WO2018210019A1 - 潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法 - Google Patents

潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法 Download PDF

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戴斌
马云飞
朱允伟
刘宏运
郭大庆
马恩帅
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    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/56—Screw piles

Definitions

  • the invention relates to the field of geotechnical engineering, in particular to a method for forming a pile by using a latent hole impact rotary jet composite pile.
  • the post-grouting technology of the grouting pile is derived to make up for the insufficient end resistance caused by the sediment at the pile end or to further improve the side friction resistance of the pile.
  • the process is more complicated, the construction period is correspondingly increased, and the cost is also increased.
  • the composite pile is a new solution, that is, the cement soil pile is first constructed, and then the core pile is inserted to form an external flexible and internal rigid composite pile.
  • the construction method of the cement soil pile is generally a conventional high-pressure rotary jet or cement agitation. After the pile is piled, the core pile is inserted by a method such as sinking, drilling or hammering according to different requirements to form a composite pile.
  • a method such as sinking, drilling or hammering according to different requirements to form a composite pile.
  • Due to the limitations of traditional high-pressure rotary jetting technology and cement mixing technology on the formation it can be used in clay, silt, loose sand and other strata, and cannot be used for dense sand, gravel, gravel, and throwing.
  • the miscellaneous fill of the stone limits the further promotion and implementation of such processes.
  • the pouring pile comprises: a immersed tube pouring pile, an inner immersed tube pouring pile, a spiral drilling pressure filling pile and a thread pouring pile.
  • the core pile is a steel pile
  • the steel pile includes: a steel pipe pile, an H-shaped steel pile or other special-shaped steel pile
  • the step B includes: selecting vibration, static pressure, hammering, etc. according to different situations Lower the steel pipe pile, H-shaped steel pile or other profiled steel pile to the design depth.
  • FIG. 5 is a schematic structural view of a method for forming a diameter of a cement soil pile by a method for forming a pile of a latent hole impact rotary jet composite pile according to the present invention, wherein the core pile is a prestressed concrete pipe pile or a concrete hollow square pile;
  • Step A Firstly, the cement soil external pile 1 is formed by using the latent hole impact high-pressure jet-jet pile construction process; the latent hole impact high-pressure jet-jet pile construction process can not only achieve drilling and hole formation, but also realize high-pressure rotary spraying, that is, in the down-hole
  • the horizontal high-pressure injection is carried out above the bottom of the impactor, and the high-pressure water (pulp) of the pressure of not less than 15 MPa is supplied to the injector to cut the softened soil to ensure the radial diameter when drilling; in addition to the clay and powder
  • large-diameter jet grouting piles can be formed in dense sand layers, pebbles, gravels, and riprap-filled mixed formations; and the control value of vertical deviation of piles is less than 1%;
  • Specific submerged hole impact high-pressure jet grouting pile construction technology can refer to existing mature technology;
  • the pouring pile comprises: a immersed tube pouring pile, an inner immersed tube pouring pile, a spiral drilling pressure filling pile and a thread pouring pile.
  • the core pile 2 is a concrete precast pile
  • the concrete precast pile includes: a concrete solid square pile, a prestressed concrete pipe pile, a prestressed concrete hollow square pile, and a precast thread pile.
  • the step B includes: placing the prestressed concrete pipe pile, the prestressed concrete hollow square pile or the prefabricated thread pile to the design depth according to different conditions, such as static pressure, hammering, and rotation.
  • the core pile is a steel pile
  • the steel pile includes: a steel pipe pile, an H-shaped steel pile or other special-shaped steel pile
  • the step B includes: selecting vibration, static pressure, hammering, etc. according to different situations Lower the steel pipe pile, H-shaped steel pile or other profiled steel pile to the design depth.
  • the inner boring machine casing is used to follow the impact into the hole within a certain period of time after the pile is piled into the pile, and the impact is formed into the hole, and the cement pile is generated.
  • the end of the pile end expands the head, lowers the steel cage, pours the core pile concrete, and lifts the casing into piles.
  • the threaded pile machine is used to make holes in a certain period of time after the cement soil is piled, and the threaded drill pipe is formed into a hole, and the extrusion of the thread is used to compact the cement soil pile.
  • the role is to enhance the pile strength of the pile and the integrity of the core pile and the pile.
  • the steel pipe pile and the H-shaped steel may be selected according to different conditions, such as vibration hammer lifting, static pressure, hammering, and rotation, according to different conditions after the cement soil pile is piled into piles. Piles or other special-shaped steel piles are laid down to the design depth.
  • vibration, static pressure or hammering methods are used.

Abstract

一种潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，包括以下步骤：步骤A：先采用潜孔冲击高压旋喷桩施工工艺形成水泥土外桩（1）；步骤B：然后在水泥土外桩（1）内设置芯桩（2），形成潜孔冲击旋喷复合桩；其中，芯桩（2）是灌注桩、混凝土预制桩或钢桩。

Description

潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法
相关申请
本发明申请要求专利申请号为201710346370.4、发明名称为“潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法”的中国专利的优先权。
技术领域
本发明涉及岩土工程领域，具体涉及一种潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法。
背景技术
在岩土工程领域，按用途可将桩分为基础工程中的抗压桩和抗拔桩、基坑支护中的支护桩和帷幕桩、复合地基中的刚性增强体等几大类；按施工工艺可分为灌注桩和预制桩两大类，其中预制桩又包括混凝土预制桩和钢桩。桩基础领域目前所采用的最多的两种类型的桩分别为钻孔灌注桩和预应力混凝土管桩；前者适用地层广泛、承载力大，后者质量可控、施工效率高。但经过多年的实践运用，两者都出现了诸多问题，分述如下。
钻孔灌注桩一般可分为干作业和泥浆护壁两种类型，前者适用于地下水位以上、孔壁稳定性较好的地层，后者适用于地下水位以下、孔壁稳定性差的地层。随着承载力要求的提高，桩的深度不断加大，一般要穿越多种地层进入基岩，泥浆护壁的做法占了很大比例。这种成孔方法可解决孔壁稳定性的问题，但对泥浆材料的比重控制和施工技术的要求均比较高，实际工程中容易出现泥浆比重不够、含砂量高、清孔不到位导致桩底沉渣过厚等不利于桩基质量控制的问题。为解决这一问题又衍生灌注桩后注浆技术，弥补桩端沉渣造成的端阻不足或进一步提高桩侧摩阻力。但工艺更为复杂，工期相应增加，造价也增幅较大。
混凝土预制桩和钢桩接近于预制装配式的理念，将工厂内预制生产的、质量可控的成品桩在现场通过特定的设备沉入地层中，工艺简单、施工快速。但此类桩对地层的要求较高，且桩身抗弯刚度较灌注桩相比偏低，不适用于抗震烈度较大的地区。
复合桩是一种新的解决思路，即先施工水泥土外桩，然后内插芯桩，形成外部柔性、内部刚性的复合桩。水泥土外桩的施工方法一般为传统高压旋喷或水泥搅拌，在成桩后根据不同要求的时间内采用沉入、钻孔或锤击等方法将芯桩插入，形成复合桩。但由于 传统高压旋喷工艺和水泥搅拌工艺对地层的适应性有较大局限，一般可用于黏性土、粉土、松散砂土等地层，无法用于密实砂层、卵石、砾石、含抛石的杂填地层，限制了此类工艺的进一步推广和实施。
综上所述，现有技术中存在以下问题：现有的复合桩适用的地层范围小、与芯桩的适应性弱。
发明内容
本发明提供一种潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，以解决现有的复合桩适用的地层范围小、与芯桩的适应性弱的问题。
为此，本发明提出一种潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，所述潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法包括以下步骤：
步骤A：先采用潜孔冲击高压旋喷桩施工工艺形成水泥土外桩；
步骤B:然后在所述水泥土外桩内设置芯桩，形成潜孔冲击旋喷复合桩；
其中，所述芯桩是灌注桩、混凝土预制桩或钢桩。
进一步地，所述水泥土外桩的桩体是等直径或不等直径。
进一步地，所述步骤A包括对水泥土外桩进行扩径或扩底。
进一步地，所述灌注桩包括：沉管灌注桩、内夯沉管灌注桩、螺旋钻孔压灌桩和螺纹灌注桩。
进一步地，所述芯桩为螺旋钻孔压灌桩，所述步骤B包括：采用螺旋钻机成孔，达到设计深度后，在孔中心压灌混凝土，反插钢筋笼成桩。
进一步地，所述芯桩为沉管灌注桩，所述步骤B包括：采用锤击、振动等沉管法进行成孔，宜采用预制桩尖，插入钢筋笼后灌注混凝土成桩。
进一步地，所述芯桩为内夯沉管灌注桩，所述步骤B包括：采用内夯钻机套管跟进冲击成孔，冲击成孔的同时对水泥土外桩产生挤密作用，桩端内夯扩大头，下放钢筋笼，浇筑芯桩混凝土，提拔套管成桩。
进一步地，所述芯桩为螺纹灌注桩，所述步骤B包括：采用螺纹桩机成孔，螺纹钻杆成孔的同时，依靠螺纹的挤压，对水泥土外桩产生挤密作用。
进一步地，所述芯桩为混凝土预制桩，所述混凝土预制桩包括：混凝土实心方桩、预应力混凝土管桩、预应力混凝土空心方桩和预制螺纹桩，所述步骤B包括：可根据不同情况选用静压、锤击、回转等方式将预应力混凝土管桩、预应力混凝土空心方桩或预 制螺纹桩下放至设计深度。
进一步地，所述芯桩为钢桩，所述钢桩包括：钢管桩、H型钢桩或其他异型钢桩，所述步骤B包括：可根据不同情况选用振动、静压、锤击等方式将钢管桩、H型钢桩或其他异型钢桩下放至设计深度。
本发明先采用潜孔冲击高压旋喷桩施工工艺和设备形成水泥土外桩，后可根据实际需要采用不同工艺施工不同类型的芯桩。通过水泥土外桩与芯桩的有机结合与共同作用，提高芯桩侧摩阻力及桩端的端阻力；同时，水泥土外桩还可增加桩体的抵抗水平荷载的能力，提高桩基础的抗震性能。该桩适用于黏性土、粉土、砂土等一般地层，也适用于淤泥质土、卵石、砾石、漂石、抛石、人工填海地区等复杂地层；可用作桩基础中的抗压桩或抗拔桩，也可用作复合地基的增强体或基坑工程中的支护桩。
附图说明
图1为本发明的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法的工作原理示意图，其中，芯桩是螺旋钻孔压灌桩或沉管灌注桩或内夯沉管灌注桩；
图2为本发明的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法的工作原理示意图，其中，芯桩是预应力混凝土管桩或混凝土空心方桩；
图3为本发明的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法的工作原理示意图，其中，芯桩是螺纹灌注桩或预制螺杆桩；
图4为本发明的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法进行水泥土外桩扩径的结构示意图，其中，芯桩是螺旋钻孔压灌桩或沉管灌注桩或内夯沉管灌注桩；
图5为本发明的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法进行水泥土外桩扩径的结构示意图，其中，芯桩是预应力混凝土管桩或混凝土空心方桩；
图6为本发明的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法进行水泥土外桩扩径的结构示意图，其中，芯桩是螺纹灌注桩或预制螺杆桩。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
本发明一种潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，所述潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法包括以下步骤：
步骤A：先采用潜孔冲击高压旋喷桩施工工艺形成水泥土外桩1；潜孔冲击高压旋 喷桩施工工艺既能实现钻进成孔，同时还能实现高压旋喷，即在潜孔冲击器底部的上方进行水平高压喷射，钻进的同时向喷射器提供不小于15MPa压力的高压水(浆)切割软化土体，保证钻进时的径向孔径；除可在黏性土、粉土和松散砂土施工旋喷桩外，还可在密实砂层、卵石、砾石、含抛石的杂填地层中形成大直径的旋喷桩；且成桩垂直度偏差控制值小于1％；具体的潜孔冲击高压旋喷桩施工工艺可以参考现有成熟的技术；
步骤B:然后在所述水泥土外桩内设置芯桩2，形成潜孔冲击旋喷复合桩；所述的水泥土外桩施工完成后，根据芯桩类型的不同可选取不同的时间进行芯桩施工；所述的芯桩2可选用灌注桩、混凝土预制桩、钢桩或其他任意一种类型的桩。
进一步地，如图1、图2和图3所示，所述水泥土外桩1的桩体是等直径的，形成直径较大、较均匀的水泥土外桩；如图4、图5和图6所示，所述水泥土外桩1的桩体是不等直径，也可以根据设计要求进行扩径或扩底，形成水泥土外桩扩径5和水泥土外桩扩底6。
进一步地，所述灌注桩包括：沉管灌注桩、内夯沉管灌注桩、螺旋钻孔压灌桩和螺纹灌注桩。
进一步地，如图1和图4所示，所述芯桩2为螺旋钻孔压灌桩，所述步骤B包括：采用螺旋钻机成孔，达到设计深度后，在孔中心压灌混凝土，反插钢筋笼成桩。
进一步地，如图1和图4所示，所述芯桩2为沉管灌注桩，所述步骤B包括：采用锤击、振动等沉管法进行成孔，宜采用预制桩尖，插入钢筋笼后灌注混凝土成桩。
进一步地，如图1和图4所示，所述芯桩2为内夯沉管灌注桩，所述步骤B包括：采用内夯钻机套管跟进冲击成孔，冲击成孔的同时对水泥土外桩产生挤密作用，桩端内夯扩大头，下放钢筋笼，浇筑芯桩混凝土，提拔套管成桩。
进一步地，如图3和图6所示，所述芯桩2为螺纹灌注桩，所述步骤B包括：采用螺纹桩机成孔，螺纹钻杆成孔的同时，依靠螺纹的挤压，对水泥土外桩产生挤密作用。
进一步地，如图2和图5所示，所述芯桩2为混凝土预制桩，所述混凝土预制桩包括：混凝土实心方桩、预应力混凝土管桩、预应力混凝土空心方桩和预制螺纹桩，所述步骤B包括：可根据不同情况选用静压、锤击、回转等方式将预应力混凝土管桩、预应力混凝土空心方桩或预制螺纹桩下放至设计深度。
进一步地，所述芯桩为钢桩，所述钢桩包括：钢管桩、H型钢桩或其他异型钢桩，所述步骤B包括：可根据不同情况选用振动、静压、锤击等方式将钢管桩、H型钢桩或其他异型钢桩下放至设计深度。在潜孔冲击高压旋喷桩形成水泥土外桩后进行施工；用 于基坑工程的支护桩或支护帷幕一体桩时，可拔出芯桩回收利用。
本发明的具体作业过程例如为：
(1)桩位测放：按照设计桩位，采用传统测量仪器或高精度自动定位测量技术进行桩位测量及定位。
(2)外桩作业：潜孔冲击旋喷搅拌桩机就位后，冲击器开始工作，钻进的同时向喷射器提供不小于15MPa压力的高压水(浆)切割软化土体。成孔至设计深度后，喷射高压水泥浆，根据施工需要提升、下放钻头进行重复旋喷，形成直径较大、较均匀的水泥土外桩。
(3)芯桩作业：
芯桩的植入方式需考虑地层条件、芯桩的类型、芯桩的直径、芯桩的长度、芯桩的重量等。
①当芯桩采用长螺旋钻孔压灌桩时，在水泥土外桩成桩后的一定时间内，采用长螺旋钻机成孔，达到设计深度后，中心压灌混凝土，反插钢筋笼成桩。
②当芯桩为沉管灌注桩时，在水泥土外桩成桩后的一定时间内，采用锤击、振动等沉管法进行成孔，宜采用预制桩尖，插入钢筋笼后灌注混凝土成桩。
③当芯桩为内夯沉管灌注桩时，在水泥土外桩成桩后的一定时间内，采用内夯钻机套管跟进冲击成孔,冲击成孔的同时,对水泥土外桩产生挤密作用,桩端内夯扩大头,下放钢筋笼，浇筑芯桩混凝土,提拔套管成桩。
④当芯桩为螺纹灌注桩时，在水泥土成桩后的一定时间内，采用螺纹桩机成孔，螺纹钻杆成孔的同时，依靠螺纹的挤压，对水泥土外桩产生挤密作用，以增强外桩的桩身强度及芯桩与外桩的整体性。
⑤当芯桩为预制桩时，在水泥土外桩成桩后的一定时间内，可根据不同情况选用振锤吊放、静压、锤击、回转等方式将预应力混凝土管桩、预制混凝土空心方桩、预制螺纹桩下放至设计深度，一般芯桩为混凝土预制桩时，选用静压、锤击或回转方式较多。
⑥当芯桩为钢桩时，在水泥土外桩成桩成桩后的一定时间内，可根据不同情况选用振锤吊放、静压、锤击、回转等方式将钢管桩、H型钢桩或其他异型钢桩下放至设计深度，一般芯桩为钢桩时，选用振动、静压或锤击方式较多。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

  1. 一种潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法包括以下步骤：
    步骤A：先采用潜孔冲击高压旋喷桩施工工艺形成水泥土外桩；
    步骤B:然后在所述水泥土外桩内设置芯桩，形成潜孔冲击旋喷复合桩；
    其中，所述芯桩是灌注桩、混凝土预制桩或钢桩。
  2. 如权利要求1所述的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述水泥土外桩的桩体是等直径或不等直径。
  3. 如权利要求1所述的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述步骤A包括对水泥土外桩进行扩径或扩底。
  4. 如权利要求1所述的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述灌注桩包括：沉管灌注桩、内夯沉管灌注桩、螺旋钻孔压灌桩和螺纹灌注桩。
  5. 如权利要求1所述的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述芯桩为螺旋钻孔压灌桩，所述步骤B包括：采用螺旋钻机成孔，达到设计深度后，在孔中心压灌混凝土，反插钢筋笼成桩。
  6. 如权利要求1所述的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述芯桩为沉管灌注桩，所述步骤B包括：采用锤击、振动等沉管法进行成孔，宜采用预制桩尖，插入钢筋笼后灌注混凝土成桩。
  7. 如权利要求1所述的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述芯桩为内夯沉管灌注桩，所述步骤B包括：采用内夯钻机套管跟进冲击成孔，冲击成孔的同时对水泥土外桩产生挤密作用，桩端内夯扩大头，下放钢筋笼，浇筑芯桩混凝土，提拔套管成桩。
  8. 如权利要求1所述的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述芯桩为螺纹灌注桩，所述步骤B包括：采用螺纹桩机成孔，螺纹钻杆成孔的同时，依靠螺纹的挤压，对水泥土外桩产生挤密作用。
  9. 如权利要求1所述的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述芯桩为混凝土预制桩，所述混凝土预制桩包括：混凝土实心方桩、预应力混凝土管桩、预应力混凝土空心方桩和预制螺纹桩，所述步骤B包括：选用静压、锤击、回转方式将预应力混凝土管桩、预应力混凝土空心方桩或预制螺纹桩下放至设计深度。
  10. 如权利要求1所述的潜孔冲击旋喷复合桩成桩方法，其特征在于，所述芯桩为钢桩，所述钢桩包括：钢管桩、H型钢桩或其他异型钢桩，所述步骤B包括：选用振动、静压、锤击方式将钢管桩、H型钢桩或其他异型钢桩下放至设计深度。
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