预置劲芯夯实水泥土桩及其施工方法

摘要

本发明公开了一种预置劲芯夯实水泥土桩及其施工方法，适用于土木工程－地基基础领域。预置劲芯夯实水泥土桩包括夯实水泥土桩。夯实水泥土桩桩体内设置有劲芯桩，劲芯桩的桩长大于或等于预置劲芯夯实水泥土桩长的三分之二。劲芯桩桩体的材料为素混凝土或钢筋混凝土。施工方法包括预制劲芯桩、成孔、用实芯夯锤夯实水泥土桩、放置预制劲芯桩、用空芯夯锤夯实劲芯桩周围的水泥土桩环至孔口、成桩等步骤。由于劲芯桩桩体的材料为素混凝土或钢筋混凝土，劲芯桩嵌入预置劲芯夯实水泥土桩桩体内一定长度，施工方法单桩承载力可提高30％以上，造价节约20％以上，该桩型单桩承载力高、桩身变形小、施工方便、造价低廉、无污染、无噪音，具有明显的经济效益和社会效益。

说明书

技术领域

本发明涉及水泥土桩及其施工方法，尤其是预置劲芯夯实水泥土桩及其施工方法，适用于土木工程-地基基础领域。

背景技术

现有技术中的“夯实水泥土桩”，它是将水泥和土按一定比例拌合后，在桩孔内分层填料夯实成桩。其单桩承载力由两个条件决定：一是桩周土的侧阻力和桩端土的端阻力，二是桩承受的荷载要保证桩体安全；单桩承载力取以上两个条件中的低值。由于夯实水泥土桩桩身材料强度低，决定夯实水泥土桩最大单桩承载力不会超过保证桩身安全时桩所能承受的最大荷载，因此，当夯实水泥土桩的桩长达到其最大单桩承载力时，再加大夯实水泥土桩桩长也不会提高其单桩承载力。另外，夯实水泥土桩由于桩身材料为水泥土材料，而水泥土材料与混凝土材料相比，其弹性模量低，所以夯实水泥土桩受荷时桩身有一定量的压缩变形，该变形比混凝土桩变形大。由于夯实水泥土桩具有低单桩承载力和大桩体变形的缺点，限制了夯实水泥土桩的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种单桩承载力大且桩体变形小的预置劲芯夯实水泥土桩。本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种单桩承载力大且桩体变形小的预置劲芯夯实水泥土桩施工方法。

为解决上述技术问题，本发明的预置劲芯夯实水泥土桩，包括夯实水泥土桩和预置劲芯。所述夯实水泥土桩桩体内设置有劲芯桩，所述劲芯桩的桩长大于或等于预置劲芯夯实水泥土桩长的三分之二。

所述的劲芯桩桩顶面积大于或等于预置所述劲芯夯实水泥土桩桩顶面积的20％。

所述的劲芯桩为预制桩，桩截面为圆形、环形或方形。

所述的劲芯桩桩体的材料为素混凝土或钢筋混凝土。

为解决上述技术问题，本发明的预置劲芯夯实水泥土桩的施工方法，包括以下步骤：

(a)成孔：采用夯实水泥土桩常规工艺成孔；

(b)施工劲芯桩桩端以下桩身：按常规夯实水泥土桩工艺施工劲性桩桩端以下夯实水泥土桩；

(c)放置劲性桩：将孔口夯机移位，在桩孔内放置劲芯桩；

(d)预置夯实劲芯桩周围的水泥土桩环：将孔口夯机复位，使用中空夯锤施工，按常规夯实水泥土桩要求完成劲芯桩桩长范围内夯实水泥土桩环的施工；

(e)设备移位，施工下一根桩。

所述劲芯桩在所述桩孔内居中、垂直。

所述(d)步骤的中空夯锤的中空尺寸比劲芯桩最大桩径大50mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：由于劲芯桩桩体的材料为素混凝土或钢筋混凝土，劲芯桩嵌入预置劲芯夯实水泥土桩桩体内一定长度，单桩承载力可提高30％以上，造价节约20％以上，该桩型单桩承载力高、桩身变形小、施工方便、造价低廉、无污染、无噪音，具有明显的经济效益和社会效益。    

附图说明

图1本发明的预置劲芯夯实水泥土桩的示意图。

附图标记：1.劲芯桩，2.夯实水泥土桩。

具体实施方式 

以下结合附图对本发明作详细描述。

图1为预置劲芯夯实水泥土桩，该图表示出了预置劲芯夯实水泥土桩的构造，反映了预置劲芯夯实水泥土桩是由夯实水泥土桩和劲芯桩组成，劲性桩位于夯实水泥土桩桩芯。

如图1所示，本发明的预置劲芯夯实水泥土桩，包括夯实水泥土桩。夯实水泥土桩桩体内设置有劲芯桩，劲芯桩的桩长大于或等于预置劲芯夯实水泥土桩长的三分之二。劲芯桩桩顶面积大于或等于预置所述劲芯夯实水泥土桩桩顶面积的20％。劲芯桩为预制桩，桩截面为圆形、环形或方形。劲芯桩桩体的材料为素混凝土或钢筋混凝土。

在图1实施例中，通过成桩机具在地基中制作夯实水泥土桩2，当夯实水泥土桩2的夯实高度达到劲芯桩1的桩底设计标高时，将劲芯桩1放置在夯实水泥土桩2的桩孔内，用夯锤夯实水泥土拌合料，自下而上，直至桩顶，完成预置劲芯夯实水泥土桩的制作。

本发明的单桩承载力特征值的确定：

根据桩顶荷载和建筑场地的岩土工程勘察资料，按国家规范或地方规程初步确定夯实水泥土桩的桩径和桩距，用下面公式确定单桩承载力特征值R_a：

            R_a＝q_paA_p+u_p∑q_sial_i

式中：R_a-单桩竖向承载力特值；

      q_pa，q_sia-夯实水泥土桩桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载试验结果

                统计分析算得；

      A_p-夯实水泥土桩桩底端横截面面积；

      u_p-夯实水泥土桩桩身周边长度；

      l_i-第i层岩土的厚度。

由以上公式计算后可得到预置劲芯夯实水泥土桩的桩长L，即L＝∑l_i。

劲芯桩的桩长不小于预置劲芯夯实水泥土桩长L的三分之二，劲芯桩桩顶面积不小于预置劲芯夯实水泥土桩桩顶面积的20％。

劲芯桩桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求，桩身强度应附合下式要求：

              Q≤0.75A_pf_c

式中：f_c-混凝土轴心抗压强度设计值；按现行《混凝土结构设计规范》取值；

      Q-相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值；

      A_p-桩身横截面积。

本发明的劲芯桩的桩型：

劲芯桩为预制桩，桩截面为圆形、环形或方形，桩体材料为素混凝土或钢筋混凝土。

本发明的施工方法：

预置劲芯夯实水泥土桩的工艺流程为：预制劲芯桩、成孔、用实芯夯锤夯实水泥土桩、放置预制劲芯桩、用空芯夯锤夯实劲芯桩周围的水泥土桩环至孔口、成桩完毕。具体施工步骤为：

(a)成孔：采用夯实水泥土桩常规工艺成孔；

(b)施工劲芯桩桩端以下桩身：按常规夯实水泥土桩工艺施工劲性桩桩端以下夯实水泥土桩；

(c)放置劲性桩：将孔口夯机移位，在桩孔内放置劲芯桩，保证劲芯桩在桩孔内居中、垂直。

(d)预置夯实劲芯桩周围的水泥土桩环：将孔口夯机复位，换中空夯锤(中空尺寸比劲芯桩最大桩径大50mm)，按常规夯实水泥土桩要求完成劲芯桩桩长范围内夯实水泥土桩环的施工。

(e)设备移位，施工下一根桩。

本发明的预置劲芯夯实水泥土桩检测：

预置劲芯夯实水泥土桩用于桩基础或复合地基时，其检测方法执行桩基或复合地基领域内国家现行规范或地方规程。

本发明的有益效果：(1)单桩承载力可提高30％以上；(2)造价节约20％以上；(3)该桩型单桩承载力高、桩身变形小、施工方便、造价低廉、无污染、无噪音，具有明显的经济效益和社会效益。