CN108755666A - 一种伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩，包括钢筋笼、伞形挤扩机、变形筋、直挡片、弯挡片和土工布套；钢筋笼上部由纵筋和箍筋组成，钢筋笼底部通过连接螺栓活动连接变形筋，变形筋分为两段，上下段的变形筋之间通过连接螺栓活动连接，下段的变形筋底部通过连接螺栓与钢筋笼底活动连接；变形筋连接处外侧焊接直挡片，内侧焊接呈一定角度的弯挡片；变形筋外侧包裹土工布套。本发明的有益效果是：本发明在桩底扩大头处有加筋，增加了桩基的承载能力；本发明钢筋笼底部的变形筋外侧套有土工布套，钢筋笼挤扩的同时土工布套随之展开，形成伞形外套起定型和保护作用，也解决了扩大头处塌孔、掉渣的问题。
Description
技术领域
本发明属于地基处理领域，具体设计一种伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩及其施工方法，适用于黏性土，砂类土，粉砂及粗砂等地层。
背景技术
近年来，钻孔扩底灌注桩在高层建筑基础施工、高速铁路、体育场馆、机场等建设领域应用广泛。因为其在同等地质条件下，通过扩大桩端，加大了桩端的接触面积，从而提高桩端承载力，具有有益的使用价值。但是桩底扩大相当于截面发生变化，在截面变化处桩基会承受较大的力，以往的钻孔扩底灌注桩并未在桩底处加筋，桩底扩大头混凝凝土较易受剪而产生破坏。中国专利CN107882022A公开了一种用于扩底桩的可变径钢筋笼结构及扩底桩施工方法，使桩底部分实现加筋，提高了该部位的抗剪能力，从而增大了扩底桩的抗拔、抗浮和承载能力。但是其可变径钢筋扩底时容易碰到桩底扩大头处土体，造成塌孔、掉渣等问题，使得浇筑混凝土成桩效果不好，降低其承载能力。
综上可知，改进钻孔灌注桩扩底处加筋办法，解决底部塌孔、掉渣等问题非常有必要，既要方法简单，又要解决问题，从而实现钻孔扩底桩承载能力及工程效益施工的最大化。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩及其施工方法。
这种伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩，包括钢筋笼、伞形挤扩机、变形筋、直挡片、弯挡片和土工布套；钢筋笼上部由纵筋和箍筋组成，钢筋笼底部通过连接螺栓活动连接变形筋，变形筋分为两段，上下段的变形筋之间通过连接螺栓活动连接，下段的变形筋底部通过连接螺栓与钢筋笼底活动连接；变形筋连接处外侧焊接直挡片，内侧焊接呈一定角度的弯挡片；变形筋外侧包裹土工布套；伞形挤扩机包括伞骨架铰、挤扩机伞形骨架、挤扩机内筒、挤扩机外筒、挤扩机底盘和伞形骨架上盘；挤扩机内筒与挤扩机底盘固定连接，挤扩机外筒与伞形骨架上盘固定连接；挤扩机伞形骨架上下端分别通过伞骨架铰与伞形骨架上盘和挤扩机底盘活动连接，上下段的挤扩机伞形骨架之间通过伞骨架铰活动连接。
作为优选：变形筋上下接头处分别为曲面凸块和曲面凹块，曲面凸块厚度小于曲面凹块的内径；曲面凸块和曲面凹块上均设有圆孔，圆孔内设置连接螺栓连接上下段的变形筋。
作为优选：直挡片上部焊接于上段的变形筋，下部超过变形筋连接处的旋转面；弯挡片焊接于上段的变形筋接头以上。
作为优选：土工布套底部通过扎丝固定于钢筋笼底，土工布套侧面折叠通过胶带绑扎在变形筋周围，土工布套上部通过扎丝固定于离变形筋最近的箍筋上；未扩大状态下土工布套折叠收缩在变形筋外侧，扩大状态下土工布套呈伞形展开。
这种伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩的施工方法，包括以下步骤：
1)钢筋笼预制：工厂内进行钢筋笼预制，变形筋接头处加工出曲面凸块和曲面凹块并冲切圆孔；用连接螺栓连接好变形筋及钢筋笼底；
2)焊接挡片：在变形筋连接处外侧焊接预制的直挡片，内侧焊接弯挡片；
3)钢筋笼底部土工布套绑扎：土工布套底部用扎丝固定到钢筋笼底，侧面伞状折叠用胶带绑扎在变形筋周围，上部用扎丝固定到离变形筋最近的箍筋上；
4)场地平整与测量放线：施工前先平整场地，清除残石、孤石，施工测量组根据桩基施工的桩位坐标图，在施工场地上对要施工的桩进行放样定位并用醒目十字线定出桩位点，做好标识并妥善保护；
5)钻孔开挖：钻机对准桩位后，进行旋挖钻孔；
6)扩底开挖：钻孔至设计桩底标高时，改用机械伸缩扩头对桩孔底部进行扩孔；
7)清孔：当桩孔底部扩孔完成后，清除孔内泥沙；
8)下放钢筋笼：将钢筋笼吊运至施工部位，笼顶用钢管卡固；
9)挤扩钢筋笼：将伞形挤扩机插至设计深度，通过下压挤扩机外筒带动伞形骨架上盘向下运动，与此同时抽出笼顶钢管，使挤扩机伞形骨架带动耐磨伞面撑开，将变形筋撑开至设计位置；
10)提出伞形挤扩机：上提挤扩机外筒带动伞形骨架上盘向上运动，伞形挤扩机收缩完毕后提出孔口；
11)下导管灌注混凝土：混凝土浇筑时，导管埋深2-6m并随着混凝土面上升，提升导管；
12)成桩：混凝土灌注完毕后，桩底扩大端处形成有加筋的、外边有伞形土工布套的扩大头。
本发明的有益效果是：
1、本发明钢筋笼的预制在工厂内进行，可与现场施工同步进行，不耽误工时，节时便捷。
2、本发明在桩底扩大头处有加筋，增加了桩基的承载能力。
3、本发明钢筋笼底部的变形筋外侧套有土工布套，钢筋笼挤扩的同时土工布套随之展开，形成伞形外套起定型和保护作用，也解决了扩大头处塌孔、掉渣的问题。
4、本发明无需大型机械设备进行挤扩，所用伞形挤扩机构造简单，操作方便。
附图说明
图1是钢筋笼下放未扩筋示意图；
图2是钢筋笼下放扩筋示意图；
图3是钢筋笼扩筋三维示意图；
图4是变形筋螺栓连接孔示意图；
图5是变形筋螺栓固定示意图；
图6是变形筋挡片焊接示意图；
图7是变形筋扩大到位示意图；
图8是伞形挤扩机未撑开示意图；
图9是伞形挤扩机撑开示意图；
图10是伞面撑开俯视图。
附图标记说明：钢筋笼1、伞形挤扩机2、纵筋3、箍筋4、连接螺栓5、变形筋6、钢筋笼底7、伞骨架铰8、挤扩机伞形骨架9、挤扩机内筒10、挤扩机外筒11、挤扩机底盘12、直挡片13、弯挡片14、曲面凸块15、曲面凹块16、旋转面17、伞形骨架上盘18、伞架撑开面19、耐磨伞面20、土工布套21。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
所述的伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩，包括钢筋笼1、伞形挤扩机2、纵筋3、箍筋4、连接螺栓5、变形筋6、钢筋笼底7、伞骨架铰8、挤扩机伞形骨架9、挤扩机内筒10、挤扩机外筒11、挤扩机底盘12、直挡片13、弯挡片14、曲面凸块15、曲面凹块16、旋转面17、伞形骨架上盘18、伞架撑开面19、耐磨伞面20、土工布套21。钢筋笼1上部与正常钢筋笼一样，由纵筋3和箍筋4组成。钢筋笼1底部通过连接螺栓5连接变形筋6，变形筋6分为两段，两段之间也通过连接螺栓5连接，下段变形筋6底部通过连接螺栓5与钢筋笼底7连接。钢筋笼1***到预定位置后，通过伞形挤扩机2的张开对变形筋6施力，使其在底部预挖孔内扩大到设计位置，之后提升伞形挤扩机2，完成钻孔灌注桩注浆等工作，从而实现底部加筋。
如图4、5所示，所述变形筋6接头处通过连接螺栓5连接，变形筋6上下接头处分别加工成曲面凸块15和曲面凹块16，曲面凸块15厚度略小于曲面凹块16的内径，使得曲面凸块15***曲面凹块16中可自由活动。在曲面凹块16与曲面凸块15相对应的地方冲切圆孔，使得连接螺栓5能够***连接上下两部分变形筋6，使变形筋6能向一个方向转动。连接螺栓5采用高强螺栓。
如图6、7所示，所述变形筋6连接处焊接直挡片13与呈一定角度的弯挡片14。直挡片13焊接于变形筋6外侧(即靠近土的一侧)，直挡片13上部焊接于上段变形筋6，下部超过两段变形筋6连接处的旋转面17一定距离，目的是为了防止变形筋6向钢筋笼1内弯折变形。弯挡片14焊接于变形筋6内侧，弯挡片14焊接于上段变形筋6接头稍往上一定距离，弯挡片14呈一定角度，目的是为了定位变形筋6扩大时的变形角度。
如图3所示，所述变形筋6外侧包裹土工布套21，土工布套21进行预制，底部用扎丝固定到钢筋笼底7，侧面折叠用胶带绑扎在变形筋6周围，上部用扎丝固定于离变形筋6最近的箍筋4上。实现未扩大状态下土工布套21折叠收缩在变形筋6外侧，扩大状态下呈伞形展开。
如图8、9、10所示，所述伞形挤扩机2由伞骨架铰8、挤扩机伞形骨架9、挤扩机内筒10、挤扩机外筒11、挤扩机底盘12、伞形骨架上盘18及耐磨伞面20等组成。所述挤扩机内筒10与挤扩机底盘12固定连接，挤扩机外筒11与伞形骨架上盘18固定连接，挤扩机伞形骨架9上下端各自通过伞骨架铰8与伞形骨架上盘18及挤扩机底盘12相连，上下两根挤扩机伞形骨架9也通过伞骨架铰8相连。伞形挤扩机2下放至指定深度时，通过下压挤扩机外筒11带动伞形骨架上盘18向下运动，从而实现挤扩机伞形骨架9带动耐磨伞面20撑开，进而实现扩筋。
实施例：施工某扩底灌注桩，桩长13m，桩身直径0.9m，扩大头直径1.3m。所述的伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩的施工方法，包括以下步骤：
1)钢筋笼预制：工厂内进行钢筋笼1预制，变形筋6采用φ20钢筋，每根长度为0.23m，共计40根，变形筋6接头处按设计要求加工出曲面凸块15和曲面凹块16，并在设计位置处冲切直径为9mm的圆孔。按设计要求用M8连接螺栓5连接好变形筋6及钢筋笼底7。其余纵向主筋3按照20φ20，箍筋4按照进行制作。
2)焊接挡片：在每根上段变形筋6连接头位置靠土侧焊接预制的直挡片13，在每根上段变形筋6连接头位置内侧焊接呈60°角度的弯挡片14。
3)钢筋笼底部土工布套绑扎：土工布套21底部用扎丝固定到直径0.9m的钢筋笼底7，土工布套21侧面伞状折叠并用胶带绑扎在变形筋6外周，土工布套21上部用扎丝固定到离变形筋6最近的箍筋4上。
4)场地平整与测量放线：施工前应先平整场地，清除残石、孤石，施工测量组根据桩基施工的桩位坐标图，在施工场地上对要施工的桩进行放样定位并用醒目十字线定出桩位点，做好标识并妥善保护。
5)钻孔开挖：钻机钻头斗对准桩位后，进行旋挖钻孔，注意控制垂直度。
6)扩底开挖：钻孔至设计桩底标高时，改用机械伸缩扩头对桩孔底部进行扩孔。将挖起来的土卸到指定位置，已卸的土堆由铲车及时运走，避免堆载过大影响桩孔质量。
7)清孔：当桩孔底部扩孔完成后，使用捞砂钻头清除孔内泥沙。
8)下放钢筋笼：钢筋笼1用铲车吊运至施工部位，吊放钢筋笼1时，应缓升缓降。钢筋笼1按设计要求吊放完成后，笼顶用两根钢管卡固，避免笼身上浮或移位。
9)挤扩钢筋笼：将直径为700mm的伞形挤扩机2插至设计深度，通过下压挤扩机外筒11带动伞形骨架上盘18向下运动，与此同时抽出笼顶钢管，从而实现挤扩机伞形骨架9带动耐磨伞面20撑开，耐磨伞面20撑开后直径为1.25m，将变形筋6撑开至设计位置。
10)提出伞形挤扩机：上提挤扩机外筒11带动伞形骨架上盘18向上运动，伞形挤扩机2收缩完毕后提出孔口。
11)下导管灌注混凝土：混凝土浇筑时，导管埋深应保证2-6m并随着混凝土面上升，适时提升导管。灌注时间尽量缩短，防止混凝土进入钢筋笼时流动性变差。
12)成桩：混凝土灌注完毕后，桩底扩大端处形成有加筋的、外边有伞形土工布套21的扩大头。
Claims (5)
1.一种伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩，其特征在于，包括钢筋笼(1)、伞形挤扩机(2)、变形筋(6)、直挡片(13)、弯挡片(14)和土工布套(21)；钢筋笼(1)上部由纵筋(3)和箍筋(4)组成，钢筋笼(1)底部通过连接螺栓(5)活动连接变形筋(6)，变形筋(6)分为两段，上下段的变形筋(6)之间通过连接螺栓(5)活动连接，下段的变形筋(6)底部通过连接螺栓(5)与钢筋笼底(7)活动连接；变形筋(6)连接处外侧焊接直挡片(13)，内侧焊接呈一定角度的弯挡片(14)；变形筋(6)外侧包裹土工布套(21)；伞形挤扩机(2)包括伞骨架铰(8)、挤扩机伞形骨架(9)、挤扩机内筒(10)、挤扩机外筒(11)、挤扩机底盘(12)和伞形骨架上盘(18)；挤扩机内筒(10)与挤扩机底盘(12)固定连接，挤扩机外筒(11)与伞形骨架上盘(18)固定连接；挤扩机伞形骨架(9)上下端分别通过伞骨架铰(8)与伞形骨架上盘(18)和挤扩机底盘(12)活动连接，上下段的挤扩机伞形骨架(9)之间通过伞骨架铰(8)活动连接。
2.根据权利要求1所述的伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩，其特征在于：变形筋(6)上下接头处分别为曲面凸块(15)和曲面凹块(16)，曲面凸块(15)厚度小于曲面凹块(16)的内径；曲面凸块(15)和曲面凹块(16)上均设有圆孔，圆孔内设置连接螺栓(5)连接上下段的变形筋(6)。
3.根据权利要求1所述的伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩，其特征在于：直挡片(13)上部焊接于上段的变形筋(6)，下部超过变形筋(6)连接处的旋转面(17)；弯挡片(14)焊接于上段的变形筋(6)接头以上。
4.根据权利要求1所述的伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩，其特征在于：土工布套(21)底部通过扎丝固定于钢筋笼底(7)，土工布套(21)侧面折叠通过胶带绑扎在变形筋(6)周围，土工布套(21)上部通过扎丝固定于离变形筋(6)最近的箍筋(4)上；未扩大状态下土工布套(21)折叠收缩在变形筋(6)外侧，扩大状态下土工布套(21)呈伞形展开。
5.一种如权利要求1所述的伞状挤扩钢筋笼加筋钻孔扩底灌注桩，其特征在于：包括以下步骤：
1)钢筋笼预制：工厂内进行钢筋笼(1)预制，变形筋(6)接头处加工出曲面凸块(15)和曲面凹块(16)并冲切圆孔；用连接螺栓(5)连接好变形筋(6)及钢筋笼底(7)；
2)焊接挡片：在变形筋(6)连接处外侧焊接预制的直挡片(13)，内侧焊接弯挡片(14)；
3)钢筋笼底部土工布套绑扎：土工布套(21)底部用扎丝固定到钢筋笼底(7)，侧面伞状折叠用胶带绑扎在变形筋(6)周围，上部用扎丝固定到离变形筋(6)最近的箍筋(4)上；
4)场地平整与测量放线：施工前先平整场地，清除残石、孤石，施工测量组根据桩基施工的桩位坐标图，在施工场地上对要施工的桩进行放样定位并用醒目十字线定出桩位点，做好标识并妥善保护；
5)钻孔开挖：钻机对准桩位后，进行旋挖钻孔；
6)扩底开挖：钻孔至设计桩底标高时，改用机械伸缩扩头对桩孔底部进行扩孔；
7)清孔：当桩孔底部扩孔完成后，清除孔内泥沙；
8)下放钢筋笼：将钢筋笼(1)吊运至施工部位，笼顶用钢管卡固；
9)挤扩钢筋笼：将伞形挤扩机(2)插至设计深度，通过下压挤扩机外筒(11)带动伞形骨架上盘(18)向下运动，与此同时抽出笼顶钢管，使挤扩机伞形骨架(9)带动耐磨伞面(20)撑开，将变形筋(6)撑开至设计位置；
10)提出伞形挤扩机：上提挤扩机外筒(11)带动伞形骨架上盘(18)向上运动，伞形挤扩机(2)收缩完毕后提出孔口；
11)下导管灌注混凝土：混凝土浇筑时，导管埋深2-6m并随着混凝土面上升，提升导管；
12)成桩：混凝土灌注完毕后，桩底扩大端处形成有加筋的、外边有伞形土工布套(21)的扩大头。
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