CN1779081A - 再扩式柱状阶梯桩 - Google Patents

Abstract

本发明开创了一种新型建筑桩型，名为再扩式柱状阶梯桩，其桩身在土中从上而下呈分级扩大的立体柱状结构，它可单级扩大或多级扩大，下级扩大桩身直径总是大于上级扩大桩身直径。本发明系使用一种再扩式柱状阶梯桩特制钻具(已另案申请发明专利)在已成桩孔中进行再扩孔施工来完成，应用时可参照有关规范进行。这种阶梯桩的最大优点是：可大大提高每一单桩的承载力，从而在保证整体建筑物总承载力的前提下，减少设计桩数量；它在施工时就能测知和控制所扩桩孔大小，因而它更能有效地控制施工质量；它可缩短桩基础工程的工期，降低成本。

Description

再扩式柱状阶梯桩

本发明涉及一种改进的建筑桩，是一种能从上而下按柱状分级扩大的桩型。它可只有一级扩大桩身(一级扩大)，也可有几级扩大桩身(多级扩大)，每级扩大段桩身长度L_n可根据需要设定，直径D_n可根据实际地质情况设定。

目前具有扩孔施工的建筑用桩都局限于局部的扩大，其桩底端扩大部分呈不规则形状，我们称其为扩大头，它在竖向抗剪强度弱，扩大头不能承受过强的来自桩身集中力的作用，这种扩头桩因为扩大头剪切强度弱而容易遭到破坏，所以其承载力标准值比普通桩提高不了多少。目前常用扩底桩一般都是成孔和扩孔一次性同时完成，施工过程中很难掌握其扩孔程度，更没有可由监理方检测具体扩孔尺寸的有效手段。象沉管夯扩桩这一类型桩往往单凭以往经验判断其扩底程度，这无疑会给施工带来许多盲目性。另外，目前常用的扩底桩施工机械复杂，施工操作不便，工程造价成本高，施工周期长。

本发明是要提供一种改进的阶梯型扩底建筑桩，这种阶梯桩的优点是：它可大幅提高每一单桩的承载力标准值，并解决了桩端扩大部抗剪强度不足的问题，从而在保证整体建筑物承载力的前提下，减少设计桩数，缩短工期，降低成本。本发明是采用一种由本发明人专门设计的特制钻具(已同时另案单独申请专利)来施工的，

本发明的任务是通过如下的方式来实现的：采用本人已另案申请专利的特制钻具在其他设备已挖成的地质桩孔中进行扩孔施工。它可从桩底分几级扩至桩顶，下面一级扩孔截面总是大于上面一级扩孔截面，每级高度及直径可按需要设定。同时浇注混凝土即可形成柱状阶梯桩。

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明：

一、再扩式柱状阶梯桩原理：见结构附图，混凝土桩身从上而下分级扩大，且每一级扩大桩身呈直立柱状结构，故称之为柱状阶梯桩。由于桩底端载面最大，它也就最大限度地利用桩的端阻力，桩的标准承载力可得到最大限度的提高。还可消除因桩身过长、桩截面过小而产生单桩稳定性不够的缺陷。

附图中L、D分别为原径桩身的长度和截面直径。L₁、L₂、L₃……L_n分别为从1到多级扩大桩身的长度，每级均呈圆柱状。D₁、D₂、D₃……D_n分别为l或多级扩大桩身的直径。

二、再扩式柱状阶梯桩理论计算：

参照建筑桩基技术规范，由于它结构上的特点，它应属于干作业钻孔或水下钻孔桩范围，当根据土的物理指标与承载力参数之间的关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按下式计算：

$Q_{\mathrm{uk}}=Q_{\mathrm{sk}}+Q_{\mathrm{pk}}=U_i\·\mathrm{\Σ}{q}_{\mathrm{sik}}\·L_i+q_{\mathrm{pk}}\·\mathrm{Ap}$

式中：Q_uk-单桩竖向极限承载力标准值；

      Qsk、Qpk-分别为单桩总极限侧阻力和总极限端阻力标准值；

      q_sik-桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；

      q_pk-极限端阻力标准值；

      U_i-第i层平均桩身周长；

      L_i-第i层桩身长度；

      Ap-桩端面积。

三、再扩式柱状阶梯桩设计：

(一)构造设计：

1)根据单桩所需的承载力确定桩底端桩身直径Dn，根据地质勘察资料及桩身稳定性要求制定桩的扩大级数n。每级柱状扩大桩身直径D_n都应结合地质土层的液限指数I_L设定，避免出现所扩桩孔塌方现象。

2)在液限指数I_L满足条件下，尽可能取最少扩级数，如扩大一级或二级，以简化结构，使施工更容易。

3)钢筋设计：

结构附图中钢筋2、3按现行《建筑桩基技术规范》(JG94-94)要求设计，桩承荷载大时有必要加强配筋，钢筋2伸入下部扩大桩身40d以上。

钢筋3的钢筋笼直径和置在土中原径桩孔中施工用的套管直径相当，在扩大桩身中的钢筋3下端至少有一米段不设箍筋，施工时用夯锤将其下端分开呈放射状(具体操作见施工说明)。

(二)材料：

1)原径桩身混凝土最好使用C₃₀以上混凝土，其钢筋的配筋率应有所增大，纵向钢筋最好使用二级以上的螺纹钢。

2)扩大桩身混凝土应不低C₂₅标号，为加强桩的稳定性及抗拔能力，扩大桩身也设有钢筋3，钢筋3可参照普通桩设置。

(三)桩的布置及遇特殊地质的处理：

1)桩的布置：

①桩承载力不很大时，最小间距为：D_n+500mm≤d最小间距，如遇松软地质最小间距应适当加大。

②桩承载力较大时，D_n也较大，此时桩最小间距可参照大口径(D≥800mm)人工挖孔桩考虑。

2)遇特殊地质的处理：

如遇柱状阶梯桩持力层中有软卧层地质，设计宜首先考虑套管穿透软卧层施工方案，如不能解决问题，可再考虑采用增加扩大级数及护壁方案，直到施工能进行为止。

当穿层方案和增级方案皆行不通时，设计可考虑变更其他桩型代替。

四、再扩式柱状阶梯桩的施工：

(一)施工准备：

执行有关桩基施工规范，特别注意以下问题：

1)施工机械：选取先成孔的设备，目前选用和柱状阶梯桩特制钻具能配套使用的洛阳铲钻机具较好。

2)施工前在工程地质范围内先打几根试桩。试桩目的主要是摸清工程现场的实际地质情况，测试柱状阶梯桩的施工能不能顺利进行。试桩应满布工地现场，最好在地质较差处进行。

(二)施工工序：

1、进场放线，确定桩位。

2、洛阳铲钻桩孔(有水时要跟套管保护)。

3、将柱状阶梯桩特制钻具吊入已成桩孔中进行扩孔施工。

4、拨出洛阳铲钻孔时用的套管，再沿原径桩孔土壁下放钢筋3到扩大桩身处，清理桩孔底余留的渣土。

5、往桩底部灌入已拌好的混凝土，同时不停用柱状阶梯桩的夯实钻头夯实，在每次夯实前应加点干料，以增加夯实力度。在夯至一级扩大孔处改用洛阳铲夯锤加工，以免破坏钢筋3。

6、当加工混凝土到接近原径桩孔处(约1m左右)，用较稀的混凝土灌注扩大身的顶部，而后将原径部分的钢筋2***，再继续浇注混凝土。

7、边浇灌混凝土，边拨出套管。

8、最后用振动棒将混凝土振捣密实。

(三)桩施工质量控制：

1、干作业成孔灌注桩的施工规范。

2、桩孔底水丰富时应参照水下钻孔桩施工规范要求。

3、制定施工方案及施工技术措施，严格执行。

4、正式施工前先做摸清地质的非正式钻孔施工，施工前须开交底会，根据实际情况交待操作人员的下步工作。

5、严格控制施工的每道工序质量，特别注意工序中套管拨起，放置钢筋3的施工，这属于以前还没有的方法，应由技术人员现场指导。

6、做好桩工记录，整理好其有关的技术资料。

7、对桩基施工时所遇异常情况及时妥当处理。

8、施工进行时，应由建设方现场人员及监理人员现场参于检测每根桩的施工情况，监理现场人员配备检查扩底的卡尺，每个桩都检查扩底尺寸及持力层土质情况。建设方、监理方、施工方三方同时参于质量检验工作是控制质量不可缺少的一方面。

(四)桩工程质量检测及验收：

1)按有关规范要求检测桩位偏差、标高情况及桩外观质量，检查其材质试验报告等资料。

2)做好桩的动测质量检验工作，在没出现异常情况及经建设方、监理方、施工方三方技术人员检验施工完全达到设计要求，静载试验可不做，但地勘单位必须有准确的持力层的荷载试验报告。

3)施工方提供全部应有的施工资料，配合建设方、设计方、监理方及质检站搞好桩基工程竣工验收。

综上所述，本发明主要的优点是：

(1)上小下大的阶梯形柱状结构在节省材料的同时可使桩获得最大限度的端阻力，并消除了桩端抗剪强度不足的缺陷，同时使桩身稳定性得到加强，从而使桩的承载力标准值大幅度提高。

(2)利用本人另案申请专利的发明再扩式柱状阶梯桩特制钻具对原径桩孔实施再扩施工，能随时掌握所扩孔尺寸情况，并可由建设方、监理方及施工方三方共同参与检验所扩桩孔的施工，消除了桩施工的盲目性。

(3)再扩式柱状阶梯桩施工简单，所用机械操作方便，工程造价降低，成桩速度快，它不象人工挖孔桩那样需让人从事危险的“井下作业”，它利用特制机械就可施工出与大口径桩承载力相当的高吨位桩。

Claims (2)

1、一种再扩式柱状阶梯桩，它是一种从上而下按直立柱状分级扩大的阶梯形建筑用桩，由原径部分桩身和一级或多级扩大的桩身组成。每下一级桩身直径均依次大于其上一级桩身的直径。

2、根据权利要求1所述的再扩式柱状阶梯桩，其特征是其内设钢筋可由2和3组成。2在原径桩身中设置，3在扩大桩身中设置，钢筋3纵向受力钢筋沿原径桩孔壁放下，其下端约1m段在扩大桩身中向下呈放射状分开。

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