專利名稱：優(yōu)化摩阻力灌注樁型和施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑工程、橋梁樁基的工程機(jī)械領(lǐng)域，灌注樁型及施工方法。
背景技術(shù)：
目前,我國(guó)建筑工程、高速公路橋梁工程、鐵路橋梁工程、港口碼頭及大型儲(chǔ)油庫(kù)的建設(shè)中首選樁型仍是鉆孔混凝土灌注樁技術(shù)，因?yàn)檫@種樁型單樁承載力高、設(shè)計(jì)技術(shù)穩(wěn)定可靠、施工工藝簡(jiǎn)單、施工方法可采用干成孔作業(yè)法和泥漿護(hù)壁水下澆注法。灌注樁體特征是-圓柱體型樁身，依靠樁身摩擦力和樁端的端承力產(chǎn)生單樁承載力，但這種樁型耗材多、工程材料成本偏高、樁身單產(chǎn)混凝土完成的單樁承載力偏低，原因是樁身摩阻力受樁身表面積限制。擠擴(kuò)灌注樁及多支盤(pán)技術(shù)的特點(diǎn)是適用于樁徑在600 mm以內(nèi)，樁長(zhǎng)在20米以內(nèi)小樁徑的一般工程。對(duì)于城市內(nèi)的高層工程600 mm以上的樁，如采用擠擴(kuò)灌注樁及多支盤(pán)樁施工技術(shù)，就會(huì)導(dǎo)致施工企業(yè)項(xiàng)目綜合成本增加，施工企業(yè)利潤(rùn)率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高灌注樁摩阻力的優(yōu)化摩阻力灌注樁型和施工方法，適用于高層建筑和橋梁工程中大直徑的樁基工程，能提高樁身摩阻力，可實(shí)現(xiàn)智能型自動(dòng)化施工且較大幅度的降低施工成本，使現(xiàn)已推廣使用的液壓擠擴(kuò)灌注樁施工技術(shù)性能有進(jìn)一步的提高，把擠擴(kuò)灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用范圍擴(kuò)大到高層工程和橋梁工程中。
本發(fā)明的優(yōu)化摩阻力灌注樁型,包括液壓擴(kuò)樁機(jī)的工程車、液壓擴(kuò)樁機(jī)數(shù)顯系統(tǒng)，其
特征在于擴(kuò)樁機(jī)制成的優(yōu)化摩阻力灌注樁型，有三種形式 一是圓柱體樁身上有多組凸出的成對(duì)矩形樁錐，各對(duì)徑向水平對(duì)稱、垂直交叉于圓心、在樁身高度上交錯(cuò)分布；二是灌注樁型的矩形樁錐每一對(duì)在樁身軸向交錯(cuò)開(kāi)一個(gè)矩形樁的寬度、分別對(duì)稱于直徑，兩對(duì)垂直交叉于圓心；三是灌注樁型的各對(duì)矩形樁錐分別對(duì)稱于同一直徑、在樁身的軸向高度上交錯(cuò)開(kāi)一個(gè)矩形樁的寬度。灌注樁的施工方法采用液壓擴(kuò)樁機(jī)臥裝固定于駕駛室和吊車操縱室之間的工程車，車載的液壓擴(kuò)樁機(jī)為多缸同步；工程車將擴(kuò)樁機(jī)吊放到地面、接通液壓泵站，將油管接到液壓擴(kuò)樁機(jī)上蓋上的進(jìn)油口和出油口，吊E型擴(kuò)樁機(jī)時(shí)鋼纜和油管加裝擴(kuò)樁機(jī)轉(zhuǎn)向管，作業(yè)從鉆孔底部開(kāi)始第一節(jié)，每一次可同步擠擴(kuò)樁孔深度6—12米擠擴(kuò)承力錐孔、完成后用吊車提升液壓擴(kuò)樁機(jī)，地面人員隨時(shí)拆卸提升時(shí)露出地面以上的擴(kuò)樁機(jī)轉(zhuǎn)向管、液壓油管巻揚(yáng)機(jī)同時(shí)緩緩回巻液壓油管，擴(kuò)樁機(jī)再次作業(yè)。
本發(fā)明將目前工程中推廣使用著的灌注樁技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用到600mm以上的樁基工程中，為高層建筑工程和高速公路橋梁樁基工程提供新樁型和新的施工技術(shù)方法。其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在
1、 本發(fā)明優(yōu)化摩阻力灌注樁型是由本發(fā)明人同時(shí)申請(qǐng)的有擴(kuò)樁機(jī)的工程車實(shí)施施工作業(yè)。擴(kuò)樁工程車把液壓擴(kuò)樁機(jī)與運(yùn)輸工具、起重機(jī)、液壓動(dòng)力制造和輸送系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成一臺(tái)整體施工設(shè)備，減少了運(yùn)輸費(fèi)用和施工準(zhǔn)備時(shí)間，同時(shí)為施工企業(yè)節(jié)省了設(shè)備裝運(yùn)弗用、作業(yè)時(shí)的起吊設(shè)備租用弗用，省去擴(kuò)樁機(jī)的專用運(yùn)輸弗，節(jié)省施工投資30%_40%。擴(kuò)樁工程車采用大馬力四軸汽車底盤(pán)作為運(yùn)輸工具，適應(yīng)樁基工程野外作業(yè)的需要，適應(yīng)于高速公路大橋樁基工程的施工現(xiàn)場(chǎng)條件。起重機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)和起重吊臂可以保證液壓擴(kuò)樁機(jī)在工作中靈活地垂直升降和水平36(T轉(zhuǎn)向，供液壓擴(kuò)樁機(jī)油缸的高壓油管是用巻揚(yáng)機(jī)滾筒來(lái)控制升降收放的，可保證油管與起重機(jī)吊著的液壓擴(kuò)樁機(jī)升降同步。
2、 本發(fā)明方法使灌注樁身結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的變化、隨之改變了樁的受力條件、提高了單樁承載力。用液壓多缸同步擴(kuò)樁機(jī)(本發(fā)明人的另一專利申請(qǐng))上的擴(kuò)樁錐在鉆孔灌法樁孔壁上進(jìn)行了水平橫向推擠、液壓擴(kuò)樁錐體收回后使樁孔壁上增加了許多徑向外延、規(guī)則的矩形凹孔。自下而上地把圓柱體型鉆孔與矩形承力錐孔澆灌注入混凝土即成為優(yōu)化摩擦力鉆孔灌注樁型。使原來(lái)圓柱體的樁身周圍增加了許多徑向凸出的矩形承力錐而增加了樁周身表面面積和承力錐底部的端承面積，從而提高了樁身摩阻力，更重要的是凸錐周圍土體被徑向擠壓過(guò)而提高密實(shí)度，因而垂直于樁身的摩阻力得到明顯提高。
3、 這些混凝土承力錐體與樁身是用同等材料結(jié)構(gòu)同時(shí)澆灌而成、即增加了混凝土承力錐體側(cè)面的摩擦面積又增加了底部的端承面積。同原來(lái)的圓柱型樁相比優(yōu)化摩擦力鉆孔灌注樁型同等樁長(zhǎng)同等樁徑情況下，增加了 40%的樁身表面摩擦面積、增加了大于樁端承面積五倍以上承力錐底部端承面積，因此單樁提高了 40%的樁身表面摩擦力，提高了五倍以上的端承力，每立方米混凝土完成的單樁承載力提高一倍以上，提高了樁的抗拔性能。同等樁長(zhǎng)、樁徑的單樁承載力可節(jié)省50%以上的樁身結(jié)構(gòu)材料，樁基工程投資可節(jié)省40%以上，是普通圓樁體鉆孔灌注樁的替代樁型。
4、 用本發(fā)明獲得的混凝土樁體經(jīng)計(jì)算對(duì)比摩阻力指標(biāo)高于普通樁45-55%，同時(shí)這種樁型為地下樁體節(jié)省材料40-45%。因此按此樁型的摩阻力計(jì)算，即滿足了承載力要求，又節(jié)約了材料、施工成本降低，達(dá)到建設(shè)業(yè)主節(jié)省投資，施工企業(yè)提高利潤(rùn)的目的。


附圖la是灌注樁優(yōu)化摩阻力樁型A側(cè)視附圖lb是灌注樁優(yōu)化摩阻力樁型A俯視附圖2a是灌注樁優(yōu)化摩阻力樁型B側(cè)視圖；附圖2b是灌注樁優(yōu)化摩阻力樁型B俯視圖；附圖3a是灌注樁優(yōu)化摩阻力樁型C側(cè)視圖；附圖3b是灌注樁優(yōu)化摩阻力樁型C俯視附圖4是有擴(kuò)樁機(jī)的工程車進(jìn)行優(yōu)化摩阻力灌注樁型施工的示意圖；
具體實(shí)施例方式
擴(kuò)樁機(jī)制成的優(yōu)化摩阻力灌注樁型，有三種形式，其特征在于在圓柱體樁身上有凸
出的成對(duì)矩形樁錐，垂直于軸心、徑向?qū)ΨQ或交錯(cuò)分布；圖la、圖lb所示的灌注樁型A 第一種是圓柱體樁身1上有凸出的成對(duì)矩形樁錐2，每對(duì)徑向水平對(duì)稱、垂直交叉于圓心、 在樁身軸向上交錯(cuò)分布；圖2a、圖2b所示的灌注樁型B的多組矩形樁錐2的第二種是 矩形樁錐每一對(duì)的兩個(gè)樁錐在樁身1軸向上相互交錯(cuò)開(kāi)一個(gè)矩形樁的高度、分別對(duì)稱于同 一直徑，兩對(duì)垂直交叉于圓心；圖3a圖3b所示的第三種是灌注樁型C的各對(duì)矩形樁錐2 均對(duì)稱于同一直徑、每對(duì)的兩個(gè)樁錐在樁身1的軸向上相互交錯(cuò)開(kāi)一個(gè)矩形樁的高度。
優(yōu)化摩阻力灌注樁的施工方法液壓擴(kuò)樁機(jī)從車上吊放到地面上、接通液壓泵站與 擴(kuò)樁機(jī)之間的液壓油管、液壓泵鉆接通電源開(kāi)動(dòng)泵站啟動(dòng)擴(kuò)樁機(jī)檢測(cè)液壓油輸出壓力達(dá)到 正常值停機(jī)、液壓擴(kuò)樁機(jī)身上設(shè)定標(biāo)高控制線、工作人員把油管巻揚(yáng)機(jī)伸出的進(jìn)油管和回 油管穿過(guò)液壓擴(kuò)樁機(jī)轉(zhuǎn)向管(由兩個(gè)半圓形管對(duì)接而成)接到液壓擴(kuò)樁機(jī)上蓋上的進(jìn)油口 和出油口、液壓擴(kuò)樁機(jī)轉(zhuǎn)向管與液壓擴(kuò)樁機(jī)上的轉(zhuǎn)向管聯(lián)接法蘭用鏍栓聯(lián)接、此時(shí)吊車把 液壓擴(kuò)樁機(jī)對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心、液壓油管巻揚(yáng)機(jī)緩緩放油管、吊車把液壓擴(kuò)樁機(jī)緩緩放入鉆孔 中、從鉆孔底部開(kāi)始第一節(jié)(每一次可同步擠擴(kuò)樁孔深度6—12米)擠擴(kuò)承力錐 L、第一節(jié) 擠擴(kuò)承力錐孔完成后用吊車緩緩提升液壓擴(kuò)樁機(jī)，地面工作人員隨時(shí)拆卸液壓擴(kuò)樁機(jī)提升 時(shí)露出地面以上的擴(kuò)樁機(jī)轉(zhuǎn)向管、液壓油管巻揚(yáng)機(jī)在吊車提升擴(kuò)樁機(jī)時(shí)緩緩回巻液壓油 管，擴(kuò)樁機(jī)提升到第二節(jié)的設(shè)計(jì)要求高度時(shí)，人工推轉(zhuǎn)擴(kuò)樁機(jī)轉(zhuǎn)向管使液壓擴(kuò)樁機(jī)水平旋 轉(zhuǎn)方向90，再開(kāi)始進(jìn)行第二節(jié)鉆孔承力錐孔擠擴(kuò)施工、照此重復(fù)工作、至到完成一棵樁 的鉆孔承錐孔擠擴(kuò)施工，工程車將擴(kuò)樁機(jī)收起并臥式置于車體中運(yùn)載至下一孔位。采用包 括有汽車起重機(jī)和液壓擴(kuò)樁機(jī)的工程車、液壓擴(kuò)樁機(jī)數(shù)顯監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于采用液壓 擴(kuò)樁機(jī)臥裝固定于駕駛室和吊車操縱室之間的工程車，車載擴(kuò)樁機(jī)的擴(kuò)樁錐為液壓多缸同 步，高壓油路設(shè)置在高壓油管升降巻揚(yáng)滾筒中，經(jīng)安置在起重機(jī)吊臂上部或吊臂兩側(cè)的油 路行走輪、經(jīng)過(guò)起重吊臂前端的油路升降滑輪與液壓擴(kuò)樁機(jī)上的進(jìn)油口、回油口聯(lián)接，在 起重機(jī)吊臂后部?jī)蓚?cè)設(shè)有起重機(jī)吊臂起降支撐油缸、液壓泵站，車體下對(duì)稱設(shè)水平垂直液 壓支撐，車體上液壓擴(kuò)樁機(jī)兩側(cè)分別設(shè)電源控制柜和擴(kuò)樁機(jī)作業(yè)數(shù)顯監(jiān)控系統(tǒng)。施工狀態(tài) 見(jiàn)圖4，包括地面上車體和地下鉆好的樁孔l，操作工程車上起重機(jī)將液壓擴(kuò)樁機(jī)垂直吊 入灌注樁鉆孔內(nèi)最下端，由車載液壓泵站提供液壓推力，擴(kuò)樁機(jī)的多個(gè)擴(kuò)樁錐同時(shí)從樁鉆 孔底部開(kāi)始對(duì)周圍土層施加橫向擠壓力，見(jiàn)圖4中的擠擴(kuò)后的承力錐孔2，擠壓作業(yè)的技 術(shù)數(shù)據(jù)傳輸并實(shí)時(shí)顯示在起重機(jī)操作室，完成一截孔壁的擠擴(kuò)后，由起重機(jī)提升一擴(kuò)樁機(jī)身的高度，重復(fù)上述擠壓作業(yè)，直至全孔深度完成后，工程車將擴(kuò)樁機(jī)收起并臥式置于車 體中運(yùn)載至下一孔位。正常作業(yè)繼續(xù)，用其它吊車放入鋼筋籠3，接續(xù)是灌注混凝土4后 的優(yōu)化摩阻力樁體。
權(quán)利要求
1、一種優(yōu)化摩阻力灌注樁的施工方法，其特征在于采用擴(kuò)樁機(jī)臥裝固定于駕駛室和吊車操縱室之間的灌注樁液壓擴(kuò)樁工程車，液壓擴(kuò)樁機(jī)在樁孔內(nèi)制成優(yōu)化摩阻力灌注樁型；工程車將擴(kuò)樁機(jī)吊放到地面、接通液壓泵站，給油管卷?yè)P(yáng)機(jī)伸出的進(jìn)、出油管、吊擴(kuò)樁機(jī)鋼纜加裝擴(kuò)樁機(jī)轉(zhuǎn)向管，轉(zhuǎn)向管是兩個(gè)半圓形管，在油管和鋼纜的全長(zhǎng)外周對(duì)接成一個(gè)管罩，將兩油管接到液壓擴(kuò)樁機(jī)上蓋上的進(jìn)油口和出油口，作業(yè)從鉆孔底部開(kāi)始第一節(jié)擠擴(kuò)承力錐孔，每一次可同步擠擴(kuò)樁孔深度6—12米/節(jié)，一節(jié)完成后用吊車提升液壓擴(kuò)樁機(jī)，地面人員隨時(shí)拆卸提升時(shí)露出地面以上的擴(kuò)樁機(jī)轉(zhuǎn)向管、液壓油管卷?yè)P(yáng)機(jī)，同時(shí)緩緩回卷液壓油管，擴(kuò)樁機(jī)再次進(jìn)行下一節(jié)作業(yè)。
2、 一種由權(quán)利l所述方法制成的優(yōu)化摩阻力灌注樁型，采用灌注樁液壓擴(kuò)樁工程車的車載擴(kuò)樁機(jī)，其特征在于在圓柱體樁身上有凸出的徑向?qū)ΨQ矩形樁錐，垂直相交于圓心、在樁身軸向上交錯(cuò)分布；有三種形式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化摩阻力灌注樁型，其特征是第一種樁型形式圓柱體樁身上有凸出的成對(duì)矩形樁錐，各對(duì)徑向水平對(duì)稱、垂直交叉于圓心、在樁身高度上交錯(cuò)分布。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化摩阻力灌注樁型，其特征是第二種樁型形式矩形樁錐每一對(duì)的兩個(gè)樁錐在樁身軸向上相互交錯(cuò)開(kāi)一個(gè)矩形樁的高度、并對(duì)稱于同一直徑，兩對(duì)樁錐垂直交叉于圓心。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化摩阻力灌注樁型，其特征是第三種樁型形式每一對(duì)的兩個(gè)樁錐在樁身軸向上相互交錯(cuò)開(kāi)一個(gè)矩形樁的高度、各對(duì)樁錐均對(duì)稱于同一直徑。
全文摘要
優(yōu)化摩阻力灌注樁型和施工方法，包括有汽車起重機(jī)和液壓擴(kuò)樁機(jī)的工程車、液壓擴(kuò)樁機(jī)數(shù)顯系統(tǒng)，其特征在于采用液壓擴(kuò)樁機(jī)臥裝固定于駕駛室和吊車操縱室之間的工程車，車載擴(kuò)樁機(jī)的擴(kuò)樁錐為液壓多缸同步；擴(kuò)樁機(jī)制成的優(yōu)化摩阻力灌注樁型在圓柱體樁身上有多組凸出的徑向?qū)ΨQ矩形承力錐體，垂直相交于軸心、軸向高度交錯(cuò)分布；灌注樁的施工方法擴(kuò)樁機(jī)內(nèi)的多個(gè)擴(kuò)樁錐同時(shí)開(kāi)始對(duì)鉆孔周圍土層施加橫向擠壓力，重復(fù)作業(yè)至全鉆孔擠擴(kuò)樁承力錐孔完成后，工程車將擴(kuò)樁機(jī)收起并臥式置于車體中運(yùn)載至下一孔位。本發(fā)明使同等規(guī)格的樁身表面積增了45-50％，可在保證同級(jí)單樁承載力的前題下，可獲得節(jié)省材料40-45％，節(jié)省投資30％的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)E02D5/22GK101519874SQ20091001037
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者杜保亮, 杜新智 申請(qǐng)人:杜保亮;杜新智