專(zhuān)利名稱(chēng)：夯擴(kuò)擠密樁復(fù)合地基施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑施工領(lǐng)域，涉及地基施工技術(shù)。
復(fù)合地基是指經(jīng)處理后的天然土體與其中所設(shè)置的加筋體共同作用所構(gòu)成的地基。目前國(guó)內(nèi)外復(fù)合地基施工方法采用鉆孔夯擴(kuò)樁技術(shù)。使用的設(shè)備是長(zhǎng)螺旋鉆，夯實(shí)機(jī)械是改進(jìn)的烏卡斯沖擊鉆機(jī)。這種方法的工藝步驟是鉆孔--投料--夯實(shí)--投料--夯實(shí)直至成樁。其缺點(diǎn)是不適用于在有水地層施工；夯擊能量小；孔壁易坍塌。
目前國(guó)內(nèi)外的內(nèi)夯擴(kuò)灌注樁技術(shù)是一種樁基礎(chǔ)型式，而不是復(fù)合地基，其施工的基本步驟是將樁管打入預(yù)定深度--投料--夯擴(kuò)樁端大頭--放置鋼筋籠--投入混凝土料--拔管成樁。這種方法又分為兩種型式1、“雙套管打入式”，采用帶有芯軸的樁管施工。例如(1)美國(guó)西方基礎(chǔ)公司的西方擴(kuò)底樁(Western Pedestal pile)。其工藝步驟是放預(yù)制混凝土樁尖--打入樁管及芯軸--灌注擴(kuò)大頭處的混凝土--使用芯軸夯擴(kuò)形成擴(kuò)大頭--拔出芯軸放置鋼筋籠--投入混凝土料--拔管成樁。
(2)瑞士得爾塔樁(Delta pile)。其施工步驟是放預(yù)制混凝土樁尖--打入樁管及芯軸--灌注擴(kuò)大頭處的混凝土--夯擴(kuò)形成擴(kuò)大頭--投入混凝土料--搗實(shí)樁身混凝土成樁(3)我國(guó)江浙一帶的雙套管夯擴(kuò)樁。施工步驟是放干硬性混凝土--將內(nèi)外管錘擊至預(yù)定深度--抽出內(nèi)管，灌入部分混凝土--放入內(nèi)管稍提外管并錘擊--內(nèi)外管沉入設(shè)計(jì)深度--拔出內(nèi)管灌注樁身混凝土--拔出外管成樁。
上述三種工藝方法的共同缺點(diǎn)是遇到硬夾層樁管難沉入；遇承壓水層成樁困難；錘擊沉管噪音大；樁間土未擠密；樁身混凝土不密實(shí)；拔管過(guò)快會(huì)產(chǎn)生斷樁縮頸問(wèn)題；施工效率低。
2、福蘭克樁(Franki pile)。其施工步驟是放碎石或干硬性混凝土--采用管內(nèi)帶錐尖的落錘夯擊將樁管沉至預(yù)定深度--加料夯擴(kuò)形成擴(kuò)大頭--放鋼筋籠灌注混凝土--拔管成樁。其缺點(diǎn)是施工設(shè)備復(fù)雜，無(wú)定型產(chǎn)品；沉管速度慢；施工時(shí)需要兩種錘；卡料卡錘嚴(yán)重；效率低。該方法應(yīng)用很少。
本發(fā)明的目的是提供一種用于加固含水飽和軟土地基的施工方法，使用本方法能形成葫蘆形樁體，擠密樁間土形成復(fù)合地基。同時(shí)達(dá)到節(jié)省施工機(jī)械，降低施工成本，提高工作效率，降低噪音和泥水污染的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是夯擴(kuò)擠密樁復(fù)合地基施工方法，其特征在于，步驟①放預(yù)制樁尖，通過(guò)樁管對(duì)樁尖施加靜壓力；步驟②夯擊樁尖跟管沉管，直到預(yù)定的深度；步驟③投料，樁體材料可以采用水泥混合土、水泥碎石土、水泥磚渣土、素混凝土等，經(jīng)攪拌，控制含水量以混合料干硬性至可塑性為宜；步驟④拔管到預(yù)定高度，拔管的高度應(yīng)等于或者小于管內(nèi)投料高度；步驟⑤跟管夯擴(kuò)到預(yù)定深度，跟管深度的計(jì)算方法為hd=hu-h，每次夯擴(kuò)后，樁頂上升最大高度可以由下面公式計(jì)算，h=λc·d2/D2·H，式中d為樁管內(nèi)徑，λc為夯實(shí)系數(shù)，D為設(shè)計(jì)成樁直徑，H為管內(nèi)投料高度，h為管底上升最大高度，它等于拔管高度hu減去跟管深度hd；步驟⑥重復(fù)③④⑤步驟直至成樁。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、適用于在含水飽和軟土層不降水施工，從而縮短工期，降低造價(jià)。
2、樁體材料來(lái)源廣泛，可就地取材，大大降低材料成本。
3、樁體完整性好，密實(shí)度高，杜絕斷樁縮頸、夾泥浸水的可能性。
4、夯擴(kuò)使樁端以及樁身形成串狀葫蘆形，大大提高樁的端承力、側(cè)摩阻力和復(fù)合地基的均勻性。
5、擠密了樁間土，大幅度提高樁間土的承載力，對(duì)松散砂層可消除液化。
6、跟管夯擴(kuò)保證夯錘落點(diǎn)準(zhǔn)確，不會(huì)因撞擊孔壁而產(chǎn)生掉土，保證樁身不夾泥。
7、夯擊落距可調(diào)，夯擊能量大，預(yù)制樁尖可以穿透堅(jiān)硬土層。如果使用震動(dòng)錘則可以穿透深厚堅(jiān)硬土層。
8、本發(fā)明施工形成的復(fù)合地基承載能力大幅度提高，fsp可達(dá)到180--550Kpa，均勻性好，控制沉降效果好。
9、采用地面加料方式，節(jié)省設(shè)備和勞力，提高施工效率。
10、無(wú)泥漿污染，無(wú)噪音擾民，振動(dòng)的影響范圍小。
下面對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明采用的施工設(shè)備可以采用國(guó)內(nèi)已有的沉管打樁機(jī)、與之配套的卷?yè)P(yáng)機(jī)和15--20KN的平底重錘。這些設(shè)備為國(guó)內(nèi)外通用的施工設(shè)備。
沉管技術(shù)采用靜壓預(yù)制樁尖，邊夯擊，邊沉管，這樣既可保證地下水不進(jìn)入管內(nèi)，又可保證樁管順利快速地沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高；既保證了沉管擠密樁間土的效果，又避免了振動(dòng)沉管和錘擊沉管所產(chǎn)生的噪聲影響，同時(shí)也大大增加了沉管穿透硬夾層的能力，實(shí)現(xiàn)了在不降水條件下進(jìn)行夯擴(kuò)施工的基本條件。對(duì)樁管的靜壓力來(lái)自卷?yè)P(yáng)機(jī)，通過(guò)鋼絲繩將打樁機(jī)的自重加到樁管上形成靜壓力。夯擊的錘頭在樁管的內(nèi)部夯擊。在錘頭夯擊樁尖使其下移的同時(shí)，樁管也隨著向下移動(dòng)，形成跟管沉管。
樁體材料具有廣泛的可選性，由于復(fù)合地基中豎向設(shè)置的樁體是以軸心受壓為主，因此樁身材料及其強(qiáng)度可以通過(guò)調(diào)整混合料的配比來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般多層建筑可以采用水泥混合土包括水泥碎石土和水泥磚渣土；對(duì)于高層建筑可以采用素混凝土?；旌狭现苽涞姆椒梢允褂脭嚢铏C(jī)攪拌，也可以用裝載機(jī)拌合，控制含水量以混合料干硬性至可塑性為宜。每次加料的數(shù)量是預(yù)先確定的，即預(yù)先確定好每次管內(nèi)投料的高度H。
加料后需要將樁管向上拔起一定高度，以便夯擴(kuò)時(shí)混合料向外膨脹形成預(yù)定直徑的葫蘆形狀將樁外的土擠密。拔管的高度應(yīng)等于或者略小于管內(nèi)投料高度H。為保證不進(jìn)水，拔管的高度最好小于管內(nèi)投料高度，在樁管內(nèi)留一些混合料。
跟管夯擴(kuò)技術(shù)是在有水地層中保證夯擴(kuò)樁質(zhì)量的關(guān)鍵操作技術(shù)。為了防止樁管外部的水土進(jìn)入樁身內(nèi)部，施工中往往在拔管時(shí)在樁管內(nèi)留一部分混合料，這時(shí)管內(nèi)混合料頂面標(biāo)高高于管底標(biāo)高，夯擴(kuò)時(shí)應(yīng)收緊沉管卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩，使樁管在夯擴(kuò)時(shí)不下沉，僅僅管內(nèi)的混合料被夯下；當(dāng)混合料剛好打出管口后，應(yīng)放松沉管卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩，保證樁管隨混合料邊夯邊沉。這樣可以有效地防止外部水土進(jìn)入樁管。
跟管深度的計(jì)算方法為hd=hu-h，每次夯擴(kuò)后，樁頂上升最大高度可以由下面公式計(jì)算，h=λc·d2/D2·H，式中d為樁管內(nèi)徑，λc為夯實(shí)系數(shù)，D為設(shè)計(jì)成樁直徑，H為管內(nèi)投料高度，h為樁頂上升最大高度，它等于拔管高度hu減去跟管深度hd。
式中λc一般按下面表1取值
表2設(shè)計(jì)成樁直徑取值表。
沉管內(nèi)徑d一般取0.35；0.40；0.45米。每次投料夯擴(kuò)后，樁頂上升的高度h等于拔管高度hu減去跟管深度hd，重復(fù)本發(fā)明③④⑤步驟直至樁身達(dá)到設(shè)計(jì)高度為止。
目前國(guó)內(nèi)外用于地基施工的樁管都是普通鋼管，向樁管中投料時(shí)只能從樁管的上端口投入。本發(fā)明如果使用一般的樁管施工，由于樁管上端口不斷升高，給投料造成越來(lái)越大的困難，需要很多輔助設(shè)備和勞力完成投料。當(dāng)樁管升至很高的高度時(shí)，向管內(nèi)投料很難進(jìn)行。同時(shí)造成很的低施工效率。
本發(fā)明使用了一種適合進(jìn)行夯擴(kuò)擠密樁施工的專(zhuān)用樁管，以減少輔助施工設(shè)備，節(jié)省勞力，提高工效。這種樁管的特點(diǎn)是在樁管上沿長(zhǎng)度方向排列著若干個(gè)加料口，相鄰兩個(gè)加料口間的距離大致相同，加料口處有通過(guò)鉸鏈與樁管連接的活門(mén)，其形狀和加料口的形狀相同，其曲率與樁管的曲率相同，活門(mén)和樁管的對(duì)應(yīng)位置有鎖定機(jī)構(gòu)，活門(mén)封閉加料口之后，鎖定機(jī)構(gòu)可以將活門(mén)鎖定。這種樁管的優(yōu)點(diǎn)是施工中向樁管內(nèi)投料方便，不論樁管上端上升多高，總能找到適當(dāng)?shù)募恿峡诒ＷC地面加料順利進(jìn)行，節(jié)省了很多輔助設(shè)備和勞力，大大提高了工作效率。這種樁管也可以用在其他的場(chǎng)合，本發(fā)明的申請(qǐng)人已經(jīng)將該樁管申請(qǐng)了名稱(chēng)為“一種用于夯擴(kuò)擠密樁施工的樁管”的實(shí)用新型專(zhuān)利，更詳細(xì)的資料可參見(jiàn)該專(zhuān)利申請(qǐng)文件。
實(shí)施例。下面給出按本發(fā)明方法在不同土質(zhì)施工的實(shí)例。由于施工的步驟均與上面所說(shuō)的相同，不再重復(fù)敘述，以列表的形式給出有關(guān)的設(shè)計(jì)和施工數(shù)據(jù)。
表3夯擴(kuò)樁施工實(shí)施例設(shè)計(jì)參數(shù)表。<
上述參數(shù)均按照建筑行業(yè)通用的方法進(jìn)行計(jì)算。按本發(fā)明方法實(shí)際施工時(shí)有關(guān)參數(shù)列在下表。
表4夯擴(kuò)樁施工實(shí)施例施工參數(shù)表。

上述實(shí)施例均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
權(quán)利要求
1.夯擴(kuò)擠密樁復(fù)合地基施工方法，其特征在于，步驟①放預(yù)制樁尖，通過(guò)樁管對(duì)樁尖施加靜壓力；步驟②夯擊樁尖跟管沉管，直到預(yù)定的深度；步驟③投料，樁體材料可以采用水泥混合土、水泥碎石土、水泥磚渣土、素混凝土等，經(jīng)攪拌，控制含水量以混合料干硬性至可塑性為宜；步驟④拔管到預(yù)定高度，拔管的高度應(yīng)等于或者小于管內(nèi)投料高度；步驟⑤跟管夯擴(kuò)到預(yù)定深度，跟管深度的計(jì)算方法為hd=hu-h，每次夯擴(kuò)后，樁頂上升最大高度可以由下面公式計(jì)算，h=λc·d2/D2·H，式中d為樁管內(nèi)徑，λc為夯實(shí)系數(shù)，D為設(shè)計(jì)成樁直徑，H為管內(nèi)投料高度，h為管底上升最大高度，它等于拔管高度hu減去跟管深度hd；步驟⑥重復(fù)③④⑤步驟直至成樁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于，使用專(zhuān)用的樁管進(jìn)行施工，此種用于夯擴(kuò)樁施工的樁管，沿樁管長(zhǎng)度方向排列著若干個(gè)加料口，相鄰兩個(gè)加料口間的距離大致相同，加料口處有通過(guò)鉸鏈與樁管連接的活門(mén)，其形狀和加料口的形狀相同，其曲率與樁管曲率相同，活門(mén)和樁管的對(duì)應(yīng)位置有鎖定機(jī)構(gòu)，活門(mén)封閉加料口之后，鎖定機(jī)構(gòu)可以將活門(mén)鎖定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，在跟管夯擴(kuò)工序，當(dāng)混合料高于管底時(shí)夯擴(kuò)時(shí)不跟管；當(dāng)把混合料打出管口后再跟管夯擴(kuò)。
全文摘要
夯擴(kuò)擠密樁復(fù)合地基施工方法,其施工步驟是:①放預(yù)制樁尖,對(duì)樁尖施加靜壓力－②夯擊樁尖跟管沉管－③投料－④拔管到預(yù)定高度－⑤跟管夯擴(kuò)到預(yù)定深度－⑥重復(fù)③④⑤步驟直至成樁。使用本方法能形成串狀葫蘆形樁體,擠密樁間土形成復(fù)合地基。本方法具有節(jié)省施工機(jī)械,降低施工成本,提高工作效率,降低噪音和泥水污染,消納渣土保持環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D5/38GK1209489SQ9711523
公開(kāi)日1999年3月3日 申請(qǐng)日期1997年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月22日
發(fā)明者劉煥存 申請(qǐng)人:中航勘察設(shè)計(jì)研究院