CN1462827A - 一种成桩的施工方法及工具 - Google Patents

Abstract

一种成桩的施工方法及工具，包括桩机定位、护壁成孔、形成扩大头、封孔、筑桩、拔管工作过程，采用硬质管、混合护壁即硬质管加泥浆护壁方式进行护壁成孔，桩孔如在设备沉桩能力之内时，采用硬质管护壁，桩孔如在设备沉桩能力之外，对于桩孔在设备沉桩能力之内的部分，仍采用硬质管护壁；但桩管外管为预制护壁时，则外管下沉至设计深度处，桩孔超过设备沉桩能力之外的桩段，采用泥浆护壁，在钢管护壁段、泥浆护壁段、底部桩端部位可以形成扩大头，成孔工具，由外壁侧设有出水口的外管，其内设有具有给排水作用的内管及与内管相连的桩头组成；该方法及工具相比现有做法具有桩身、桩端质量保证率高，承载力大、操作简单、符合环保要求。

Description

一种成桩的施工方法及工具

所属技术领域

本发明涉及一种土建桩基的施工方法及工具，特别是关于采用静压力、振动力、冲击力、锤击力共同成桩的施工方法与工具。

背景技术

目前，桩基的施工方法可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩，其中非挤土桩以钻孔、挖孔、铲孔等办法成孔；部分挤土桩以引孔、冲孔、钻孔等办法成孔；挤土桩以静压、振动、锤击等办法沉桩，以上三种施工方法虽然被建筑者广泛采用取得一定的积极效果，但非挤土桩存在工艺受到地质条件的限制，如干作业成孔灌注桩仅适用于地下水位以上的粘土层，粉土，填土，中等密实以上的砂土，风化岩层；人工挖孔桩在地下水位较高时，特别是有承压水的砂土层、止水层、厚度较大的高压缩性淤泥层和流塑淤泥质土层中施工时，必须有可靠的技术措施和安全措施，且挖孔抽水易引起附近地面沉降、房屋开裂或倾斜等；钻斗钻成孔灌注桩及贝诺特灌注桩，在土层中有承压水时施工困难；钻孔桩对于三大石层(卵石、抛石、孤石)、成孔效率很低。除人工挖孔桩之外的该类桩存在孔壁泥皮、桩周土松动、桩底虚土、沉渣等问题，影响了桩基承载力，单方承载力较低；并且由于成孔时挖孔直径的限制，人工挖孔桩的单方承载力也不高。对于采取泥浆护壁的桩型，通常护壁废泥浆处理量大、污染环境。部分桩机成本较高且需较大的施工场地。如旋挖桩机、贝诺特桩机造价昂贵，均为大型机械，需有较大场地；反循环桩机暂时架设的规模较大。部分挤土桩存在引孔、桩侧及桩底注浆增加了施工的环节，成桩效率降低，工程造价增加。引孔与做扩大头、注浆等至少需两套设备，增加了投资。采用冲击成孔时，施工效率较低。对于钻孔压浆桩、钻孔压灌砼桩等，均存在在较厚流砂层、大粒径卵石层等岩土层成孔困难的问题。部分桩型成孔仍需泥浆护壁。预应力管桩由于送桩深度受限制，在基坑开挖后截去的余桩较多，浪费严重。挤土桩存在预应力管桩所需的施工机械设备投资大且较为笨重，大直径沉管灌注桩的沉桩桩机结构庞大。要求边桩中心到已有建筑物的间距较大。对于复合载体夯扩桩等，采用锤击沉桩时，振动较大、噪声较大，扰民较为严重。会产生地面隆起，会对周边建筑、管线产生“挤土效应”。压桩力受到一定限制，贯穿中间硬夹层有一定困难，在坚硬夹层中、在孤石和障碍物较多的地层中不宜采用或需慎用；在坚硬夹层中采用此桩型时，通常需引孔，增加了施工环节。而工具多采用长螺旋钻和开口管作为成孔工具，当遇到卵石、抛石、弧石等硬土层时，则需更换成孔工具，如冲击钻头等，以上工具在成孔中，孔土不易排除，对周边建筑、地下管线产生挤压作用，引孔，做扩大头等环节，常须配备较多设备，增加施工难度，成桩效率低，工程造价高。

发明内容

针对上述桩基施工方法及工具不足之处，本发明提供一种适用于不同尺寸，不同形状，桩基强度高，易扩底，低公害，效率高，施工成本低，适应多种地质条件，穿透力强，在沉桩过程中侧阻力，端阻力小，沉桩速度快，控制桩形和护壁作用强，具有能夯，能钻，取土，排水和控制挤土程度的成桩的施工方法及工具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是依次进行桩机定位、护壁成孔、形成扩大头、封孔、筑桩、拔管工作过程。采用硬质管、混合护壁即硬质管加泥浆护壁方式进行护壁成孔。桩孔如在设备沉桩能力之内时，采用硬质管护壁，护壁成孔时由外管、内管、桩头组成的沉管桩工具通过静压、振动、冲击、锤击、射水进行沉管。桩管外管为钢管则内外管下沉至设计深度，可以通过内管取土成孔即桩底土体通过桩头进入内管，每次接桩管时均提起内管，清出其中土体，也可以冲击成孔；桩管外管为预制护壁则外管下沉至比设计深度少0.5～2米处，内管下沉至设计深度；通过内管取土、回转、旋挖、冲抓、冲击、射水成孔。桩孔如在设备沉桩能力之外，对于桩孔在设备沉桩能力之内的部分，仍采用硬质管护壁；但桩管外管为预制护壁时，则外管下沉至设计深度处。桩孔超过设备沉桩能力之外的桩段，采用泥浆护壁，通过内管取土、回转、旋挖、冲抓成孔。在钢管护壁段、泥浆护壁段、底部桩端部位可以形成扩大头。在形成底部桩端扩大头时：是向外管灌入扩底料，此料为砼或复合载体，其灌注高度视桩扩大头截面而定，一般取为2～4米。如采用硬质管护壁，可以采用内管扩底，内管扩底即内管与钢制平底内夯锤头连接后，在扩底料顶部通过静压、振动、锤击方式进行夯实；桩孔底段外管为钢管时提升0.7～2米后固定，把内管往上压至与外管等平，内外管再一起下通过静压、振动、锤击方式进行夯实，直到扩大头面积符合要求为止；也可以采用冲击扩底。如采用混合护壁，可以采用内管扩底，内管扩底即内管与钢制平底内夯锤头连接后，在扩底料顶部通过静压、振动、锤击方式进行夯实，直到扩大头面积符合要求为止；也可以采用冲击扩底。在钢管护壁段、泥浆护壁段形成扩大头时，可以采用挤扩支盘。桩体材料可以是钢筋砼；当采用硬质管护壁时桩体材料可以是地基处理材料。桩孔底段为钢质外管护壁且桩体材料为钢筋砼需封孔时，用封孔材料封堵管口，抽出管内地下水，无法封堵时，则进行水下砼浇筑；桩孔底段为预制护壁和混合护壁时，不封孔。拔管时可以边振边拔，也可连续静拔，外管为预制护壁时，可留置在土中。

工具所采用的技术方案是，在成孔过程中控制桩形和起护壁作用的外管内设有可在其中活动，起夯管、钻杆、装土容器、给排水管作用的内管，此管下端与接头、桩头依次连接，外管管壁外侧设有水路，并开口于外侧和底部，底部设有尖铲，外管可以是预制护壁，其形态可是圆形、椭圆形、方形、条形、工字型、X型、Y型、T型中的一种；内管管壁内侧设有水路，开口于内侧壁形态与外管匹配；桩头可为带门的下部设有尖铲的抽渣筒式、带门的短螺旋钻杆式、桩尖式、牙盘钻头、平底内夯锤。

本发明的有益效果是桩身和桩端质量高，单桩承载能力强，振动小，噪声小，减少对周边建筑物管线挤压作用，防止地面隆起、已施工桩基上浮，对砂土可减轻地震液化性能，穿透力大，适应地质条件范围广，操作简单，施工速度快。此外由外管、内管、桩头组成的桩基成孔工具，成孔率高，可方便供给排水，沉桩过程中侧阻力，端阻力小，穿透力强，沉桩速度快，能有效地控制桩形、护壁和挤土程度，内管可当作夯管，钻杆，取土器，给排水管用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1是本发明工具结构原理示意图，

图2是图1中桩头短螺旋式结构原理示意图，

图3是图1中外管、内管、连接原理示意图，

图4是图1中外管、内管、桩头连接原理示意图。

图中：1外管  2外管水路  3外管水路出口  4内管  5接头  6桩头体  7尖铲  8中心轴  9上转门  10内管水路出口  11内管水路  12下转门  13门轴  14短轴  15螺旋叶片  16雌雄对接接头  17法兰接头  18牛耳接头

具体实施方式

该桩其工作程序是桩机定位、护壁成孔、形成扩大头、封孔、筑桩、拔管。

如桩长在设备沉桩能力之内时：将由在成孔过程中起着控制桩形和护壁作用的外管；起着内夯管、钻杆、装土容器，排水管作用的内管；起着控制挤土程度、扩孔过程中起着夯扩锤作用的桩头组成的沉管桩工具通过静压、振动、冲击、锤击、射水、回转进行沉管。桩管外管为钢管则内外管下沉至设计深度，桩管外管为预制护壁则外管下沉至比设计深度少0.5～2米处，一般取1.2米，内管下沉至设计深度；桩底土体通过桩头进入内管，每次接桩管时，均提起内管，清出其中土体，在一般地质条件下，桩头为抽渣筒式，在硬土夹层中为短螺旋钻头式。如桩孔在设备沉桩能力之外时，对于桩孔在设备沉桩能力之内的桩段，采用硬质管护壁；桩长超过设备沉桩内力之外的桩段，采用泥浆护壁成孔。在整个桩段中如遇三大岩层，均可采用冲击成孔。

形成底部桩端扩大头时：是向外管灌入扩底料，此料为砼或复合载体，其灌注高度视桩扩大头截面而定，一般取为2～4米，通常取3米。如采用硬质管护壁，可以采用内管扩底，内管扩底即内管与钢制平底内夯锤头连接后，在扩底料顶部通过静压、振动、锤击方式进行夯实；但桩孔底段外管为钢管时提升0.7～2米后固定，把内管往上压至与外管等平，内外管再一起通过静压、振动、锤击方式夯实，直到扩大头面积符合要求为止；也可以采用冲击扩底。如采用混合护壁，可以采用内管扩底，内管扩底即内管与钢制平底内夯锤头连接后，在扩底料顶部通过静压、振动、锤击方式进行夯实，直到扩大头面积符合要求为止；也可以采用冲击扩底。在钢管护壁段、泥浆护壁段形成扩大头时，采用挤扩支盘。

封孔时，桩长底段为钢质外管护壁且桩体材料为钢筋砼需封孔时，用封孔材料封堵管口，封堵方法可用砼、粘土投入管中夯实，抽出管内地下水；无法封堵时，则进行水下砼浇筑；桩长底段为预制护壁和混合护壁时，不封孔。

填筑桩体材料，振动成桩。用循环方法抽出泥浆，拔管时边振边拔，也可连续静拔，当外管为预制护壁时可留置在土中。其工具在图1中外管(1)内设有内管(4)，其下端依次接有接头(5)、桩头(6)。外管(1)管壁外侧设有外管水路(2)，并开口于外侧和底部，曰之外管水路出口(3)，下端部设有尖铲，外管为预制护壁时可以不设外管水路；内管(4)管壁内侧设有水路(11)，并开口于内侧曰之内管水路出口(10)；桩头(6)可是带门的抽渣筒式、带门的短螺旋钻杆式、桩尖式、牙盘钻头式、平底内夯锤头式中的一种，其中：带门的抽渣筒式，是在桩头(6)之体内设有中心轴(8)，由它支撑的上转门(9)，其下端部设有尖铲(7)。

短螺旋式：是在桩头(6)之体内设有门轴(13)，与其相连的下转门(12)，中心部设有镶有螺旋叶片(15)之短轴(14)，连接方式有三种：16雌雄对接接头17法兰接头18牛耳接头。

Claims (6)

1、一种成桩的施工方法，包括桩机定位、护壁成孔、形成扩大头、封孔、筑桩、拔管工作过程，其特征是采用硬质管、混合护壁即硬质管加泥浆护壁进行护壁成孔，桩孔如在设备沉桩能力之内时，采用硬质管护壁，护壁成孔时由外管、内管、桩头组成的沉管桩工具通过静压、振动、冲击、锤击、射水进行沉管，内管下沉至设计深度；桩管外管为钢管则外管下沉至设计深度，可以通过内管取土成孔即桩底土体通过桩头进入内管，每次接桩管时均提起内管，清出其中土体，也可以冲击成孔；桩管外管为预制护壁时，则外管下沉至比设计深度少0.5～2米处；通过内管取土、回转、旋挖、冲抓、冲击、射水成孔，桩孔如在设备沉桩能力之外，对于桩孔在设备沉桩能力之内的部分，仍采用硬质管护壁；但桩管外管为预制护壁时，则外管下沉至设计深度处，桩孔超过设备沉桩能力之外的桩段，采用泥浆护壁，通过内管取土、回转、旋挖、冲抓成孔；底部桩端部位形成扩大头时是向外管灌入扩底料，此料为砼或复合载体，其灌注高度视桩扩大头截面而定，一般取为2～4米，如采用硬质管护壁，可以采用内管扩底，内管扩底即内管与钢制平底内夯锤头连接后，在扩底料顶部通过静压、振动、锤击方式进行夯实；桩孔底段外管为钢管时提升0.7～2米后固定，把内管往上压至与外管等平，内外管再一起下通过静压、振动、锤击方式进行夯实，直到扩大头面积符合要求为止；也可以采用冲击扩底，如采用混合护壁，可以采用内管扩底，内管扩底即内管与钢制平底内夯锤头连接后，在扩底料顶部通过静压、振动、锤击方式进行夯实，直到扩大头面积符合要求为止；也可以采用冲击扩底，在钢管护壁段、泥浆护壁段形成扩大头时，可以采用挤扩支盘；桩体材料可以是钢筋砼；当采用硬质管护壁时桩体材料可以是地基处理材料；桩孔底段为钢质外管护壁且桩体材料为钢筋砼需封孔时，用封孔材料封堵管口，抽出管内地下水，无法封堵时，则进行水下砼浇筑；桩孔底段为预制护壁和混合护壁时，不封孔，外管为预制护壁时，可留置在土中。

2、一种权利要求1所述施工方法的工具，其特征是工具外管内设有可在其中活动的内管，内管下端与接头、桩头依次连接。

3、根据权利要求1所述的工具，其特征是外管管壁外侧设有水路，并开口于外侧和底部，外管可以是预制护壁，外管可是圆形、椭圆型、方形、条形、工字型、X型、Y型、T型当中的一种形状。

4、根据权利要求2所述的工具，特征在于所说的内管管壁内侧设有水路，并开口于内侧壁。

5、根据权利要求2所述的工具，其特征是桩头可为带门的下部设有尖铲的抽渣筒式、带门的短螺旋钻杆式、桩尖式、牙盘钻头式、平底内夯锤头式之中的一种。

6、根据权利要求2所述的工具，其特征是外管、内管端部设有连接头。

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