压浆内夯扩底桩的成桩装置及成桩方法

摘要

压浆内夯扩底桩的成桩装置及成桩方法，它涉及一种成桩装置及方法。本发明的目的是为解决现有内夯桩侧摩阻及抗拔能力较差，容易产生缩颈、断桩，施工效率低的问题。本发明的装置注浆管固定在封闭腔外钢板内，封闭腔外钢板的底端固定有密封腔下密封板。方法一：锤击外管同时用泵向注浆管注入水泥浆，注浆压力为0.3～10MPa。方法二：通过柴油锤、液压锤或振动锤夯击内管，夯击填充料。方法三：通过柴油锤、液压锤或振动锤，将外管及预制桩锤击到设计深度。方法四：把预制桩打入桩孔内，其中外管直径应小于或等于预制桩最大内切圆。本发明的装置施工效率高、适应各种土质。本发明的方法减少了缩颈、断桩的产生，承载力提高30％以上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种成桩装置及成桩方法。

背景技术

目前应用较广的夯扩桩由于其能充分利用桩端持力层加承载力，从而减少了桩长、降低了成本。但随着应用时间的逐渐推移，夯扩桩的一些不足也逐渐地显现出来了：一、由于桩长过短，一般不超过10米，在此区间的桩间土qsik(极限侧阻力标准值)一般较小，桩间土虽然也被挤压，但侧摩阻及抗拔能力依然较差，因此夯扩桩一般用于多层建筑较多，高层建筑较少。二、由于桩身混凝土在地下灌注，容易产生缩颈、断桩。三、一般夯扩机是用卷扬吊夯锤，靠夯锤的自由落体来夯扩，施工效率低；在一些膨胀土层施工时，易出现承载力不够的情况。四、当由建筑垃圾(主要是碎砖块)为主形成的夯扩体，自身强度很低，长时间在含水的地层存在时，易出现夯扩体变型现象。五、在粘性较大的地层施工时，易出现抱管现象，使外管沉不到设计深度或拔不出外管。六、在夯扩桩中加预制桩施工时，预制桩与孔之间填充物因无压力，靠自身重力来填充，易出填充不均匀现象。

现有的一些夯扩桩技术，多少都存在上述的一种或几种不足，例如：中国专利号为ZL98101041.5、授权公告日为2000年5月10日、授权公告号为CN1052284C、名称为“混凝土桩的施工方法”的发明专利就存在上述第一至第五种不足；中国专利号为ZL01138624.X、授权公告日为2004年2月4日、授权公告号为CN1137314C、名称为“混凝土桩的施工方法”的发明专利就存在上述第四至第六种不足；中国专利号为ZL200310115101.5、授权公告日为2008年5月14日、授权公告号为CN100387789C、名称为“混凝土桩的施工方法”的发明专利就存在上述第二至第五种不足；中国专利号为ZL03216790.3，授权公告日为2004年5月12日、授权公告号为CN2615199Y、名称为“无桩靴内夯扩沉管灌注桩”的实用新型专利就存在上述第六种不足。

发明内容

本发明的目的是为解决现有内夯桩侧摩阻及抗拔能力依然较差，桩身混凝土在地下灌注，容易产生缩颈、断桩，施工效率低，桩体自身强度低以及易出现抱管现象，使外管沉不到设计深度或拔不出外管的问题，提供一种压浆内夯扩底桩的成桩装置及成桩方法。本发明的压浆内夯扩底桩的成桩装置包含封闭腔外钢板、注浆口、外管法兰盘、内管下法兰盘、内管上法兰盘、锤体法兰盘、锤、内管、外管、密封盘、注浆管、出浆口、密封腔下密封板、圆柱实体和外管封密腔，锤的下端固定连接有锤体法兰盘，内管的上端固定连接有内管上法兰盘，内管上法兰盘与锤体法兰盘相连接，内管的中上部固定连接有内管下法兰盘，外管的上端固定连接有外管法兰盘，外管法兰盘与内管下法兰盘相接触，内管的下部通过外管法兰盘设置在外管内，内管的下端固定连接有圆柱实体，封闭腔外钢板设置在外管的外壁上，封闭腔外钢板与外管的外壁之间形成外管封密腔，注浆管固定在封闭腔外钢板内，注浆管的顶部固定有注浆口，注浆管的下侧连接有出浆口，出浆口的出口端设于封闭腔外钢板的外部，封闭腔外钢板的底端固定有密封腔下密封板，外管及封闭腔外钢板的外壁上固定连接有密封盘。本发明第一种成桩方法的步骤为，一、通过柴油锤、液压锤或振动锤，将外管及内管锤击到设计深度，同时外管上端密封盘进入地下的深度为300～700mm，锤击外管同时用泵向注浆管注入带有压力的水泥浆，注浆压力为0.3～10MPa，到设计深度后停止注浆；二、上提内管到地面，向外管内填加填充料，通过柴油锤、液压锤或振动锤夯击内管，夯击填充料，经过多次填加填充料和夯击达到设计要求后，形成实体扩大头，停止夯击，拔出内管；三、下钢筋笼后灌注混凝土，同时用副卷扬挂钢丝绳在外管两侧拔出外管，边拔外管的同时再次向注浆管注水泥浆，直到地面。本发明第二种成桩方法其步骤为：一、通过柴油锤、液压锤或振动锤，将外管及内管锤击到设计深度，同时外管上端密封盘进入地下的深度为300～700mm，二、上提内管到地面，向外管内填加填充料，通过柴油锤、液压锤或振动锤夯击内管，夯击填充料，经过多次填加填充料和夯击达到设计要求后，形成实体扩大头，停止夯击，拔出内管；三、下钢筋笼后灌注混凝土，同时用副卷扬挂钢丝绳在外管两侧拔出外管，拔出外管同时，将封闭腔内注浆管留在孔内，混凝土初凝后，通过留在桩内的注浆管，用泵向桩底、桩侧注入水泥浆，注浆压力为1.2～10MPa。本发明第三种成桩方法其步骤为：一、通过柴油锤、液压锤或振动锤，将外管及预制桩锤击到设计深度，同时外管上端密封盘进入地下的深度为300～700mm，锤击外管同时用泵向注浆管注入带有压力的水泥浆，注浆压力为0.3～10MPa，到设计深度后停止注浆；二、提出预制桩到地面，向外管内填加填充料，通过柴油锤、液压锤或振动锤夯击预制桩，夯击填充料，经过多次填加充填料和夯击达到设计要求后，形成实体扩大头，停止夯击，边拔外管边注水泥浆到地面，预制桩留在桩孔内，用水泥浆填充预制桩与桩孔壁之间的间隙。本发明第四种成桩方法其步骤为：一、通过柴油锤、液压锤或振动锤，将外管及内管锤击到设计深度，同时外管上端密封盘进入地下的深度为300～700mm，锤击外管同时用泵向注浆管注入带有压力的水泥浆，注浆压力为0.3～10MPa，到设计深度后停止注浆；二、上提内管到地面，向外管内填加填充料，通过柴油锤、液压锤或振动锤夯击内管，夯击填充料，经过多次填加充填料和夯击达到设计要求后，形成实体扩大头，停止夯击，边注水泥浆边拔出内管及外管到地面，之后把预制桩打入桩孔内，其中外管直径应小于或等于预制桩最大内切圆，填充预制桩与孔壁之间间隙为水泥浆。本发明压浆内夯扩底桩的成桩装置的有益效果是：结构简单、便于施工、施工效率高、适应各种土质，尤其适应在粘性较大的地层施工。本发明成桩方法的有益效果是：一、以柴油锤、液压锤或振动锤做为锤击力的来源，锤击力较大，可以打较深的桩，并同时加大了夯扩体的紧密程度，施工效率是靠锤重自由落体进行夯扩施工的2倍以上。二、在沉外管或拔外管时，加注有压力的水泥浆，特别是在孔底，由于外管下端向管内的通道已被填充料封死，上端被密封盘封死，使外管与孔壁间形成独立的封闭空间，使水泥浆可以进入很深的桩间土中，所以可以大幅度增加桩侧磨阻，提高承载力，桩越深桩侧摩阻值提高越大；同时可以减少缩颈、断桩的产生。三、如果外管是非圆型，和现有夯扩桩比，在同等外管表面积下，会节省混凝土20/％以上。四、在沉外管或拔外管时，加注水泥浆或水或空气，也可三种同时注向孔内或三种中的一种，因此不会在孔内产生负压，基本上可以杜绝抱管现象的产生。五、填充材料为混凝土与粉煤灰的混合物、碎石与石灰两种物质和粉煤灰的混合物、或者是碎石与石灰两种物质和粘性土的混合物；不怕水长期浸泡，自身有很强的强度；且加固材料中的石灰会吸水膨胀挤密桩周土，同时进一步挤密夯扩体，同时提高端承载值；在膨胀土层，可以减少膨胀潜势和隆起。六、在夯扩后压桩施工时，异型注浆夯扩桩就综合了夯扩桩端承值大和后压浆工法可以增加桩侧摩阻的优点，可极大的提高承载力。七、在夯扩预制管施工时，由于用带有压力的水泥浆做预制桩和孔壁间隙的填充物，不会出现填充不均匀现象，带有压力的水泥浆又对孔壁有很好的渗透加固的作用，侧摩阻增加很大。用预制桩当夯锤施工时，施工效率很快。八、施工效率高，可大幅度增加侧摩阻值，和现有常用夯扩桩型比承载力可提高30％以上，特别是深桩尤其明显。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图，图2是注浆管12的分布示意图，图3是注浆管12的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：(参见图1～图3)本实施方式包含封闭腔外钢板1、注浆口3、外管法兰盘4、内管下法兰盘5、内管上法兰盘6、锤体法兰盘7、锤8、内管9、外管10、密封盘11、注浆管12、出浆口13、密封腔下密封板14、圆柱实体15和外管封密腔17，锤8的下端固定连接有锤体法兰盘7，内管9的上端固定连接有内管上法兰盘6，内管上法兰盘6与锤体法兰盘7相连接，内管9的中上部固定连接有内管下法兰盘5，外管10的上端固定连接有外管法兰盘4，外管法兰盘4与内管下法兰盘5相接触，内管9的下部通过外管法兰盘4设置在外管10内，内管9的下端固定连接有圆柱实体15，封闭腔外钢板1设置在外管10的外壁上，封闭腔外钢板1与外管10的外壁之间形成外管封密腔17，注浆管12固定在封闭腔外钢板1内，注浆管12的顶部固定有注浆口3，注浆管12的下侧连接有出浆口13，出浆口13的出口端设于封闭腔外钢板1的外部，封闭腔外钢板1的底端固定有密封腔下密封板14，外管10及封闭腔外钢板1的外壁上固定连接有密封盘11。圆柱实体15的高度为300～500mm。

具体实施方式二：(参见图1)本实施方式的封闭腔外钢板1由二至四个组成，二至四个封闭腔外钢板1设置在外管10的外壁上，每个封闭腔外钢板1内设有一至两个注浆管12。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：(参见图1)本实施方式的封闭腔外钢板1由二个组成，二个封闭腔外钢板1对称设置在外管10的外壁上。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：(参见图1)本实施方式的封闭腔外钢板1由三个组成，三个封闭腔外钢板1呈正三角形设置在外管10的外壁上。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：(参见图1)本实施方式的封闭腔外钢板1由四个组成，四个封闭腔外钢板1呈矩形设置在外管10的外壁上。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：(参见图1)本实施方式增加有密封盘筋板2，密封盘筋板2的一侧与密封盘11的上端面固定连接，密封盘筋板2的另一侧与封闭腔外钢板1或外管10固定连接。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：(参见图1)本实施方式增加有内钢管加厚壁16，内钢管加厚壁16设置在内管9内，内钢管加厚壁16的下端与圆柱实体15的上端固定连接，内钢管加厚壁16的外壁与内管9的内壁固定连接。钢管加厚壁16的高度为300～400mm。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：(参见图1)本实施方式每个封闭腔外钢板1与外管10的外壁活动连接。可实现封闭腔外钢板1的自由开合，可将密封腔下密封板14设置在注浆管12的下端，当封闭腔外钢板1闭合后即形成密封腔。

具体实施方式九：本实施方式的成桩方法：其步骤为，一、通过柴油锤、液压锤或振动锤，将外管及内管锤击到设计深度，同时外管上端密封盘进入地下的深度为300～700mm，锤击外管同时用泵向注浆管注入带有压力的水泥浆，注浆压力为0.3～10MPa，到设计深度后停止注浆；二、上提内管到地面，向外管内填加填充料，通过柴油锤、液压锤或振动锤夯击内管，夯击填充料，经过多次填加填充料和夯击达到设计要求后，形成实体扩大头，停止夯击，拔出内管；三、下钢筋笼后灌注混凝土，同时用副卷扬挂钢丝绳在外管两侧拔出外管，边拔外管的同时再次向注浆管注水泥浆，直到地面。填充材料为混凝土与粉煤灰的混合物、碎石与石灰两种物质和粉煤灰的混合物、或者是碎石与石灰两种物质和粘性土的混合物；按重量混凝土与粉煤灰的混合物中粉煤灰占混凝土中水泥总量的5-45％，按重量碎石与石灰和粉煤灰混合物中石灰和粉煤灰占总量的25-45％，其中按重量石灰和粉煤灰比为1：2；按重量碎石与石灰和粘性土的混合物中石灰和粘性土占总量的25-45％，其中按重量石灰和粘性土比为1：2。

具体实施方式十：本实施方式的成桩方法：其步骤为，一、通过柴油锤、液压锤或振动锤，将外管及内管锤击到设计深度，同时外管上端密封盘进入地下的深度为300～700mm，二、上提内管到地面，向外管内填加填充料，通过柴油锤、液压锤或振动锤夯击内管，夯击填充料，经过多次填加填充料和夯击达到设计要求后，形成实体扩大头，停止夯击，拔出内管；三、下钢筋笼后灌注混凝土，同时用副卷扬挂钢丝绳在外管两侧拔出外管，拔出外管同时，将封闭腔内注浆管留在孔内，混凝土初凝后，通过留在桩内的注浆管，用泵向桩底、桩侧注入水泥浆，注浆压力为1.2～10MPa。

具体实施方式十一：本实施方式成桩方法的步骤为，一、通过柴油锤、液压锤或振动锤，将外管及预制桩锤击到设计深度，同时外管上端密封盘进入地下的深度为300～700mm，锤击外管同时用泵向注浆管注入带有压力的水泥浆，注浆压力为0.3～10MPa，到设计深度后停止注浆；二、提出预制桩到地面，向外管内填加填充料，通过柴油锤、液压锤或振动锤夯击预制桩，夯击填充料，经过多次填加充填料和夯击达到设计要求后，形成实体扩大头，停止夯击，边拔外管边注水泥浆到地面，预制桩留在桩孔内，用水泥浆填充预制桩与桩孔壁之间的间隙。

具体实施方式十二：本实施方式成桩方法的步骤为：一、通过柴油锤、液压锤或振动锤，将外管及内管锤击到设计深度，同时外管上端密封盘进入地下的深度为300～700mm，锤击外管同时用泵向注浆管注入带有压力的水泥浆，注浆压力为0.3～10MPa，到设计深度后停止注浆；二、上提内管到地面，向外管内填加填充料，通过柴油锤、液压锤或振动锤夯击内管，夯击填充料，经过多次填加充填料和夯击达到设计要求后，形成实体扩大头，停止夯击，边注水泥浆边拔出内管及外管到地面，之后把预制桩打入桩孔内，其中外管直径应小于或等于预制桩最大内切圆，填充预制桩与孔壁之间间隙为水泥浆。在注水泥浆同时向孔内注水或空气，或者是水泥浆、水和空气三种同时注向孔内，或者是水泥浆、水或空气三种中的一种；按重量水泥浆的水灰比为0.5～0.7。