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