成带有刚性混凝土扩大头的钢筋混凝土空心灌注桩。

更进一步地，所述钢筋笼组合件的制作方法如下：

S0-1、沿长度方向每隔a米固定箍筋；

S0-2、在箍筋中部安装PVC空管，PVC空管由若干节PVC管段连接而成，相邻PVC管段采用PVC管接头连接；

S0-3、安装好箍筋和PVC空管后，在箍筋上焊接主筋，同一长度方向的相邻主筋采用套筒连接；

S0-4、主筋焊接后进行螺旋筋焊接固定。

本发明的一种采用上述的YKP工法灌注桩施工方法制作的灌注桩。

更进一步地，该灌注桩包括桩身和位于桩身下部的刚性混凝土扩大头，所述刚性混凝土扩大头包括混凝土扩大体和埋入混凝土扩大体内的扩大体加强件，所述刚性混凝土扩大头的下部还具有丢弃式桩尖；所述桩身内具有钢筋笼组合件，桩身外侧具有水泥土外圈层。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种YKP工法灌注桩施工方法及制作的灌注桩，主要具有如下技术优势：

1-1、采用静压或免共振液压振动锤施工方法，解决了噪音大、环境污染严重的问题；

1-2、因为采用外护筒直接压入成孔，没有泥浆，也无需挖土，成孔效率高、成本低；

1-3、采用外护筒配合丢弃式桩尖直接压入成孔，沉渣控制难度大的问题得到解决，无沉渣；

1-4、因为采用了刚性混凝土扩大头技术，所以现有灌注桩无有效刚性扩大头的问题得以解决，大大提高了灌注桩的承载能力；

1-5、因为采用外护筒进行压送，孔壁无坍塌，也无缩颈等影响质量的问题存在，同时在混凝土初凝后进行外护筒拔除并进行压力注浆，形成的水泥土外圈层使得桩与桩侧土体摩擦阻力大大增加，从而有效提高桩的承载力。

(2)本发明的一种YKP工法灌注桩施工方法及制作的灌注桩，还进一步具有以下有益效果：

2-1、采用丢弃式桩尖，在压入成孔过程中起到导向作用，方便外护筒压入土体中，并且在丢弃式桩尖上可设置高压水刀，在遇坚硬土层时启动高压水刀对土体切割破碎来辅助压桩，提高了成孔效率；在挤扩形成混凝土扩大体时，丢弃式桩尖留置在混凝土扩大体底部，进一步提高了桩的承载力；另外，丢弃式桩尖通过对插凸起插接安装在外护筒下端的对插槽内，在丢弃式桩尖受挤扩混凝土挤压时与外护筒分离，结构设计简单，施工操作方便；

2-2、外护筒由若干节护筒管件连接而成，相邻护筒管件之间通过筒体连接组件连接，便于根据设计桩顶标高来控制桩孔深度；并且筒体连接组件采用公母对插接头设计，利用插销件进行锁紧连接，结构简单，连接方便，且连接牢固可靠；

2-3、外护筒和内套筒均采用双壁结构，外壁管和内壁管之间的夹层中采用夹层支撑件强化，夹层支撑件可以是沿轴向间隔设置的支撑环或位于夹层内的蜂窝状支撑板，使得外护筒和内套筒的结构强度得到大大强化，能够承受更大的压力；

2-4、扩大体加强件为可扩径刚性件，其主要由上压板、导向柱、活动板和支撑杆组成，施工时，将活动板朝下置入外护筒内，内套筒下压推动上压板、导向柱和支撑杆向下移动，导向柱插入混凝土扩大体内，使活动板相对靠近上压板，促使各根支撑杆插入混凝土扩大体内的同时向外扩张，扩径后能够对混凝土扩大体整体进行加强，提高了刚性混凝土扩大头的结构强度和抗压能力，进而提高了灌注桩的承载力；

2-5、钢筋笼组合件内具有PVC空管，浇筑混凝土后形成带有刚性混凝土扩大头的钢筋混凝土空心灌注桩，在保证了灌注桩强度的情况下，减少了混凝土的使用，降低了制作成本。

(3)采用本发明的YKP工法灌注桩，施工效率比传统方式提高200％～300％，施工质量得到可靠保证；桩基承载力得以大幅度提高，提高10％～50％；实现了绿色无污染施工，施工成本得以大幅度降低，有显著的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明中外护筒与丢弃式桩尖的立体拆分结构示意图；

图2为图1中外护筒与丢弃式桩尖的拆分状态剖视结构示意图；

图3为图2中K处的局部放大结构示意图；

图4为图2中M处的局部放大结构示意图；

图5为本发明中外壁带有方便抱压的凸筋的外护筒结构示意图；

图6为本发明中内套筒的剖视结构示意图；

图7为图6中N处的局部放大结构示意图；

图8为采用蜂窝状支撑板的双壁外护筒的结构示意图；

图9为本发明中内套筒套入外护筒内部的立体状态示意图；

图10为本发明中内套筒套入外护筒内部的剖视状态示意图；

图11为本发明中扩大体加强件的收缩状态立体结构示意图；

图12为本发明中扩大体加强件的展开状态立体结构示意图；

图13为本发明中钢筋笼组合件的立体结构示意图；

图14为本发明的YKP工法灌注桩施工方法中外护筒压孔步骤示意图；

图15为本发明的YKP工法灌注桩施工方法中向外护筒内输入挤扩混凝土步骤示意图；

图16为本发明的YKP工法灌注桩施工方法中内套筒挤压形成混凝土扩大体步骤示意图；

图17为本发明的YKP工法灌注桩施工方法中置入扩大体加强件的步骤示意图；

图18为本发明的YKP工法灌注桩施工方法中扩大体加强件被压入混凝土扩大体的步骤示意图；

图19为本发明的YKP工法灌注桩施工方法中放入钢筋笼组合件的步骤示意图；

图20为本发明的YKP工法灌注桩施工方法中浇筑混凝土的步骤示意图；

图21为本发明的YKP工法灌注桩施工方法中拔除外护筒的步骤示意图。

示意图中的标号说明：

1、外护筒；1-1、护筒管件；1-1-1、对插槽；1-1-2、凸筋；1-1a、护筒外壁管；1-1b、护筒内壁管；1-1c、护筒夹层支撑件；2、丢弃式桩尖；2-1、对插凸起；3、筒体连接组件；3-1、公接头；3-2、公接头垫片；3-3、插销件；3-4、母接头；3-5、母接头垫片；4、内套筒；4-1、套筒管件；4-1-1、封口板；4-1a、套筒外壁管；4-1b、套筒内壁管；4-1c、套筒夹层支撑件；5、扩大体加强件；5-1、上压板；5-2、导向柱；5-3、活动板；5-3-1、通孔；5-4、连接环；5-5、支撑杆；5-5-1、转动部；6、钢筋笼组合件；6-1、钢筋笼主体；6-2、注浆管；6-3、PVC空管；7、挤扩混凝土；8、混凝土扩大体；9、侧隙混凝土。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

本发明的一种YKP工法灌注桩，主要解决了现有灌注桩工艺存在的几大问题：①噪音大，环境污染严重；②泥浆污染；③沉渣控制难度大；④无有效的刚性扩大头；⑤桩身质量控制难。

在本发明中，YKP工法灌注桩中的“YKP”具有特定含义，其中“Y”的含义为：通过静压方式(例如静压植桩机或免共振液压振动锤)，将带有桩尖的外护筒压入土中，在土体中形成桩孔。“K”的含义为：先在外护筒内输入一定量的混凝土，然后通过内套筒将混凝土压入土体中形成混凝土扩大体，然后放置扩大体加强件，同样利用内套筒将扩大体加强件压入混凝土扩大体的混凝土中，形成刚性混凝土扩大头。“P”的含义为：在形成刚性混凝土扩大头后，放入带有注浆管的钢筋笼组合件，然后从下往上依次进行压灌浇筑到顶部；初凝后，利用静压植桩机或免共振液压振动锤拔出外护筒，同时开始进行注浆充填外护筒拔除后的孔隙，形成一个水泥土外圈层。从而总体形成一个带刚性扩大头的钢筋混凝土灌注桩。

具体施工过程可结合图14至图21，包含以下步骤：

S1、采用静压植桩机或免共振液压振动锤将安装有丢弃式桩尖2的外护筒1压入土体中，在土体中形成桩孔；

S2、先在外护筒1内输入一定量的挤扩混凝土7，然后将内套筒4套入外护筒1内；

S3、采用静压植桩机或免共振液压振动锤下压内套筒4，将外护筒1内的挤扩混凝土7压入土体中形成混凝土扩大体8，此时丢弃式桩尖2与外护筒1脱离，留置在混凝土扩大体8中；

S4、取出内套筒4，并将扩大体加强件5置入外护筒1内，然后再次利用内套筒4将扩大体加强件5压入混凝土扩大体8中，形成刚性混凝土扩大头；

S5、取出内套筒4，将钢筋笼组合件6置入外护筒1内，并对钢筋笼组合件6进行固定；

S6、从下往上依次进行压灌浇筑混凝土至设计标高或以上；

S7、在步骤S6中的混凝土初凝后，采用静压植桩机或免共振液压振动锤拔出外护筒1，并在拔出外护筒1后，通过注浆管6-2向外护筒1拔除后的孔隙内注浆充填侧隙混凝土9，形成水泥土外圈层。

上述YKP工法灌注桩，解决了现有施工方法噪音大、环境污染严重的问题，并且利用外护筒直接压入成孔，孔壁无坍塌、无沉渣，也无缩颈等影响质量的问题存在，桩身质量可靠；形成的灌注桩在桩身外侧具有水泥土外圈层，使得桩与桩侧土体摩擦阻力大大增加，且具有刚性混凝土扩大头，有效提高了灌注桩的承载力。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

[实施例]

本实施例涉及一种YKP工法灌注桩施工方法。该施工方法中包括辅助施工工具和桩体加强预制件，其中，辅助施工工具包括外护筒1、丢弃式桩尖2和内套筒4，丢弃式桩尖2插接安装在外护筒1的下端，在丢弃式桩尖2受挤压时可以与外护筒1脱离，使丢弃式桩尖2作为灌注桩的一部分。上述外护筒1与丢弃式桩尖2的结构图可参见图1至图4所示。内套筒4的外壁形状、尺寸与外护筒1的内壁形状、尺寸相适配，使内套筒4放入外护筒1后可以相对轴向移动，且两者之间保持小间隙配合。内套筒4的结构如图6所示，内套筒4的下端封闭。外护筒1和内套筒4的横截面形状可以为圆形，也可以为方形，具体可根据实际需要选择。外护筒1和内套筒4之间的配合关系可参照图9和图10所示。上述的桩体加强预制件包括扩大体加强件5和钢筋笼组合件6，钢筋笼组合件6上具有注浆管6-2。图11和图12给出了一种扩大体加强件5的具体结构，图13给出了一种钢筋笼组合件6的具体结构，具体结构原理见下文详细说明。

本实施例的一种YKP工法灌注桩施工方法，其所采用的设备主要有压桩设备、吊装设备、注浆设备和其他辅助仪器，压桩设备主要是静压植桩机或免共振液压振动锤；吊装设备主要有吊机；注浆设备主要是混凝土浇筑设备、高压注浆泵等；辅助仪器主要有全站仪等，在施工之前利用全站仪进行桩位定位。具体施工方法包含以下步骤：

S1、采用静压植桩机或免共振液压振动锤将安装有丢弃式桩尖2的外护筒1压入土体中，在土体中形成桩孔；外护筒1压入土体中的状态如图14所示，由外护筒1形成桩孔，外护筒1内无沉渣；外护筒1由吊机起吊，对中桩位后再由静压植桩机抱压或免共振液压振动锤激振压入，直到设计桩顶标高；

S2、先在外护筒1内输入一定量的挤扩混凝土7，然后将内套筒4套入外护筒1内，形成图15所示状态；挤扩混凝土7的输入量根据设计扩大头的体积而定；内套筒4也通过吊机起吊，吊入到外护筒1内部；

S3、采用静压植桩机或免共振液压振动锤下压内套筒4，将外护筒1内的挤扩混凝土7压入土体中形成混凝土扩大体8，此时丢弃式桩尖2与外护筒1脱离，留置在混凝土扩大体8中，如图16所示；在该步骤中，挤扩混凝土7受到来自内套筒4下端封口板4-1-1的压力作用，迫使丢弃式桩尖2继续向下移动，挤扩混凝土7向下和外侧挤压土体形成混凝土扩大体8；采用静压植桩机时，也采用抱压的方式对内套筒4向下施压；采用免共振液压振动锤下时，也采用激振的方式对内套筒4向下施压；

S4、取出内套筒4，并将扩大体加强件5置入外护筒1内，然后再次利用内套筒4将扩大体加强件5压入混凝土扩大体8中，形成刚性混凝土扩大头；图17示出了扩大体加强件5在外护筒1内的状态，图18示出了内套筒4将扩大体加强件5压入混凝土扩大体8中的状态，由扩大体加强件5对混凝土扩大体8起到强化作用，提高扩大头的结构强度和抗压能力；扩大体加强件5采用吊车起吊并放入外护筒1内；

S5、取出内套筒4，将钢筋笼组合件6置入外护筒1内，并对钢筋笼组合件6进行固定；钢筋笼组合件6也采用吊车起吊，并采用水准仪测量钢筋笼标高，采用吊筋固定；钢筋笼组合件6在外护筒1内的状态如图19所示；

S6、从下往上依次进行压灌浇筑混凝土至设计标高或以上，具体来说，浇筑混凝土到设计标高并超出50cm较佳；具体可采用吊车向外护筒1内放入导管，使导管伸入外护筒1底部，利用混凝土浇筑设备从下往上向外护筒1内压灌浇筑混凝土；浇筑混凝土后的状态如图20所示；

S7、在步骤S6中的混凝土初凝后，采用静压植桩机或免共振液压振动锤拔出外护筒1，并在拔出外护筒1后，通过注浆管6-2向外护筒1拔除后的孔隙内注浆充填侧隙混凝土9，形成水泥土外圈层，最终呈现图21所示状态。拔出外护筒1的速度要缓慢、均匀，避免出现拔出速度过快，影响混凝土质量的问题；在拔出外护筒1后，启动注浆泵，通过注浆管6-2高压注入浆液，形成水泥土外圈层。至此，形成一个带刚性扩大头的钢筋混凝土灌注桩。

如图1至图3所示，在本实施例中，外护筒1由若干节护筒管件1-1连接而成，相邻护筒管件1-1之间通过筒体连接组件3连接，丢弃式桩尖2安装在第一节护筒管件1-1的下端；施工时，先将第一节护筒管件1-1压入土体中，然后起吊下一节护筒管件1-1，并将该节护筒管件1-1与上一节护筒管件1-1通过筒体连接组件3连接起来，继续压入直到设计桩顶标高，便于根据设计桩顶标高来控制桩孔深度。筒体连接组件3是一种用于连接空心管体的装置，图1和图3中给出了一种优选的筒体连接组件3设计方案，该筒体连接组件3包括公接头3-1、公接头垫片3-2、插销件3-3、母接头3-4和母接头垫片3-5，公接头3-1和母接头3-4分别固定安装在相邻两节护筒管件1-1的端部，公接头3-1和母接头3-4与对应护筒管件1-1之间可采用焊接连接，一般来说护筒管件1-1具有三种结构形式，即第一节、最末节和中间节，第一节护筒管件1-1的下方安装丢弃式桩尖2，上端可焊接母接头3-4，最末节护筒管件1-1仅需在下端焊接公接头3-1，中间节护筒管件1-1具有多根，其下端焊接有公接头3-1，上端焊接有母接头3-4。公接头3-1能够轴向插接在母接头3-4内，公接头3-1和母接头3-4的外周均对应设有若干连接孔，公接头垫片3-2固定在公接头3-1的相应连接孔内，母接头垫片3-5固定在母接头3-4的相应连接孔内，公接头垫片3-2和母接头垫片3-5也可焊接固定在对应的连接孔内，在公接头垫片3-2和母接头垫片3-5上设有插销孔。；在公接头3-1和母接头3-4插接后，公接头垫片3-2与母接头垫片3-5位置一一对应，插销件3-3对应地安装在公接头垫片3-2与母接头垫片3-5的插销孔内。插销件3-3可通过敲击过盈嵌入插销孔内，防止插销件3-3脱落，也可以在母接头垫片3-5的插销孔内设置内螺纹，插销件3-3的前段为缩颈设计，后段设置外螺纹，利用插销件3-3与母接头垫片3-5螺纹连接来防松，插销件3-3的前段插入公接头垫片3-2的插销孔内实现连接。上述筒体连接组件3采用公母对插接头设计，利用插销件3-3进行锁紧连接，结构简单，连接方便，且连接牢固可靠。同样地，内套筒4也可以采用若干节套筒管件4-1连接而成，相邻套筒管件4-1也可以采用上述的筒体连接组件3连接，第一节套筒管件4-1的底部采用封口板4-1-1封闭，可以根据需要灵活组合形成所需长度的内套筒4。

在本实施例中，丢弃式桩尖2成锥状结构，在压入成孔过程中起到导向作用，方便外护筒1压入土体中。丢弃式桩尖2上还带有高压水刀，在遇坚硬土层时启动高压水刀对土体切割破碎来辅助压桩，提高了成孔效率。高压水刀的喷嘴部分安装在丢弃式桩尖2上，高压流体设备可通过管道与喷嘴可拆式连接，在外护筒1压孔完成后即可将高压流体设备拆除。参照图4所示，丢弃式桩尖2的上部设有对插凸起2-1，外护筒1的下端设有与上述的对插凸起2-1相对应的对插槽1-1-1，丢弃式桩尖2通过对插凸起2-1插接安装在外护筒1下端的对插槽1-1-1内，在丢弃式桩尖2受挤扩混凝土7挤压时与外护筒1分离。对插槽1-1-1优选为环槽，对插凸起2-1可采用环台，两者可采用过渡配合。

为了保证外护筒1和内套筒4的结构强度，提高其承压能力，在本实施例中，外护筒1为双壁钢护筒，内套筒4为双壁钢套筒。具体地，参照图3所示，外护筒1包括护筒外壁管1-1a、护筒内壁管1-1b和护筒夹层支撑件1-1c，护筒外壁管1-1a套设安装在护筒内壁管1-1b的外侧，在护筒外壁管1-1a和护筒内壁管1-1b之间形成护筒夹层，护筒夹层内设有护筒夹层支撑件1-1c，护筒外壁管1-1a与护筒内壁管1-1b通过护筒夹层支撑件1-1c连接为一个整体，结构强度高。参照图7所示，与外护筒1的结构类似，内套筒4包括套筒外壁管4-1a、套筒内壁管4-1b和套筒夹层支撑件4-1c，套筒外壁管4-1a套设安装在套筒内壁管4-1b的外侧，在套筒外壁管4-1a和套筒内壁管4-1b之间形成套筒夹层，套筒夹层内设有套筒夹层支撑件4-1c，套筒外壁管4-1a和套筒内壁管4-1b通过套筒夹层支撑件4-1c连接为一个整体，结构强度高。上述的护筒夹层支撑件1-1c和套筒夹层支撑件4-1c均为沿轴向间隔设置的支撑环或位于夹层内的蜂窝状支撑板，使得外护筒1和内套筒4的结构强度得到大大强化，能够承受更大的压力。图3和图7中示出的护筒夹层支撑件1-1c和套筒夹层支撑件4-1c为支撑环，每隔一段距离设置一个支撑环进行连接。图8中示出的护筒夹层支撑件1-1c和套筒夹层支撑件4-1c为蜂窝状支撑板，蜂窝状支撑板的承载能力更好，使外护筒1和内套筒4的结构强度更高。

图5示出了一种适于静压植桩机抱压的外护筒1设计，在护筒管件1-1的外侧壁上轴向间隔设有若干凸筋1-1-2，这些凸筋1-1-2可以提高静压植桩机对外护筒1的抱压力，提高外护筒1压入土体的可靠性。

在本实施例中，上述的扩大体加强件5为可扩径刚性件，能够在混凝土扩大体8内展开，提高刚性混凝土扩大头的承压能力。具体如图11和图12所示，该扩大体加强件5包括上压板5-1、导向柱5-2、活动板5-3和支撑杆5-5，上压板5-1固定在导向柱5-2的上端，活动板5-3滑动套设在导向柱5-2上，使活动板5-3可以在导向柱5-2上自由滑动，支撑杆5-5沿周向分布且一端转动安装在上压板5-1的下方；为了方便支撑杆5-5的安装，具体可以在上压板5-1的下方焊接固定一连接环5-4，在支撑杆5-5的一端端部设有转动部5-5-1，该转动部5-5-1为具有缺口的“C”形结构，可卡在连接环5-4上，使支撑杆5-5可以在连接环5-4上转动。支撑杆5-5的另一端穿设在活动板5-3上对应的通孔5-3-1内，活动板5-3上的各个通孔5-3-1沿圆周分布，且各个通孔5-3-1所在圆的直径大于支撑杆5-5的转动端所在圆的直径，使活动板5-3与上压板5-1相对靠近时各根支撑杆5-5向外转动扩张；施工时，将活动板5-3朝下置入外护筒1内，内套筒4下压推动上压板5-1、导向柱5-2和支撑杆5-5向下移动，导向柱5-2插入混凝土扩大体8内，使活动板5-3相对靠近上压板5-1，促使各根支撑杆5-5插入混凝土扩大体8内的同时向外扩张。上述的导向柱5-2可采用空心管制作，便于插入混凝土扩大体8内。活动板5-3与上压板5-1之间的最远距离可通过设置在支撑杆5-5自由端的限位凸起限位，使得活动板5-3不会与导向柱5-2和支撑杆5-5分离；当然，也可以在活动板5-3与上压板5-1之间设置拉绳，利用拉绳限制活动板5-3的位置，同样可以保持活动板5-3与导向柱5-2和支撑杆5-5不分离。

在本实施例中，上述的钢筋笼组合件6可采用图13所示的结构，其包括钢筋笼主体6-1，注浆管6-2固定安装在钢筋笼主体6-1的侧壁上，钢筋笼主体6-1的内侧还设有PVC空管6-3。施工时，将钢筋笼组合件6吊装至外护筒1内，并用吊筋对钢筋笼主体6-1进行固定，浇筑混凝土后形成带有刚性混凝土扩大头的钢筋混凝土空心灌注桩，在保证了灌注桩强度的情况下，减少了混凝土的使用，降低了制作成本。上述的扩大体加强件5和钢筋笼组合件6均为工厂预制完成，其中钢筋笼组合件6的制作方法如下：

S0-1、根据设计图纸，沿长度方向每隔a米固定箍筋；箍筋之间的间隔距离a可根据设计要求而定，一般来说可以每隔2米固定一根箍筋；

S0-2、在箍筋中部安装PVC空管6-3，PVC空管6-3由若干节PVC管段连接而成，相邻PVC管段采用PVC管接头连接；每节PVC管段的长度可根据需要而定，例如每节PVC管段的长度可设计为9米等；

S0-3、安装好箍筋和PVC空管6-3后，在箍筋上焊接主筋，同一长度方向的相邻主筋采用套筒连接；

S0-4、主筋焊接后进行螺旋筋焊接固定，进而形成一种中间带有PVC空管6-3的钢筋笼组合件6。注浆管6-2可绑扎在钢筋笼主体6-1的侧壁上，且注浆管6-2可以设置两个或两根以上。

本实施例还涉及一种灌注桩。该灌注桩采用上述的YKP工法灌注桩施工方法制作而成。该灌注桩的结构类似于图21所示状态，包括桩身和位于桩身下部的刚性混凝土扩大头，刚性混凝土扩大头包括混凝土扩大体8和埋入混凝土扩大体8内的扩大体加强件5，刚性混凝土扩大头的下部还具有丢弃式桩尖2；桩身内具有钢筋笼组合件6，桩身外侧具有水泥土外圈层。

本发明的一种YKP工法灌注桩施工方法及制作的灌注桩，通过静压植桩机或免共振液压振动锤将外护筒压入土体中形成桩孔，并利用内套筒将输入外护筒内的挤扩混凝土压入土体中形成混凝土扩大体，同时压入扩大体加强件形成刚性混凝土扩大头，之后在外护筒内放入钢筋笼组合件并浇筑混凝土，混凝土初凝后拔出外护筒，同时通过注浆管充填侧隙混凝土形成水泥土外圈层；解决了现有施工方法噪音大、环境污染严重的问题，并且利用外护筒直接压入成孔，孔壁无坍塌、无沉渣，也无缩颈等影响质量的问题存在，桩身质量可靠；形成的灌注桩在桩身外侧具有水泥土外圈层，使得桩与桩侧土体摩擦阻力大大增加，且具有刚性混凝土扩大头，有效提高了灌注桩的承载力。与现有灌注桩施工工艺相比，施工效率提高200％～300％，施工质量得到可靠保证；桩基承载力得以大幅度提高，提高10％～50％；实现了绿色无污染施工，施工成本得以大幅度降低，有显著的经济和社会效益。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种YKP工法灌注桩施工方法，其特征在于：包括辅助施工工具和桩体加强预制件，所述辅助施工工具包括外护筒(1)、丢弃式桩尖(2)和内套筒(4)，所述丢弃式桩尖(2)插接安装在外护筒(1)的下端，所述内套筒(4)的外壁形状、尺寸与外护筒(1)的内壁形状、尺寸相适配，且内套筒(4)的下端封闭；所述桩体加强预制件包括扩大体加强件(5)和钢筋笼组合件(6)，所述钢筋笼组合件(6)上具有注浆管(6-2)；

具体施工方法包含以下步骤：

S1、采用静压植桩机或免共振液压振动锤将安装有丢弃式桩尖(2)的外护筒(1)压入土体中，在土体中形成桩孔；

S2、先在外护筒(1)内输入一定量的挤扩混凝土(7)，然后将内套筒(4)套入外护筒(1)内；

S3、采用静压植桩机或免共振液压振动锤下压内套筒(4)，将外护筒(1)内的挤扩混凝土(7)压入土体中形成混凝土扩大体(8)，此时丢弃式桩尖(2)与外护筒(1)脱离，留置在混凝土扩大体(8)中；

S4、取出内套筒(4)，并将扩大体加强件(5)置入外护筒(1)内，然后再次利用内套筒(4)将扩大体加强件(5)压入混凝土扩大体(8)中，形成刚性混凝土扩大头；

S5、取出内套筒(4)，将钢筋笼组合件(6)置入外护筒(1)内，并对钢筋笼组合件(6)进行固定；

S6、从下往上依次进行压灌浇筑混凝土至设计标高或以上；

S7、在步骤S6中的混凝土初凝后，采用静压植桩机或免共振液压振动锤拔出外护筒(1)，并在拔出外护筒(1)后，通过注浆管(6-2)向外护筒(1)拔除后的孔隙内注浆充填侧隙混凝土(9)，形成水泥土外圈层。

2.根据权利要求1所述的YKP工法灌注桩施工方法，其特征在于：所述外护筒(1)由若干节护筒管件(1-1)连接而成，相邻护筒管件(1-1)之间通过筒体连接组件(3)连接，所述丢弃式桩尖(2)安装在第一节护筒管件(1-1)的下端；施工时，先将第一节护筒管件(1-1)压入土体中，然后起吊下一节护筒管件(1-1)，并将该节护筒管件(1-1)与上一节护筒管件(1-1)通过筒体连接组件(3)连接起来，继续压入直到设计桩顶标高。

3.根据权利要求2所述的YKP工法灌注桩施工方法，其特征在于：所述筒体连接组件(3)包括公接头(3-1)、公接头垫片(3-2)、插销件(3-3)、母接头(3-4)和母接头垫片(3-5)，所述公接头(3-1)和母接头(3-4)分别固定安装在相邻两节护筒管件(1-1)的端部，所述公接头(3-1)能够轴向插接在母接头(3-4)内，所述公接头(3-1)和母接头(3-4)的外周均对应设有若干连接孔，所述公接头垫片(3-2)固定在公接头(3-1)的相应连接孔内，所述母接头垫片(3-5)固定在母接头(3-4)的相应连接孔内；在所述公接头(3-1)和母接头(3-4)插接后，所述公接头垫片(3-2)与母接头垫片(3-5)位置一一对应，所述插销件(3-3)对应地安装在公接头垫片(3-2)与母接头垫片(3-5)的插销孔内。

4.根据权利要求1所述的YKP工法灌注桩施工方法，其特征在于：所述丢弃式桩尖(2)上还带有高压水刀，在遇坚硬土层时启动高压水刀对土体切割破碎来辅助压桩；所述丢弃式桩尖(2)的上部设有对插凸起(2-1)，所述外护筒(1)的下端设有与上述的对插凸起(2-1)相对应的对插槽(1-1-1)，所述丢弃式桩尖(2)通过对插凸起(2-1)插接安装在外护筒(1)下端的对插槽(1-1-1)内，在丢弃式桩尖(2)受挤扩混凝土(7)挤压时与外护筒(1)分离。

5.根据权利要求1所述的YKP工法灌注桩施工方法，其特征在于：所述外护筒(1)为双壁钢护筒，包括护筒外壁管(1-1a)、护筒内壁管(1-1b)和护筒夹层支撑件(1-1c)，所述护筒外壁管(1-1a)套设安装在护筒内壁管(1-1b)的外侧，在护筒外壁管(1-1a)和护筒内壁管(1-1b)之间形成护筒夹层，所述护筒夹层内设有护筒夹层支撑件(1-1c)；

所述内套筒(4)为双壁钢套筒，包括套筒外壁管(4-1a)、套筒内壁管(4-1b)和套筒夹层支撑件(4-1c)，所述套筒外壁管(4-1a)套设安装在套筒内壁管(4-1b)的外侧，在套筒外壁管(4-1a)和套筒内壁管(4-1b)之间形成套筒夹层，所述套筒夹层内设有套筒夹层支撑件(4-1c)；

所述护筒夹层支撑件(1-1c)和套筒夹层支撑件(4-1c)均为沿轴向间隔设置的支撑环或位于夹层内的蜂窝状支撑板。

6.根据权利要求1所述的YKP工法灌注桩施工方法，其特征在于：所述扩大体加强件(5)为可扩径刚性件，包括上压板(5-1)、导向柱(5-2)、活动板(5-3)和支撑杆(5-5)，所述上压板(5-1)固定在导向柱(5-2)的上端，所述活动板(5-3)滑动套设在导向柱(5-2)上，所述支撑杆(5-5)沿周向分布且一端转动安装在上压板(5-1)的下方，所述支撑杆(5-5)的另一端穿设在活动板(5-3)上对应的通孔(5-3-1)内，所述活动板(5-3)上的各个通孔(5-3-1)沿圆周分布，且各个通孔(5-3-1)所在圆的直径大于支撑杆(5-5)的转动端所在圆的直径，使活动板(5-3)与上压板(5-1)相对靠近时各根支撑杆(5-5)向外转动扩张；施工时，将活动板(5-3)朝下置入外护筒(1)内，内套筒(4)下压推动上压板(5-1)、导向柱(5-2)和支撑杆(5-5)向下移动，导向柱(5-2)插入混凝土扩大体(8)内，使活动板(5-3)相对靠近上压板(5-1)，促使各根支撑杆(5-5)插入混凝土扩大体(8)内的同时向外扩张。

7.根据权利要求1所述的YKP工法灌注桩施工方法，其特征在于：所述钢筋笼组合件(6)包括钢筋笼主体(6-1)，所述注浆管(6-2)固定安装在钢筋笼主体(6-1)的侧壁上，所述钢筋笼主体(6-1)的内侧还设有PVC空管(6-3)；施工时，将钢筋笼组合件(6)吊装至外护筒(1)内，并用吊筋对钢筋笼主体(6-1)进行固定，浇筑混凝土后形成带有刚性混凝土扩大头的钢筋混凝土空心灌注桩。

8.根据权利要求7所述的YKP工法灌注桩施工方法，其特征在于：所述钢筋笼组合件(6)的制作方法如下：

S0-1、沿长度方向每隔a米固定箍筋；

S0-2、在箍筋中部安装PVC空管(6-3)，PVC空管(6-3)由若干节PVC管段连接而成，相邻PVC管段采用PVC管接头连接；

S0-3、安装好箍筋和PVC空管(6-3)后，在箍筋上焊接主筋，同一长度方向的相邻主筋采用套筒连接；

S0-4、主筋焊接后进行螺旋筋焊接固定。

9.一种采用权利要求1至8任意一项所述的YKP工法灌注桩施工方法制作的灌注桩。

10.根据权利要求9所述的灌注桩，其特征在于：该灌注桩包括桩身和位于桩身下部的刚性混凝土扩大头，所述刚性混凝土扩大头包括混凝土扩大体(8)和埋入混凝土扩大体(8)内的扩大体加强件(5)，所述刚性混凝土扩大头的下部还具有丢弃式桩尖(2)；所述桩身内具有钢筋笼组合件(6)，桩身外侧具有水泥土外圈层。