混凝土封底、带桩帽和带桩翼的筒(管)桩成孔器及施工工艺

摘要

本发明涉及一种混凝土封底、带桩帽和带桩翼的筒(管)桩成孔器及施工工艺，成孔器上接振动接头1，中部是内外套管2、3构成带有支撑条18的空腔结构，下面桩靴结构由多个分瓣构成，分瓣连接内外套筒2、3，各分瓣相间构成固定的和活动的桩靴结构，固定的分瓣5与内外套筒2、3焊在一起，外侧带凸柱8，活动的分瓣6，其一端与外套管3铰链7连接，其外放置两根高压注浆管11；可对筒桩底部和腔体内注入混凝土；向筒桩周围土体中喷射混凝土砂浆成桩翼17；拔出空腔结构；压入钢筋笼；在桩顶加桩帽13和铺设砂石层14及土工格栅15。单桩的承载力提高，减少桩的个数，节约成本，施工进度快，桩顶的强度高，减小了地基工后沉降，适用范围广，工艺简单，便于掌握，成本低。

说明书

技术领域

本发明属于基础工程，特别是涉及一种混凝土封底、带桩帽和带桩翼的筒(管)桩成孔器及施工工艺。

背景技术

众所周知，目前已有的混凝土筒(管)桩成孔器及施工工艺有：①.大直径现浇管桩复合地基施工方法，采用电动振动锤向下振动将管桩机打入地基中，在内外套管空腔结构沉入预定的设计深度时，通过混凝土分流器向内外套管空腔结构的腔体内均匀注入混凝土，形成管桩。管桩底部没有封闭，且管桩壁厚度不均匀，使得这种管桩的承载力较小；②.活瓣式桩靴筒桩成孔器及无预制桩靴筒桩施工方法，活瓣桩靴筒桩成孔器在灌注混凝土过程中靠混凝土自重密实，在筒桩底部混凝土灌注质量好，而在桩的顶部，空腔内的混凝土减少，自重压力小，在筒桩顶部容易产生离析现象；③.高压旋喷桩基的固底筒(管)桩，采用高压旋喷技术在管桩设计深度处形成的高压旋喷桩基，高压旋喷桩基的直径大于预应力管桩身，形成下部的大头加固体，预应力桩身插入高压旋喷桩基内，桩身和高压旋喷桩基连成一体，该技术是采用高压旋喷技术和静压预制桩技术相结合形成的新技术，没有涉及现浇混凝土筒(管)桩，也没有涉及对预制桩桩顶的处理改造。总之，对于现场浇筑的筒桩，有压入式、打入式、振动式和螺旋式成孔，所形成的筒(管)桩桩底均无封闭，也没有发现带翼部的筒桩；对于预制的筒桩，遂提出了对桩底持力层的加固，但桩顶没有加桩帽。由于地质条件的复杂性，其适用性受到制约。

发明内容

本发明的主要目的在于克服以上不足而提供一种混凝土封底、带桩帽和带桩翼的筒(管)桩成孔器及施工工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：混凝土封底、带桩帽和带桩翼的筒(管)桩成孔器，它包括内、外套筒、套筒下面的桩靴、支撑，其特征在于：成孔器上接振动接头1，中部是内套管2外套管3空腔结构，空腔结构的圆周上呈十字布置且沿垂直方向固定有多层支撑条18，成孔器下接桩靴结构，振动接头1通过液压夹具与高频液压振动锤4连接，桩靴结构由均分的多个分瓣构成，分瓣连接内套管2和外套筒3，在底部内套管2露出外套筒3一段长度，各分瓣相间构成一半固定而另一半活动，固定的分瓣5其两端分别与内套管2和外套筒3焊在一起，另一半活动的分瓣6其一端分别与外套管3用铰链7连接，另一端可绕铰链7转动，在固定的分瓣5的外侧设置有2～3cm垂直向下的凸柱8，内套管2内部的下端低于分瓣处焊接加固一段加强内管9，在空腔结构上部设置有混凝土进料口10，内外套筒2、3空腔结构最外层对称布置两根高压注浆管11，高压注浆管11与外套筒3铰接，高压注浆管11的下端和两侧带有喷射口12。

带钢筋的混凝土筒桩施工工艺，它包括钻孔、灌注、提钻、压笼和成桩等工艺，其特征在于：

①.将混凝土封底带翼筒(管)桩成孔器布置在要打桩的地基处，采用专用的激光测斜仪测量成孔器的垂直度，并能够在成孔过程中进行动态测量和记录；

②.启动高频液压振动锤，带动与之连接的筒(管)桩成孔器向下振动；

③.当筒(管)桩成孔器底端沉入预定的设计深度时，通过高压混凝土泵和高压注浆管向筒桩持力层喷射混凝土砂浆，并对筒桩底部封底；

④.随后向环形空腔筒状结构的腔体内注入混凝土；

⑤.边注入混凝土边振动向上拔出环形空腔筒状结构；

⑥.转动高压注浆管喷嘴方向，使高压注浆管11端部喷嘴向筒桩周围土体中喷射混凝土砂浆；

⑦.环形空腔筒状结构完全拔出地面；

⑧.根据激光测斜仪的动态测量记录的成孔器垂直度的数据，用高频振动锤插入已制备的钢筋笼；

⑨.待筒桩中混凝土凝固后浇筑桩帽13；

混凝土筒桩施工工艺，它包括钻孔、灌注、提钻和成桩等工艺，其特征在于：

①.将混凝土封底带翼筒(管)桩成孔器布置在要打桩的地基处，采用专用的激光测斜仪测量成孔器的垂直度；

②.启动高频液压振动锤(或电动振动锤)，带动与之连接的筒(管)桩成孔器向下振动；

③.当筒(管)桩成孔器底端沉入预定的设计深度时，通过高压混凝土泵和高压注浆管向筒桩持力层喷射混凝土砂浆，并对筒桩底部封底；

④.随后向环形空腔筒状结构的腔体内注入混凝土；

⑤.边注入混凝土边振动向上拔出环形空腔筒状结构；

⑥.转动高压注浆管喷嘴方向，使高压注浆管11端部喷嘴向筒桩周围土体中喷射混凝土砂浆；

⑦.环形空腔筒状结构完全拔出地面；

⑧.待筒桩中混凝土凝固后浇筑桩帽13；

⑨.在桩顶铺设砂石层14，并在砂石层14中放入土工格栅15。

本发明还可以采用如下技术措施：所述的高压注浆管11的两侧带有的喷射口12，两个喷射口12相互呈一定角度。

本发明具有的优点和积极效果是：内套管2和外套管3的空腔结构横断面圆周处均分的多个分瓣且相间构成一半固定另一半活动的桩靴结构，固定的分瓣5外侧设置有2～3cm垂直向下的凸柱8，它起到了振动、密实混凝土的作用，混凝土灌注的质量好；增加桩帽后提高了桩顶的强度，封底、带翼的筒桩，使筒桩变为端承摩擦桩，提高了桩的承载力，减小了地基工后沉降；适用范围广，可广泛用于软土、饱和土、砂土及粉土等土层，特别是对于地质条件特殊而承载力要求又很高的工程，更能发挥其优势。适合在公路建设、市政工程和隐蔽工程中使用。

附图说明

图1是本发明成孔器结构示意图；

图2是图1的A-A剖视示意图；

图3是图2的C部放大示意图；

图4是带钢筋混凝土筒(管)桩结构示意图；

图5是混凝土筒(管)桩结构示意图；

图6是图4中B-B剖视示意图；

图7是实施例1施工工艺流程示意图；

图8是实施例2施工工艺流程示意图。

图1-图8中：1.振动接头，2.内套筒，3.外套筒，4.高频振动锤，5.固定分瓣，6.活动分瓣，7.铰链，8.凸柱，9.加强内管，10.进料口，11.高压注浆管，12.喷射口，13.桩帽，14.砂石层，15.土工格栅，16.桩底，17.桩翼，18.支撑条。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容特点及功效兹举例以下实施例，并配合附图详细说明如下，请参阅图1-图8。

实施例1

用于房屋建设混凝土筒(管)桩加钢筋笼，如图1-图3所示：混凝土封底、带桩帽和带桩翼的筒(管)桩成孔器上接振动接头1，振动接头1通过液压夹具与高频液压振动锤4连接，则与中部的内套管2和外套管3的空腔结构连成一体，空腔结构的圆周上呈十字布置且沿垂直方向固定有多层支撑条18，使内套管2和外套管3向下运动时，不会改变其相对位置，以确保空腔结构的尺寸，成孔器下接桩靴结构，它由空腔结构横断面圆周处均分的多个分瓣构成，分瓣连接内套管2和外套筒3，在底部内套管2长，外套筒3短，所以，内套管2露出外套筒3一段长度，各分瓣相间构成一半固定而另一半活动的桩靴结构，固定的分瓣5其两端分别与内套管2和外套筒3焊在一起，另一半活动的分瓣6，其一端分别与外套管3用铰链7连接，另一端可绕铰链7转动，使用时，可用钢丝系住，使筒(管)桩成锥形，以便于成孔，在固定的分瓣5的外侧设置有2～3cm垂直向下的凸柱8，凸柱8的高度与振动锤振幅相等，这样成孔器在振动提升灌注混凝土过程中，固定的分瓣5上的凸柱8起到了振动、密实混凝土的作用，保证了筒桩底部混凝土灌注的质量，内套管2内部的下端低于分瓣处焊接加固一段加强内管9，在空腔结构上部设置有混凝土进料口10，内、外套筒2、3空腔结构最外层对称放置两根高压注浆管11，高压注浆管11与外套筒3铰接，每个高压注浆管11的下端和两侧分别带有成一定角度的喷射口12，其中均带有喷嘴，如图4、图6、图7所示：使用时，将专用混凝土封底带翼筒(管)桩成孔器放置在要打桩的地基处，采用专用的激光测斜仪测量成孔器的垂直度，并能够在成孔过程中进行动态测量和记录；启动高频液压振动锤，带动与之连接的筒(管)桩成孔器向下振动；在筒(管)桩成孔器底端沉入预定的设计深度时，通过高压混凝土泵和打开高压注浆管11下面的喷嘴，向筒桩持力层和环形空腔的腔体内喷射混凝土砂浆，并对筒桩底16部封底；边注入混凝土边振动向上拔出环形空腔筒状结构；转动高压注浆管喷嘴方向，使其向筒桩周围土体中喷射混凝土砂浆形成两个桩翼17；环形空腔筒状结构完全拔出地面；根据激光测斜仪的动态测量记录的成孔器垂直度的数据，用高频振动锤插入已制备的钢筋笼；待筒桩中混凝土凝固后浇筑桩帽13；这样在地基中就形成封闭桩底16、带桩帽13和带桩翼17的钢筋混凝土筒桩。

现场浇筑的混凝土筒(管)桩1为圆形其内壁直径为40-130cm，壁厚为15-20cm，桩底封闭厚度为20-30cm，桩端持力层加固厚度30～50cm。桩筒材料为：C20混凝土；桩端封底、持力层加固及桩翼的材料为水泥砂浆。

其优点是：筒桩的桩端承载力和桩侧摩阻力大，单桩的承载力提高，且筒桩直径越大，单桩承载力提高越显著。因此可减少桩的个数和整体材料，节约了成本，加快了施工进度，提高了桩顶的强度，减小了地基工后沉降，适用范围广，施工工艺简单，操作容易，便于掌握，成本低。

实施例2

用于公路建设混凝土筒(管)桩不加钢筋笼，如图1-图3所示：混凝土封底、带桩帽和带桩翼的筒(管)桩成孔器与实施例1完全相同。其施工工艺如图5、图6、图8所示：将专用混凝土封底带翼筒(管)桩成孔器放置在要打桩的地基处，采用专用的激光测斜仪测量成孔器的垂直度；启动高频液压振动锤(或电动振动锤)，带动与之连接的筒(管)桩成孔器向下振动；在筒(管)桩成孔器底端沉入预定的设计深度时，通过高压混凝土泵和打开高压注浆管下面的喷嘴，向筒桩持力层和环形空腔的腔体内喷射混凝土砂浆，并对筒桩底部16封底；边注入混凝土边振动向上拔出环形空腔筒状结构；转动高压注浆管，使高压注浆管11端部喷嘴向筒桩周围土体中喷射混凝土砂浆形成两个桩翼17；环形空腔筒状结构完全拔出地面；待筒桩中混凝土凝固后浇筑桩帽13；这样在地基中就形成封闭桩底16、带桩帽13和带桩翼17的混凝土筒桩，最后，在桩顶铺设砂石层14，并在砂石层14中放入土工格15。

现场浇筑的混凝土筒(管)桩1为圆形其内壁直径为40-130cm，壁厚为15-20cm，桩底封闭厚度为20-30cm，桩端持力层加固厚度30～50cm。桩筒材料为：C20混凝土；桩端封底、持力层加固及桩翼的材料为水泥砂浆。

当筒桩长度10m，地基土承载力为90kPa时，封底筒桩相对于不封底筒桩提高的单桩承载力如表1。

              表1封底筒桩相对于不封底筒桩提高的单桩承载力

  D(cm)  60  80  100  120  130  150  Pu(kN)  152.60  271.30  423.90  610.42  716.39  953.78

                 注：D为管桩外直径，Pu提高的地基承载力。

由此可见，当管桩的直径大于1米时，单桩承载力提高显著，材料的节省最为有效。

其优点是：筒桩的桩端承载力和桩侧摩阻力大，单桩的承载力提高。因此可减少桩的个数和整体材料，节约了成本，加快了施工进度，提高了桩顶的强度，减小了地基工后沉降；施工工艺简单，操作容易，便于掌握，成本低。