CN1460751A - 一种组合桩和组合桩、组合桩基础的组合施工方法及用途 - Google Patents
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Abstract
由空心桩身、实心桩身、扩大桩身、伸缩桩身的多种多重复合、混合构成组合桩和组合施工方法,充分利用钢管、管桩、挤扩支盘灌注桩等桩的相互复、混、组合综合优势,使得如Φ500mm的单桩承载力提高数倍达到6-12MN;降低成本50%以上。由预制扩大桩身构成的临时锚桩是一种可以拆除和重复使用的桩基施工设备,多个锚桩可产生十几MN的抗拔力,它大大减少或取消了压桩、检测桩设备的配重。软化搅拌泥有独特不透水、低摩阻、护壁性能。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域,尤其是地基基础领域。
在现有的桩基础技术中,存在下列不足:1、没有充分发挥和有效利用组合桩的综合优势。首先预制桩尤其是预制空心桩(包括管桩、钢管桩)的桩身强度得不到充分发挥和有效利用,如管桩的桩身砼抗压强度设计值约40MPa,仅仅只用1/2左右;其次,灌注桩尤其是挤扩支盘灌注桩的支盘承载力得不到充分发挥和有效利用(由于桩身强度低)。2、没有充分发挥和有效利用桩基础的组合施工方法的综合优势。如静压挤入法简单,埋入法省工,挤扩法高效安全。3、单桩承载力低,最大只有3MN左右,无法全面实现一柱一桩。4、单位承载力成本高,在0.1元/KN以上。5、施工机具性能小,如压桩机由于自重限制,无法提高压桩能力,压桩能力最大只有8MN。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述缺点,提供承载力高、单位承载力成本低的一种组合桩和组合桩、组合桩基础的组合施工方法及用途。
本发明的目的可以通过采取如下措施达到:
一种组合桩,其特征在于:它包括有空心桩身、实心桩身、扩大桩身、伸缩桩身这些桩身其中的至少两种桩身;或者它包括有多节或多个不同的空心桩身;或者它包括有多节或多个不同的实心桩身;或者它包括有多节或多个不同的扩大桩身。
如前所述组合桩、组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:采用下述一种或几种工艺方法组合施工形成组合桩、组合桩基础:
A、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔或者桩孔和扩大桩孔;
B、采用锤击、静压、震动、自重这些方法其中一种或几种方法,将预制组合桩桩身、预制空心桩身1、预制实心桩身2、预制扩大桩身、伸缩桩身这些桩身其中一种或几种桩身挤入、插入地下岩土或桩孔或扩大桩孔中;
C、在桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇实心桩身4或现浇空心桩身14;
D、在扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇扩大桩身5或现浇空心扩大桩身17;
E、在预制空心桩身1中灌入含有胶凝材料的混合物,形成预制复合现浇实心桩身4或预制复合现浇空心扩大桩身17;
F、在地下岩土或桩孔或扩大桩孔中挤入或插入或放入套箍筒,套箍筒能抵抗水平向拉应力、横向拉应力、环向拉应力,在套箍筒中或套箍筒内灌入含有胶凝材料的混合物形成现浇桩身;
G、对桩孔中、扩大桩孔中、套箍筒中灌入的含有胶凝材料的混合物施加压力,减少泥皮、沉渣、缩径危害,进一步提高桩身质量;
H、在桩孔中、扩大桩孔中、套箍筒中灌入的含有胶凝材料的混合物中部挤入或插入或放入拄形状物,形成现浇空心桩身14或现浇空心扩大桩身17,减少混合物的用量;
I、采用搅拌或喷射机具以垂直方向或水平方向或斜方向进入并且搅拌或喷射地下岩土,在搅拌或喷射时掺入含有水、减水剂、增塑剂、增粘剂、发泡剂、表面活性剂、泥浆、水泥、膨润土、土、砂、空气、含有胶凝材料的混合物这些材料其中一种或其中几种材料与地下岩土均匀混合,形成流塑态的软化搅拌泥或搅拌桩13;通过改变原位岩土的含水、气、泥、砂量手段,使软化搅拌泥获得所需要的高比重、高流塑态、不透水、低摩阻力性能。形成不透水搅拌泥、低摩阻搅拌泥、护壁搅拌泥,或者兼有不透水、低摩阻、护壁性能的搅拌泥;尤其是不透水搅拌泥的自动修补防水性能是独一无二的,不透水搅拌泥柔软可塑,可以自动闭合修补由于结构较大的变形(十几厘米)、开裂而造成的自身裂缝;护壁搅拌泥其作用相当于护壁泥浆、护壁稳定液作用,并且还能形成防水层和大大降低沉降预制桩身时的阻力,护壁搅拌泥比护壁泥浆、护壁稳定液方法更实用,形成桩孔的成本更低;
J、可变预制扩大桩身在地下形成扩大面积,可用于抗压桩或抗拔桩。
如前所诉一种组合桩或一种组合桩、组合桩基础的组合施工方法的用途,其特征在于:
组合桩可用于其他抗压结构、抗压结构件,抗压结构、抗压结构件是墙、柱、杆、板、箱、涵、筒结构或结构件;
组合桩、组合桩基础的组合施工方法可用于其他抗压结构、抗压结构件的制造,抗压结构、抗压结构件是墙、柱、杆、板、箱、涵、筒结构或结构件;
可变预制扩大桩身可用于提供抗拔力,如压桩施工、桩基的承载力检测、基坑坑壁或坑底的临时锚固等;
伸缩桩身可用做隔震器,由于伸缩桩身水平刚度小,容许在地震中有水平位移,产生隔震作用,地震中损坏的伸缩桩身容易更换修复;搅拌泥防水层可用做隔震、阻尼层,在地下结构外的搅拌泥防水层水平刚度小,容许地下结构在地震中有水平位移并且消耗很多地震能量,产生隔震阻尼作用;伸缩桩身,搅拌泥防水层一物多用,能有效降隔震结构的成本。
所述的组合桩,其特征在于:
不同的空心桩身、实心桩身、扩大桩身是指在结构、形状、材料方面的不同;桩身结构采用上下、内外、预制现浇形式组合,或者上下、内外、预制现浇多重复合形式组合;扩大桩身与桩身的桩径比在1-8倍之间;
所述的扩大桩身有固定现浇的和可变预制的两种;可变预制扩大桩身包括有扩张机构9、柔性套箍筒10、连杆或连索11、工具钢套管12、活瓣15、拉杆或拉索16、抗拉布、工具套管、液压机构这些部件其中的一种或其中几种部件,将扩张机构9或活瓣15或柔性套箍筒10挤入或者插入地下岩土中,扩张机构9或活瓣15张开后呈水平放射状和形成一个地下圆盘,或者在柔性套箍筒10内充气体或充液体或充粉碎状固体形成一个地下圆盘,这个地下圆盘扩大了桩身面积构成扩大桩身;临时工具锚桩是一种桩基础施工设备,可以拆除和重复使用。临时工具锚桩的可变预制扩大桩身构成的地下圆盘,拉动几十米土柱,产生几MN的抗拔力,多个临时工具锚桩可产生十几MN。利用临时工具锚桩提供压桩反力,代替、减少压桩设备、检测桩设备的配重、自重,大大提高压桩能力,最大压桩能力可达十几MN,而且还能降低成本;
所述的伸缩桩身包括有缸套筒20、顶升机构、承载填充散料23、进出通道24、活塞桩头25这些部件其中的一种或其中几种部件;缸套筒20作用是套箍承载散料22,进出通道23用做增加、减少承载散料22的输送通道,承载散料22承载活塞24上的荷载。采用增加、减少缸套筒20内的承载散料22体积,达到伸长缩短桩身长度结果,调整减少由于基础(尤其是桩基础)沉降而造成的上部结构沉降差。在控制沉降差很小的前提条件下,在允许基础(尤其是桩基础)有较大的沉降可以节约许多基础费用。因为用限制基础有较大的沉降工艺方法来避免、减少上部结构不均匀沉降差的代价、成本很高,大大超过增加伸缩桩身和调整减少沉降差工艺方法的费用。
所述的组合桩,其特征在于:
套箍筒是钢管3、FRP管(纤维增强复合材料管),采用砼、搅拌桩13、钢管3、FRP管这些材料其中的一种或其中几种材料内外组合、复合成预制空心桩身1、预制实心桩身2、现浇实心桩身4、现浇扩大桩身5、现浇空心桩身14、现浇空心扩大桩身17,FRP管、钢管3的横截面积与砼桩身的横截面积之比在0.04-0.005之间,或者FRP管、钢管3的竖向承载力与砼桩身的竖向承载力之比在0.3-0.05(即套箍系数)之间,这种比例能基本保证FRP管、钢管3主要承担环向拉应力,最大发挥套箍砼作用,FRP管、钢管3的管壁设有向内或向外的凸起8,呈点式、或环式、或螺旋式分布,用以增加与砼的结合力和桩身摩阻力,FRP、钢复合管发挥了FRP的防腐蚀性能,减少钢管的厚度;
可变预制扩大桩身还包括有转轴、轴座,转轴联结活瓣15和轴座,活瓣15绕转轴旋转张开,轴座固定在预制实心桩身2或预制空心桩身1上;扩张机构9、柔性套箍筒10、连杆或连索11、活瓣15、拉杆或拉索16、抗拉布、工具套管、液压机构采用抗拉材料制造;连杆或连索11将可变预制扩大桩身与压桩设备或检测桩设备连接构成临时工具锚桩(抗拔桩);
伸缩桩身的顶升机构是液压千斤顶21或承压包22,承载填充散料23采用水泥浆、碎石、碎渣、砂、含有胶凝材料的混合物这些材料其中的一种或其中几种材料,缸套筒20、活塞桩头25之间采用齿结合或密封结合,活塞桩头25与上部结构结合,伸缩桩身设置在桩顶或承台上或隔震层内。
所述的组合桩,其特征在于:
桩身是采用预制管桩和钢管3(即预制空心桩身)上下构成组合桩,钢管3容易进入软岩持力层深部获得高摩阻力,还可以套箍钢管3内的软岩,成倍提高软岩的抗压强度,钢管3的长度在1-15米之间,在管桩空心底部中灌入有混凝土防止管桩渗漏水软化持力层;
或者桩身是采用预制管桩和现浇扩大桩身5、现浇空心扩大桩身17上下构成组合桩;
桩身砼采用高强砼材料;
预制实心桩身2采用锥形。
所述的组合桩、组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:采用下述一种或几种工艺方法组合施工形成组合桩、组合桩基础:
1)、将预制组合桩挤入地下岩土中构成组合桩基础;
2)、在地下岩土中形成桩孔,将预制组合桩插入桩孔构成组合桩基础;
3)、即、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,再将预制组合桩插入桩孔、扩大桩孔构成组合桩基础;
4)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,将预制组合桩插入桩孔、扩大桩孔,再将含有胶凝材料的混合物灌入预制组合桩的预制空心桩身1,与混合物形成预制复合现浇实心桩身4,构成组合桩基础;
5)、把预制空心桩身1挤入地下岩土中,在空心桩身中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身4,构成组合桩基础;
6)、把预制空心桩身1挤入地下岩土中,在空心桩身底部的岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔、桩身空心中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身4、现浇扩大桩身5,构成组合桩基础;从上向下重复此工艺,在同一桩身上形成多个现浇扩大桩身5;或者在灌入含有胶凝材料的混合物前,把一柱状物放入桩孔、扩大桩孔、桩身空心中,形成预制复合现浇空心桩身14、现浇空心扩大桩身17;
7)、在地下岩土中形成桩孔,把预制空心桩身1插入桩孔,在预制空心桩身1中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身4,构成组合桩基础;
8)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇扩大桩身5,把预制空心桩身1插入桩孔、扩大桩孔,再在预制空心桩身1中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身4,构成组合桩基础;预制空心桩身1采用FRP管或钢管3或FRP、钢复合管或预制管桩或预制FRP套砼管桩或预制钢套砼管桩或预制FRP、钢复合套砼管桩,砼采用高强砼材料;
9)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇扩大桩身5,把预制组合桩或预制空心桩身1或预制实心桩身2插入桩孔、扩大桩孔,再在预制空心桩身1中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身4,构成组合桩基础;预制空心桩身1采用FRP管或钢管3或FRP、钢复合管或预制管桩或预制FRP套砼管桩或预制钢套砼管桩或预制FRP、钢复合套砼管桩,砼采用高强砼材料;
10)、把预制实心桩身2挤入地下岩土中,在预制实心桩身2挤入地下岩土时形成的、在预制实心桩身2上面的桩孔内,灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇实心桩身4,构成组合桩基础;
11)、地下岩土中形成桩孔,再把预制实心桩身2插入桩孔,在预制实心桩身2上面的桩孔,灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇实心桩身4,构成组合桩基础;
12)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,再把预制实心桩身2插入桩孔、扩大桩孔,形成预制复合现浇实心桩身4和扩大桩身5,构成组合桩基础;
13)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,把预制实心桩身2插入桩孔、扩大桩孔,在预制实心桩身2上面的桩孔、扩大桩孔内,再灌入含有胶凝材料的混合物,形成预制复合现浇实心桩身4和扩大桩身5,构成组合桩;
14)、把预制实心桩身2挤入地下岩土中,在预制实心桩身2上面的地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔内灌入含有胶凝材料的混合物,把预制空心桩身1插入桩孔、扩大桩孔内,与混合物形成预制复合现浇实心桩身4和现浇扩大桩身5,构成组合桩;
15)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,把预制实心桩身2插入桩孔、扩大桩孔,在预制实心桩身2上面的桩孔、扩大桩孔内,再灌入含有胶凝材料的混合物,再把预制空心桩身1插入桩孔、扩大桩孔内,与混合物形成预制复合现浇实心桩身4和扩大桩身5,构成组合桩;
16)、搅拌地下岩土,在搅拌时掺入水、泥浆、水泥、含有胶凝材料的混合物这四种材料中的一种或其中几种材料,形成软化搅拌泥或搅拌桩13,软化搅拌泥或搅拌桩13的横截面呈实心形或环形,把预制组合桩或预制空心桩身1或预制实心桩身2或钢管3插入软化搅拌泥或搅拌桩13中,形成预制复合现浇实心桩身4、预制复合现浇空心桩身14,构成组合桩基础;或者在软化搅拌泥中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇实心桩身4、现浇空心桩身14;
17)、在桩孔、扩大桩孔、软化搅拌泥、搅拌桩13中放入、插入套箍筒或工具套管,套箍筒有刚性套箍筒6、柔性套箍筒10,套箍筒有开口或闭口形状,套箍筒有单层或夹层或多层结构;工具套管有单层或双层结构;在刚性套箍筒6中或在双层刚性套箍筒6之间或在闭口柔性套箍筒10中或在双层闭口柔性套箍筒10中或在单层工具套管中、双层工具套管之间灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇桩身4、现浇扩大桩身5、现浇空心桩身14、现浇空心扩大桩身17;套箍筒或工具套管可以避免桩身夹土、断桩、缩小尺寸,提高桩身质量;
18)、在搅拌泥或搅拌桩13中放入挤扩机,挤扩出扩大桩孔,灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇扩大桩身5、现浇扩大空心桩身17;
19)、采用压力注浆或压重物方法对桩孔、扩大桩孔、刚性套箍筒6、柔性套箍筒10、双层工具套管中灌入的含有胶凝材料的混合物施加压力,避免桩身缩小尺寸;
20)、将预制扩大桩身挤入地下岩土或插入桩孔或插入扩大桩孔,扩张机构9或活瓣15张开后呈水平放射状和形成一个地下圆盘形状的扩大桩身,或者在柔性套箍筒10内充气体或充液体或充粉碎状固体形成一个地下圆盘形状的扩大桩身,这个地下圆盘扩大了桩身面积;此工艺构成上述组合桩的扩大桩身;21)在扩大桩孔中放入抗拉材料19,抗拉材料19的作用是为了减少扩大桩身的厚度。
所述的组合桩、组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:
桩孔、扩大桩孔采用钻孔、冲孔、夯孔、挖孔、旋挖、挤扩、沉管、沉双层管、搅拌、爆炸这九种方法其中的一种或其中几种方法组合形成,桩孔、扩大桩孔的横截面呈实心形(用以形成实心桩身、扩大实心桩身)或环形(用以形成空心桩身、扩大空心桩身);
套箍筒是钢管3、FRP管,采用砼、搅拌桩13、钢管3、FRP管这些材料其中的一种或其中几种材料内外组合、复合成预制空心桩身1、预制实心桩身2、现浇实心桩身4、现浇扩大桩身5、现浇空心桩身14、现浇空心扩大桩身17,其中FRP管、钢管3的横截面积与砼桩身的横截面积之比在0.04-0.005之间、或者FRP管、钢管3的竖向承载力与砼桩身的竖向承载力之比在0.3-0.05之间,FRP管、钢管3的管壁设有向内或向外的凸起8,凸起8采用辊压工艺形成,呈点式、或环式、或螺旋式分布,在扩大桩身处将预制空心桩身1、预制实心桩身2、FRP管、钢管3断开,相离的上下两节桩身、管身用抗拉材料7连接,保证使扩大桩身处的砼形成一体,抗拉材料7是钢筋或FRP;扩大桩身与桩身的桩径比在1-8倍之间;
搅拌地下岩土有两种方式,一种是地下原位搅拌,另一种是地上异位搅拌,即把地下岩土送到地上的搅拌机内搅拌,然后再送回地下,后一种方式搅拌更充分均匀,保证质量;
所述的组合桩、组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:
预制空心桩身1采用多节直径递减的管桩或预制钢套砼管桩,它的组合工艺是采用下述一种或几种工艺方法组合施工形成:1)、将预制组合桩挤入地下岩土中,2)、先挤入直径大的外层预制管桩,然后依次挤入直径小的内层预制管桩,3)、先挤入直径小的内层预制管桩,然后依次挤入直径大的外层预制管桩,4)、在上下两节预制管桩之间形成1-3倍直径的扩大桩孔,5)、在管桩空心、扩大桩孔内填入砼或其它填料,中部形成现浇实心桩身4和现浇扩大实心桩身5,上下内外结合构成混合复合组合桩;这种组合桩实质上就是梯阶锥形桩,它能把深层岩土挤密,减少桩长;
现浇实心桩身4、现浇扩大桩身5的横截面呈实心形或环形;
抗拉材料19呈伞架形状或放射形状分布;将可变预制扩大桩身与压桩设备或检测桩设备连接构成临时工具锚桩;
连杆或连索11将可变预制扩大桩身与压桩设备或检测桩设备连接构成临时工具锚桩(抗拔桩),采用临时工具锚桩提供的抗拔力(压桩力)方法把预制组合桩、预制空心桩身1、预制实心桩身2、预制扩大桩身挤入地下岩土,这种压桩方法形成的单桩承载力可以提高到十几MN。
桩身砼采用高强砼材料;
所述的组合桩或组合桩、组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:
桩孔、扩大桩孔、桩、桩身的横截面形状采用圆形、椭圆形、方形、十字形、T形、L形、H型、矩形、长矩形(地下连续墙)、环形这些形状其中的一种或其中几种形状组合形成,环形是采用前述九种形状的环状形成的环形,即圆环形、椭圆环形、方环形等;抗拉材料、刚性套箍筒6、柔性套箍筒10、可变预制扩大桩身、缸套筒20、承压包22是采用金属材料、有机合成材料或有机合成纤维、无机纤维材料或FRP(纤维增强复合材料)这些材料其中的一种或其中几种材料组合制造;含有胶凝材料的混合物是含有水、水泥、石灰、砂、石子、填充材料、金属纤维或有机合成纤维或无机纤维或FRP纤维、膨胀性材料这些材料其中的一种或其中几种的混合物;
金属材料是钢型材或铝型材、或者含有钢或铝或钢、铝的型材,型材的形状是板、筋、棒、索、管、H型、L型、C型这些材料其中的一种或其中几种材料;管型材外表面有电镀或涂料防腐层;有机合成材料或有机合成纤维是聚乙烯、丙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯晴、尼龙、芳纶、聚酰胺、基聚酰亚胺、聚脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚烯烃、聚氨基甲酸脂,晴橡胶、氯醇橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶这些种材料或纤维其中的一种或其中几种材料或纤维组合制造;
无机纤维材料或FRP(纤维增强复合材料)是玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维是这六种纤维其中的一种或其中几种纤维组合制造;
填充材料是粉煤灰、炉渣、矿渣、建筑垃圾;
扩大桩身与桩身的桩径比在3-8倍之间;
套箍筒的内壁设有润滑隔离层,用以减少与含有胶凝材料的混合物的摩阻力,保证套箍筒的主要作用是能抵抗水平向拉应力、横向拉应力、环向拉应力;FRP管、钢管3的横截面积与砼桩身的横截面积之比在0.2-0.005之间,或者FRP管、钢管3的竖向承载力与砼桩身的竖向承载力之比在3-0.05之间(即套箍系数);在预制管桩空心底部中灌入有混凝土防止管桩渗漏水软化持力层;
可变预制扩大桩身还包括有在柔性套箍筒10内的气体或液体或粉碎状固体;连杆或连索11将地锚与桩锚外的拉力机具、设备连接;把工具套管12挤入地下岩土中形成锚孔;液压机构、连杆11或连索设置在工具套管中;扩张机构9或活瓣15或柔性套箍筒10在工具套管的底部;液压机构和扩张机构9或活瓣15或柔性套箍筒10上下组合成一体,方便张开扩张机构9或活瓣15或柔性套箍筒10形成扩大桩身(地锚);抗拉布固定在扩张机构9、活瓣15上,使张开的扩张机构9、活瓣15形成完整的地下圆盘面。积极效果
与在现有的桩基础技术相比本发明有如下优点:1)、充分发挥和有效利用组合桩的和组合施工方法的综合优势,尤其是钢管桩、预制管桩、预制钢套砼管桩、挤扩支盘灌注桩的相互复合、混合、组合,使得单桩承载力成数倍提高,如Φ500mm的单桩承载力可以提高到6MN以上,最大达到12MN,实现了一柱一桩的基础可能。2)、降低了单位承载力成本在0.05元/KN以下,降低成本50%以上。3)、大大提高压桩设备或检测桩设备的抗拔力,增大压桩能力可达十几MN。4)、充分利用了现有的施工设备和预制砼桩,发展了我国创新立的静压桩和挤扩法。
附图说明
下面是结合附图对本发明进行详细描述:
图1是实施例1的竖向剖面图 图2是实施例2的竖向剖面图
图3是实施例3的竖向剖面图 图4是实施例4的竖向剖面图
图5是实施例5的竖向剖面图 图6是实施例6的竖向剖面图
图7是实施例7的竖向剖面图 图8是实施例8的竖向剖面图
图9是实施例9的竖向剖面图 图10是实施例10、17的竖向剖面图
图11是实施例11的竖向剖面图 图12是实施例12、17的竖向剖面图
图13是实施例13的竖向剖面图 图14是实施例14的竖向剖面图
图15是实施例15的竖向剖面图 图16是实施例16的竖向剖面图
图17、18是实施例18的竖向剖面图 图19是实施例19的竖向剖面图
具体实施例
从图1可知,实施例1的结构、工艺如下:组合桩组合结构:上部预制空心桩身1采用管桩,下部采用预制实心桩身2,上下结合构成预制组合桩。组合桩组合工艺:将预制组合桩挤入地下岩土中构成桩基础;或者用工具套管将预制实心桩身2先挤入地下岩土中,然后将预制管桩插入用套管形成的桩孔中与预制实心桩身2连接,拔出套管后构成桩基础;在插入前桩孔中可灌入混凝土、砂浆;预制实心桩身2用于持力层段,防止上部管桩渗漏水软化持力层;预制实心桩身2还可以制作成锥形状(图中虚线),容易进入和挤密持力层深部,增大了持力层的抗压强度,增加了管桩的端阻力。这种组合桩效果非常明显,如Φ500mm管桩基础的单桩承载力可以提高到6000KN以上,桩身砼抗压强度设计值使用到40Mpa以上,是现有单桩承载力的3倍。
从图2可知,实施例2的结构、工艺如下:拔出套管后,在或预制实心桩身2以上形成的扩大桩孔内灌入混凝土、砂浆,形成现浇扩大实心桩身5;其余结构、工艺、效果同实施例1。
从图3可知,实施例3的结构、工艺如下:组合桩组合方式:上部预制空心桩身1采用预制管桩,下部采用钢管3(预制空心桩身),上下结合构成预制组合桩;组合桩组合工艺:将预制组合桩挤入地下岩土中构成桩基础;钢管3容易进入软岩持力层深部获得高摩阻力,还可以套箍钢管3中的软岩,成倍提高其抗压强度;钢管3的长度在1-5米间;在管桩空心中灌入混凝土形成预制复合现浇实心桩身4,防止渗漏水软化持力层;效果同例1。
从图4可知,实施例4的结构、工艺如下:组合桩组合结构:上部预制空心桩身1采用预制管桩和下部采用现浇扩大实心桩身5,上下结合构成混合组合桩。组合桩组合工艺:将预制管桩压入地下岩土中,或者管桩插入用工具套管形成的桩孔中(减少管桩桩身强度损失);挤扩机具或钻机进入管桩或桩孔中,挤扩或钻扩岩土形成一个1-8倍桩径的扩大桩孔;在扩大桩孔中放入的抗拉材料17是钢筋,呈伞架形状并且张开,在扩大桩孔中灌入混凝土和形成现浇实心桩身4、扩大桩身5,增加了管桩的端阻力,减少入岩深度;重复此工艺,在同一桩身上形成多个现浇扩大桩身5;预制管桩外壁还可以设有凸起8,呈点式、或环式、或螺旋式分布,增加了管桩的摩阻力;在桩底放入的刚性套箍筒6钢筋能减少扩大实心桩身5混凝土的厚度、体积。效果同例1。
从图5可知,实施例5的结构、工艺如下:组合桩组合方式:上部采用预制管桩复合现浇空心桩身1,中下部有现浇扩大实心桩身5,上下内外结合构成混合组合桩。组合桩组合工艺:在地下岩土中形成桩孔和1-8倍桩径的扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入混凝土,把预制管桩插入桩孔、扩大桩孔,与混凝土形成预制管桩复合现浇空心桩身1和现浇实心桩身4和现浇扩大桩身5;其余结构、工艺同实施例4;还可以在管桩空心中灌满混凝土形成复合管桩实心桩身4。这种组合桩是现有挤扩支盘灌注桩的改进,其桩身强度提高数倍,成本降低50%。
从图6可知,实施例6的结构、工艺如下:用钢管3或FRP管代替管桩插入桩孔、扩大桩孔;其余结构、工艺同实施例4。钢管3的壁厚在2-32毫米之间,如直径600毫米的挤扩支盘灌注桩,其钢管3的壁厚在2-3毫米。有钢管3的套箍作用,它的桩身强度可以提高0.5倍以上。还可以用FRP(纤维增强复合材料)管代替钢管3,FRP(纤维增强复合材料)的抗拉强度是钢材的5-10倍,又不腐蚀,是理想的套箍材料。壁厚在1毫米以内的FRP管的套箍作用,砼桩身强度可以提高几倍以上。
从图7可知,实施例7的结构、工艺如下:在扩大桩身处将钢管3断开,相离的上下两节钢管3用抗拉材料7钢筋焊接相连,使扩大桩身处的砼不被钢管分开;其余结构、工艺司实施例6,其成本降低更多。从图8可知,实施例8的结构、工艺如下:组合桩组合结构:预制空心桩身1采用多节直径递减的预制管桩上下结合构成组合桩。组合桩组合工艺:第一种,将预制组合桩挤入地下岩土中;第二种,先挤入直径大的外层预制管桩,然后依次挤入直径小的内层预制管桩;第三种,先挤入直径小的内层预制管桩,然后依次挤入直径大的外层预制管桩;管桩空心内可填入砼或其它。这种组合桩实质上就是梯阶锥形桩,它能把深层岩土中挤密,减少桩长。
从图9可知,实施例9的结构、工艺如下:组合桩组合结构:预制空心桩身1采用多节直径递减的预制管桩,中部采用现浇实心桩身4和现浇扩大实心桩身5,上下内外结合构成混合复合组合桩。组合桩组合工艺:在上下两节预制管桩之间形成1-3倍直径的扩大桩孔,最后在扩大桩孔和管桩空心内可填入砼,构成混合复合组合桩;其余工艺同实施例8。
从图10可知,实施例10的结构、工艺如下:组合桩组合结构:钢套砼管桩和预制扩大桩身构成复合组合桩。组合桩组合工艺:由钢管3内套砼预制空心桩身1,内外复合形成预制空心复合桩。预制扩大桩身进入桩底,活瓣15在进入时呈向下垂直筒状,进入桩底后活瓣15张开呈水平放射状,扩大了桩身面积,构成复合组合桩。由于钢管3的横截面积与砼桩身的横截面积之比小于0.04、或者钢管的竖向承载力与砼桩身的竖向承载力之比小于0.3,钢管壁厚只有几毫米;钢管3管壁设有向内或向外的凸起8,用以增加与砼的结合力和桩身摩阻力。这种钢套砼管桩用来代替现有普通管桩和灌注桩的经济效益是很可观的,例如直径500毫米的复合钢套砼管桩,钢管3壁厚只有2毫米,其成本和现有普通管桩相同。因为有钢管3的箍套作用和省去预压应力,它的桩身强度可以从18MPa提高到36Mpa,桩身承载力最高可以从2.7MN提高到5.4MN。还可以用FRP(纤维增强复合材料)管代替钢管3。
从图11可知,实施例11的结构、工艺如下:组合桩组合结构:钢套砼桩。组合桩组合工艺:第一种,由预制空心桩身的钢管3内套砼实心桩身2,内外复合形成预制实心复合组合桩,若是离心砼,桩身的空心要用砼灌填。第二种,在地下岩土中形成桩孔,再把钢管3插入桩孔,在桩孔内灌入砼,形成现浇钢套砼桩;第三种,钢管3随工具套管挤入、插入地下岩土中形成桩孔,在桩孔内灌入砼,拔出工具套管,形成现浇钢套砼桩。还可以挤扩岩土形成1-8倍桩径的扩大桩孔;在扩大桩孔中放入的抗拉材料17是钢筋,呈伞架形状并且张开,在扩大桩孔中灌入混凝土和形成扩大桩身5,增加了管桩的端阻力,减少入岩深度(图只没有画出)。其余工艺同实施例10。例如直径500毫米的复合钢套砼桩,钢管壁厚只有2毫米,其成本和现有普通管桩基本相同。因为有钢管的套箍作用,它的桩身强度可以提高0.5倍以上。若钢管壁厚有5毫米,它的桩身强度可以提高1倍以上。还可以用FRP(纤维增强复合材料)管代替钢管3,壁厚在1毫米以内的FRP管的套箍作用,砼桩身强度可以提高几倍以上。还可以用FRP(纤维增强复合材料)管代替钢管3。
从图12可知,实施例11的结构、工艺如下:组合桩组合结构:水泥土套管桩和预制扩下垂直筒状,进入桩底后活瓣15张开呈水平放射状,扩大了桩身面积,形成预制复合组合搅拌桩。拉杆或拉索16减少了活瓣15的弯矩座,转轴联结活瓣15和轴座,活瓣15绕转轴旋转张开,轴座固定在预制实心桩身2或预制空心桩身1上。
从图13可知,实施例13的结构、工艺如下:组合桩组合结构:钢套水泥土桩。组合桩组合工艺:搅拌地下岩土,在搅拌时掺入水泥、水泥浆、水泥砂浆这三种材料中的一种或其中几种材料,形成水泥搅拌桩13,把钢管3插入水泥搅拌桩13中,内外复合形成预制复合搅拌组合桩。此工艺还可以制造成环形钢套水泥土桩,既钢套水泥土空心桩,此时钢管3有单层或双层,钢管3有凸起8,呈点式、或环式、或螺旋式分布,增加了管的摩阻力。由于钢管3的壁厚只有几毫米,钢管3管壁设有向内或向外的凸起8,凸起[8]采用辊压工艺形成或环式、或螺旋式的波纹形状分布,用以增加与砼的结合力和桩身摩阻力。这种钢套水泥搅拌土桩用来代替现有普通水泥搅拌土桩的经济效益是很可观的,例如直径500毫米的复合钢套水泥搅拌土桩,钢管3壁厚只有2毫米,其成本增加80%,因为有钢管3的箍套作用和省去预压应力,它的桩身强度可以从1MPa提高到7Mpa,桩身承载力最高可以从0.2MN提高到1.4MN。还可以用FRP(纤维增强复合材料)管代替钢管3,壁厚在1毫米以内的FRP管的套箍作用,桩身强度可以提高十几倍以上。
从图14可知,实施例14的结构、工艺如下:用双层钢套管18挤入地下岩土中形成环形桩孔;若挤入困难时,用搅拌机具搅拌地下岩土,在搅拌时掺入水、泥浆、水泥、水泥浆、水泥砂浆、石灰、石灰浆这七种材料中的一种或其中几种材料,形成软化搅拌泥或搅拌桩13,再将双层钢套管挤入、插入地下岩土、软化搅拌泥、搅拌桩13中形成环形桩孔;在环形桩孔底部用挤扩机具挤扩形成环形扩大桩孔,在环形桩孔、环形扩大桩孔中或软化搅拌泥、搅拌桩13中放入柔性套箍筒10,在柔性套箍筒10内或软化搅拌泥、搅拌桩13中灌入含有水泥的混合物,拔出双层钢套管形成现浇空心桩身14和现浇空心扩大桩身17。在现浇空心桩身14上面压重物,保持对含有胶凝材料的混合物施加压力,避免桩身夹土、断桩泥皮、沉渣、缩径危害,进一步提高桩身质量。这种方法形成的环形CFG混合桩、墙(水泥、粉煤灰、石灰、砂、石子、炉渣、矿渣、建筑垃圾混合)或环形搅拌土混合桩、墙或砼桩、墙(地下连续墙)十分廉价。还可以采用钢管FRP管插入含有水泥的混合物中,增强混合物的抗拉力。
从图15可知,实施例15的结构、工艺如下:工具锚桩由柔性套箍筒10、连杆11、工具钢套管12组合成;工具钢套管12挤入、插入地下岩土中形成桩孔,在地下岩土中挤扩形成扩大桩孔,将柔性套箍筒10放入扩大桩孔并且充填满砂土或水,充填满砂土或水的柔性套箍筒10构成一个近似地下圆盘形成地锚,连杆11将地锚与压桩设备、或检测桩设备连接构成临时工具锚桩。
从图16可知,实施例16的结构、工艺如下:工具锚桩由扩张机构9、连杆11、工具钢套管12组合成;工具钢套管12挤入、插入地下岩土中形成桩孔,在地下岩土中挤扩形成扩大桩孔,将多个扩张机构9放入扩大桩孔并且张开,多个扩张机构9重叠构成一个近似地下圆盘形成地锚,连杆11将地锚与压桩设备、或检测桩设备连接构成临时工具锚桩。这种临时工具锚桩可以拆除和重复使用。
从图10、图12可知,实施例17中的预制扩大桩身结构、工艺如下:将预制扩大桩身挤入地下岩土或插入桩孔或插入扩大桩孔,张开预制扩大桩身的活瓣15,与拉杆或拉索16形成预制扩大桩身的张开面,此工艺可以构成上述实施例1--16组合桩的扩大桩身。
从图17、图18可知,实施例18中的伸缩桩身结构如下:包括有缸套筒20、顶升机构、承载填充散料23、进出通道24、活塞桩头25;顶升机构上升,增加的承载散料23通过通道24进入缸套筒20,增加了承载散料23体积,伸长了桩身;通过通道24取出缸套筒20内的承载散料23,减少了承载散料23体积,缩短了桩身;顶升机构是液压千斤顶21(图17)或承压包22(图18);承载散料23是细砂。
从图19可知,实施例19中的伸缩桩身结构减少了顶升机构,其余同实施例17;这种伸缩桩身只可以缩短下降,不能伸长上升;缸套筒20、活塞桩头25之间采用密封结合或齿结合(图中没有画出)。
Claims (10)
1、一种组合桩,其特征在于:它包括有空心桩身、实心桩身、扩大桩身、伸缩桩身这些桩身其中的至少两种桩身;或者它包括有多节或多个不同的空心桩身;或者它包括有多节或多个不同的实心桩身;或者它包括有多节或多个不同的扩大桩身。
2、如前所述的组合桩、组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:采用下述一种或几种工艺方法组合施工形成组合桩、组合桩基础:
A、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔或者桩孔和扩大桩孔;
B、采用锤击、静压、震动、自重这些方法其中一种或几种方法,将预制组合桩桩身、预制空心桩身[1]、预制实心桩身[2]、预制扩大桩身、伸缩桩身这些桩身其中一种或几种桩身挤入、插入地下岩土或桩孔或扩大桩孔中;
C、在桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇实心桩身[4]或现浇空心桩身[14];
D、在扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇扩大桩身[5]或现浇空心扩大桩身[17];
E、在预制空心桩身[1]中灌入含有胶凝材料的混合物,形成预制复合现浇实心桩身[4]或预制复合现浇空心扩大桩身[17];
F、在地下岩土或桩孔或扩大桩孔中挤入或插入或放入套箍筒,在套箍筒中或套箍筒内灌入含有胶凝材料的混合物形成现浇桩身;
G、对桩孔中、扩大桩孔中、套箍筒中灌入的含有胶凝材料的混合物施加压力;
H、在桩孔中、扩大桩孔中、套箍筒中灌入的含有胶凝材料的混合物中部挤入或插入或放入拄形状物,形成现浇空心桩身14或现浇空心扩大桩身17;
I、采用搅拌或喷射机具以垂直方向或水平方向或斜方向进入并且搅拌或喷射地下岩土,在搅拌或喷射时掺入含有水、减水剂、增塑剂、增粘剂、发泡剂、表面活性剂、泥浆、水泥、膨润土、土、砂、空气、含有胶凝材料的混合物这些材料其中一种或其中几种材料与地下岩土均匀混合,形成流塑态的软化搅拌泥或搅拌桩[13];
J、可变预制扩大桩身在地下形成扩大面积,可用于抗压桩或抗拔桩。
3、如前所诉一种组合桩或组合桩、组合桩基础的组合施工方法的用途,其特征在于:
组合桩可用于其他抗压结构、抗压结构件,抗压结构、抗压结构件是墙、柱、杆、板、箱、涵、筒结构或结构件;
组合桩、组合桩基础的组合施工方法可用于其他抗压结构、抗压结构件的制造,抗压结构、抗压结构件是墙、柱、杆、板、箱、涵、筒结构或结构件;
可变预制扩大桩身可用于提供抗拔力;
伸缩桩身可用做隔震器,由于伸缩桩身水平刚度小,容许在地震中有水平位移,产生隔震作用,地震中损坏的伸缩桩身容易更换修复;搅拌泥防水层可用做隔震、阻尼层,在地下结构外的搅拌泥防水层水平刚度小,容许地下结构在地震中有水平位移并且消耗很多地震能量,产生隔震阻尼作用;
4、根据权利要求1所述的组合桩,其特征在于:
不同的空心桩身、实心桩身、扩大桩身是指在结构、形状、材料方面的不同;桩身结构采用上下、内外、预制现浇形式组合,或者上下、内外、预制现浇多重复合形式组合;扩大桩身与桩身的桩径比在1-8倍之间;
所述的扩大桩身有固定现浇的和可变预制的两种;可变预制扩大桩身包括有扩张机构[9]、柔性套箍筒[10]、连杆或连索[11]、工具钢套管[12]、活瓣[15]、拉杆或拉索[16]、抗拉布、工具套管、液压机构这些部件其中的一种或其中几种部件;所述的伸缩桩身包括有缸套筒[20]、顶升机构、承载填充散料[23]、进出通道[24]、活塞桩头[25]这些部件其中的一种或其中几种部件。
5、根据权利要求1所述的组合桩,其特征在于:
套箍筒是钢管[3]、FRP管(纤维增强复合材料管),采用砼、搅拌桩[13]、钢管[3]、FRP管这些材料其中的一种或其中几种材料内外组合、复合成预制空心桩身[1]、预制实心桩身[2]、现浇实心桩身[4]、现浇扩大桩身[5]、现浇空心桩身[14]、现浇空心扩大桩身[17],FRP管、钢管[3]的横截面积与砼桩身的横截面积之比在0.04-0.005之间,或者FRP管、钢管[3]的竖向承载力与砼桩身的竖向承载力之比在0.3-0.05(即套箍系数)之间,FRP管、钢管[3]的管壁设有向内或向外的凸起[8],呈点式、或环式、或螺旋式分布;
可变预制扩大桩身还包括有转轴、轴座,转轴联结活瓣[15]和轴座,活瓣[15]绕转轴旋转张开,轴座固定在预制实心桩身[2]或预制空心桩身[1]上;扩张机构[9]、柔性套箍筒[10]、连杆或连索[11]、活瓣[15]、拉杆或拉索[16]、抗拉布、工具套管、液压机构采用抗拉材料制造;
伸缩桩身的顶升机构是液压千斤顶[21]或承压包[22],承载填充散料[23]采用水泥浆、碎石、碎渣、砂、含有胶凝材料的混合物这些材料其中的一种或其中几种材料,缸套筒[20]、活塞桩头[25]之间采用齿结合或密封结合,活塞桩头[25]与上部结构结合,伸缩桩身设置在桩顶或承台上或隔震层内。
6、根据权利要求1所述的组合桩,其特征在于:
桩身是采用预制管桩和钢管[3](即预制空心桩身)上下构成组合桩,钢管[3]的长度在1-15米之间,在管桩空心底部中灌入有混凝土防止管桩渗漏水软化持力层;
或者桩身是采用预制管桩和现浇扩大桩身[5]、现浇空心扩大桩身[17]上下构成组合桩;
桩身砼采用高强砼材料;
预制实心桩身[2]采用锥形。
7、根据权利要求2所述的组合桩、组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:采用下述一种或几种工艺方法组合施工形成组合桩、组合桩基础:
1)、将预制组合桩挤入地下岩土中构成组合桩基础;
2)、在地下岩土中形成桩孔,将预制组合桩插入桩孔构成组合桩基础;
3)、即、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,再将预制组合桩插入桩孔、扩大桩孔构成组合桩基础;
4)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,将预制组合桩插入桩孔、扩大桩孔,再将含有胶凝材料的混合物灌入预制组合桩的预制空心桩身[1],与混合物形成预制复合现浇实心桩身[4],构成组合桩基础;
5)、把预制空心桩身[1]挤入地下岩土中,在空心桩身中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身[4],构成组合桩基础;
6)、把预制空心桩身[1]挤入地下岩土中,在空心桩身底部的岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔、桩身空心中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身[4]、现浇扩大桩身[5],构成组合桩基础;从上向下重复此工艺,在同一桩身上形成多个现浇扩大桩身[5];或者在灌入含有胶凝材料的混合物前,把一柱状物放入桩孔、扩大桩孔、桩身空心中,形成预制复合现浇空心桩身[14]、现浇空心扩大桩身[17];
7)、在地下岩土中形成桩孔,把预制空心桩身[1]插入桩孔,在预制空心桩身[1]中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身[4],构成组合桩基础;
8)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇扩大桩身[5],把预制空心桩身[1]插入桩孔、扩大桩孔,再在预制空心桩身[1]中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身[4],构成组合桩基础;预制空心桩身[1]采用FRP管或钢管[3]或FRP、钢复合管或预制管桩或预制FRP套砼管桩或预制钢套砼管桩或预制FRP、钢复合套砼管桩,砼采用高强砼材料;
9)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇扩大桩身[5],把预制组合桩或预制空心桩身[1]或预制实心桩身[2]插入桩孔、扩大桩孔,再在预制空心桩身[1]中灌入含有胶凝材料的混合物,与混合物形成预制复合现浇实心桩身[4],构成组合桩基础;预制空心桩身[1]采用FRP管或钢管[3]或FRP、钢复合管或预制管桩或预制FRP套砼管桩或预制钢套砼管桩或预制FRP、钢复合套砼管桩,砼采用高强砼材料;
10)、把预制实心桩身[2]挤入地下岩土中,在预制实心桩身[2]挤入地下岩土时形成的、在预制实心桩身[2]上面的桩孔内,灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇实心桩身[4],构成组合桩基础;
11)、地下岩土中形成桩孔,再把预制实心桩身[2]插入桩孔,在预制实心桩身[2]上面的桩孔,灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇实心桩身[4],构成组合桩基础;
12)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,再把预制实心桩身[2]插入桩孔、扩大桩孔,形成预制复合现浇实心桩身[4]和扩大桩身[5],构成组合桩基础;
13)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,把预制实心桩身[2]插入桩孔、扩大桩孔,在预制实心桩身[2]上面的桩孔、扩大桩孔内,再灌入含有胶凝材料的混合物,形成预制复合现浇实心桩身[4]和扩大桩身[5],构成组合桩;
14)、把预制实心桩身[2]挤入地下岩土中,在预制实心桩身[2]上面的地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔内灌入含有胶凝材料的混合物,把预制空心桩身[1]插入桩孔、扩大桩孔内,与混合物形成预制复合现浇实心桩身[4]和现浇扩大桩身[5],构成组合桩;
15)、在地下岩土中形成桩孔、扩大桩孔,在桩孔、扩大桩孔中灌入含有胶凝材料的混合物,把预制实心桩身[2]插入桩孔、扩大桩孔,在预制实心桩身[2]上面的桩孔、扩大桩孔内,再灌入含有胶凝材料的混合物,再把预制空心桩身[1]插入桩孔、扩大桩孔内,与混合物形成预制复合现浇实心桩身[4]和扩大桩身[5],构成组合桩;
16)、搅拌地下岩土,在搅拌时掺入水、泥浆、水泥、含有胶凝材料的混合物这四种材料中的一种或其中几种材料,形成软化搅拌泥或搅拌桩[13],软化搅拌泥或搅拌桩[13]的横截面呈实心形或环形,把预制组合桩或预制空心桩身[1]或预制实心桩身[2]或钢管[3]插入软化搅拌泥或搅拌桩[13]中,形成预制复合现浇实心桩身[4]、预制复合现浇空心桩身[14],构成组合桩基础;或者在软化搅拌泥中灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇实心桩身[4]、现浇空心桩身[14];
17)、在桩孔、扩大桩孔、软化搅拌泥、搅拌桩[13]中放入、插入套箍筒或工具套管,套箍筒有刚性套箍筒[6]、柔性套箍筒[10],套箍筒有开口或闭口形状,套箍筒有单层或夹层或多层结构;工具套管有单层或双层结构;在刚性套箍筒[6]中或在双层刚性套箍筒[6]之间或在闭口柔性套箍筒[10]中或在双层闭口柔性套箍筒[10]中或在单层工具套管中、双层工具套管之间灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇桩身[4]、现浇扩大桩身[5]、现浇空心桩身[14]、现浇空心扩大桩身[17];
18)、在搅拌泥或搅拌桩[13]中放入挤扩机,挤扩出扩大桩孔,灌入含有胶凝材料的混合物,形成现浇扩大桩身[5]、现浇扩大空心桩身[17];
19)、采用压力注浆或压重物方法对桩孔、扩大桩孔、刚性套箍筒[6]、柔性套箍筒[10]、双层工具套管中灌入的含有胶凝材料的混合物施加压力;
20)、将预制扩大桩身挤入地下岩土或插入桩孔或插入扩大桩孔,扩张机构[9]或活瓣[15]张开后呈水平放射状和形成一个地下圆盘形状的扩大桩身,或者在柔性套箍筒[10]内充气体或充液体或充粉碎状固体形成一个地下圆盘形状的扩大桩身,这个地下圆盘扩大了桩身面积;此工艺构成上述组合桩的扩大桩身;
21)在扩大桩孔中放入抗拉材料[19]。
8、根据权利要求2所述的组合桩、组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:
桩孔、扩大桩孔采用钻孔、冲孔、夯孔、挖孔、旋挖、挤扩、沉管、沉双层管、搅拌、爆炸这九种方法其中的一种或其中几种方法组合形成,桩孔、扩大桩孔的横截面呈实心形或环形;
套箍筒是钢管[3]、FRP管,采用砼、搅拌桩[13]、钢管[3]、FRP管(纤维增强复合材料管)这些材料其中的一种或其中几种材料内外组合、复合成预制空心桩身[1]、预制实心桩身[2]、现浇实心桩身[4]、现浇扩大桩身[5]、现浇空心桩身[14]、现浇空心扩大桩身[17],其中FRP管、钢管[3]的横截面积与砼桩身的横截面积之比在0.04-0.005之间、或者FRP管、钢管[3]的竖向承载力与砼桩身的竖向承载力之比在0.3-0.05之间,FRP管、钢管[3]的管壁设有向内或向外的凸起[8],凸起[8]采用辊压工艺形成,呈点式、或环式、或螺旋式分布,在扩大桩身处将预制空心桩身[1]、预制实心桩身[2]、FRP管、钢管[3]断开,相离的上下两节桩身、管身用抗拉材料[7]连接,抗拉材料[7]是钢筋或FRP;
扩大桩身与桩身的桩径比在1-8倍之间;
搅拌地下岩土有两种方式,一种是地下原位搅拌,另一种是地上异位搅拌,即把地下岩土送到地上的搅拌机内搅拌,然后再送回地下。
9、根据权利要求2所述的组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:
预制空心桩身[1]采用多节直径递减的管桩或预制钢套砼管桩,它的组合工艺是采用下述一种或几种工艺方法组合施工形成:1)、将预制组合桩挤入地下岩土中,2)、先挤入直径大的外层预制管桩,然后依次挤入直径小的内层预制管桩,3)、先挤入直径小的内层预制管桩,然后依次挤入直径大的外层预制管桩,4)、在上下两节预制管桩之间形成1-3倍直径的扩大桩孔,5)、在管桩空心、扩大桩孔内填入砼或其它填料,中部形成现浇实心桩身[4]和现浇扩大实心桩身[5],上下内外结合构成混合复合组合桩;
现浇实心桩身[4]、现浇扩大桩身[5]的横截面呈实心形或环形;
抗拉材料[19]呈伞架形状或放射形状分布;
连杆或连索[11]将可变预制扩大桩身与压桩设备或检测桩设备连接构成临时工具锚桩,采用临时工具锚桩提供的抗拔力方法把预制组合桩、预制空心桩身[1]、预制实心桩身[2]、预制扩大桩身挤入地下岩土;
桩身砼采用高强砼材料。
10、根据权利要求1或4或5或6所述的组合桩或根据权利要求2或7或8或9所述的组合桩、组合桩基础的组合施工方法,其特征在于:
桩孔、扩大桩孔、桩、桩身的横截面形状采用圆形、椭圆形、方形、十字形、T形、L形、H型、矩形、长矩形(地下连续墙)、环形这些形状其中的一种或其中几种形状组合形成,环形是采用前述九种形状的环状形成的环形,即圆环形、椭圆环形、方环形等;抗拉材料、刚性套箍筒[6]、柔性套箍筒[10]、可变预制扩大桩身、缸套筒[20]、承压包[22]是采用金属材料、有机合成材料或有机合成纤维、无机纤维材料或FRP这些材料其中的一种或其中几种材料组合制造;含有胶凝材料的混合物是含有水、水泥、石灰、砂、石子、填充材料、金属纤维或有机合成纤维或无机纤维或FRP纤维、膨胀性材料这些材料其中的一种或其中几种的混合物;
金属材料是钢型材或铝型材、或者含有钢或铝或钢、铝的型材,型材的形状是板、筋、棒、索、管、H型、L型、C型这些材料其中的一种或其中几种材料;管型材外表面有电镀或涂料防腐层;
有机合成材料或有机合成纤维是聚乙烯、丙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯晴、尼龙、芳纶、聚酰胺、基聚酰亚胺、聚脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚烯烃、聚氨基甲酸脂,晴橡胶、氯醇橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶这些种材料或纤维其中的一种或其中几种材料或纤维组合制造;
无机纤维材料或FRP(纤维增强复合材料)是玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维是这六种纤维其中的一种或其中几种纤维组合制造;
填充材料是粉煤灰、炉渣、矿渣、建筑垃圾;
扩大桩身与桩身的桩径比在3-8倍之间;
套箍筒的内壁设有润滑隔离层,用以减少与含有胶凝材料的混合物的摩阻力,保证套箍筒的主要作用是能抵抗水平向拉应力、横向拉应力、环向拉应力;FRP管、钢管[3]的横截面积与砼桩身的横截面积之比在0.2-0.005之间,或者FRP管、钢管[3]的竖向承载力与砼桩身的竖向承载力之比在3-0.05之间(即套箍系数);在预制管桩空心底部中灌入有混凝土防止管桩渗漏水软化持力层;
可变预制扩大桩身还包括有在柔性套箍筒[10]内的气体或液体或粉碎状固体;连杆或连索[11]将地锚与桩锚外的拉力机具、设备连接;液压机构、连杆11或连索设置在工具套管中;扩张机构[9]或活瓣[15]或柔性套箍筒[10]在工具套管的底部;液压机构和扩张机构[9]或活瓣[15]或柔性套箍筒[10]上下组合成一体;抗拉布固定在扩张机构[9]、活瓣[15]上。
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