CN111877386A

CN111877386A - 一种楔形复合桩及其施工方法

Info

Publication number: CN111877386A
Application number: CN202010599030.4A
Authority: CN
Inventors: 张超哲; 刘松玉; 谢政鑫; 刘宜昭
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2020-06-28
Filing date: 2020-06-28
Publication date: 2020-11-03

Abstract

本发明公开了一种楔形复合桩及其施工方法，该桩由楔形水泥土搅拌桩和楔形钢筋混凝土预制桩组成，其施工操作包括以下步骤：a.平整场地、双向搅拌桩机定位；b.依次进行入土、切土、喷料、搅拌和压料，进行等截面水泥土搅拌桩施工；c.提升钻杆，双向旋转叶片搅拌水泥土至地表或设计标高以上50cm；重复步骤b、c，完成等截面搅拌桩施工；d.根据楔形水泥土搅拌桩设计要求，连续变化搅拌叶片长度，重复b、c步骤；e.完成楔形水泥土搅拌桩的施工；f.在已施作的楔形搅拌桩尚未硬凝时，进行对中并采用振动沉管法施打楔形钢筋混凝土预制桩。本发明同时具备提高单桩承载力、降低负摩阻力对桩基的影响以及良好经济性的优势，具有广泛的应用前景。

Description

一种楔形复合桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑桩基础技术领域，尤其涉及一种楔形复合桩及其施工。

背景技术

在我国沿江沿海等地区广泛的分布着深厚软弱土，给工程建设带来了极大的挑战。

常见的桩基础包括钢筋混凝土预制桩、钻孔灌注桩、扩底桩以及各类复合桩等。桩基础技术的不断发展有效地缓解了这一工程难题所带来的不利影响。但由于地面堆载、地下水位下降和湿陷性黄土遇水等外在因素导致土体沉降大于桩体沉降时，桩体受到负摩阻力的影响产生下拽荷载，可能将造成桩端地基和桩身的屈服和破坏以及上部建筑物发生不均匀沉降等众多问题。如何有效地降低负摩阻力对桩体的影响成为桩基础设计和施工中需要考虑的重点问题。目前，工程中常用的解决方法主要包括涂层法、套管法、换土置换法以及隔离桩法等，虽然在一定程度上能够减小负摩阻力对桩基承载力和附加沉降的影响，但处理深度和效果有限。而楔形桩法不同于等截面桩，具有特殊的楔形界面，在竖向荷载作用下桩侧土体不仅能够提供侧摩阻力，还会受到由于楔形界面造成土体斜向挤压而形成的竖向分力，进而提高单桩的侧摩阻力。楔形桩作为刚性桩具备一定的承载力，虽然相比于传统的等截面桩解决了单位材料强度利用率低的问题，但对于深厚软弱土地基，仍然存在承载力不足的问题，需要提高桩径和桩长而导致工程造价提高。

近年来劲性复合桩作为新型复合桩得到快速发展和广泛应用，该桩将水泥土搅拌桩（柔性桩）与钢筋混凝土预制桩（刚性桩）进行有机结合，规避了刚性桩材料强度浪费和柔性桩桩身截面强度低的缺点，同时发挥预制桩高承载力和大直径搅拌桩有效提供侧摩阻力的优势，具有刚柔并济的效果，能够显著地降低工程成本。

发明内容

本发明为解决有效地降低负摩阻力对桩基承载性能影响的问题，将楔形桩和劲性复合桩的设计理念进行有机结合，兼纳楔形桩和劲性复合桩二者的双重优势，提出一种楔形复合桩及其施工方法。

一种楔形复合桩，由楔形水泥土搅拌桩和楔形钢筋混凝土预制桩组成，且楔形钢筋混凝土预制桩位于楔形水泥土搅拌桩中。

本发明进一步改进在于：所述楔形水泥土搅拌桩呈现倒锥形，上部桩径大下部小，以一定的楔形角均匀变化，由水泥土材料成桩。

本发明进一步改进在于：所述楔形钢筋混凝土预制桩上部桩径大且下部小，以一定的楔形角均匀变化，在工厂预制完成加工。

一种楔形复合桩的施工方法，该处理方法包括下列步骤：

a. 整平场地、双向搅拌桩机定位：采用设计要求对楔形水泥土搅拌桩进行布桩；起重机悬吊双向搅拌桩机桩位完成对中；

b. 等截面水泥土搅拌桩施工：启动双向搅拌桩机，钻杆在压力作用下沿导向架向下钻进，搅拌叶片依次进行切土和入土，当钻杆钻头的最下层、中间以及最上层旋转叶片分别入土后依次进行喷料、搅拌和压料；此后持续下沉并进行搅拌，直至水泥土搅拌桩设计深度；

c. 提升钻杆、搅拌：提升钻杆，正反向旋转搅拌叶片继续搅拌水泥土至地表或设计标高以上50cm；重复步骤b、c，完成等截面水泥土搅拌桩；

d. 楔形水泥土搅拌桩的施工：将搅拌叶片停留在地表，关闭喷浆装置，开启搅拌叶片伸缩开关，根据楔形搅拌桩上下桩径和设计的楔形角，计算搅拌叶片的伸长变化速率，连续变化搅拌叶片长度，重复b、c步骤，进行楔形水泥土搅拌桩的施工；

e. 完成楔形水泥土搅拌桩施工；

f. 楔形钢筋混凝土预制桩压桩施工：按照实际工程要求，加工一定楔形角、桩长、上下桩径的楔形钢筋混凝土预制桩；在已施作的楔形水泥土搅拌桩尚未硬凝时，进行对中并启动振动沉管压桩装置施打楔形钢筋混凝土预制桩至设计深度。

g. 完成楔形复合桩施工。

本发明进一步改进在于：所述搅拌叶片为可伸缩搅拌叶片。

本发明的有益效果：（1）根据不同的地层选用不同芯径比（内芯直径与外芯直径之比）、桩长和楔形角等成桩参数，能够有效提高桩体的承载力，降低负摩阻力对桩基性能的影响；

（2）楔形复合桩相比于传统楔形桩，能够提高桩间距，降低工程造价。

附图说明

图1、为楔形复合桩施工工艺流程图；

图2、为楔形复合桩示意图。

附图标记列表：

其中：1-双向搅拌桩机；2-钻杆；3-搅拌叶片；4-等截面水泥土搅拌桩；5-楔形搅拌桩；6-振动沉管压桩装置；7-楔形钢筋混凝土预制桩；8-楔形复合桩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：

一种楔形复合桩及其施工方法，如图1所示，包括下列步骤：

a. 整平场地、双向搅拌桩机1定位：采用设计要求对楔形水泥土搅拌桩进行布桩；起重机悬吊双向搅拌桩机桩位完成对中；

b. 等截面水泥土搅拌桩施工：启动双向搅拌桩机1，将搅拌叶片3伸长为800mm（楔形水泥土搅拌桩下部常用直径为800~1200mm，此实施例选用800mm桩径），钻杆在压力作用下沿导向架向下钻进，搅拌叶片依次进行切土和入土，当钻杆钻头的最下层、中间以及最上层旋转叶片分别入土后依次进行喷料、搅拌和压料；此后持续下沉并进行搅拌，直至水泥土搅拌桩设计深度；

c. 提升钻杆、搅拌：提升钻杆2，正反向旋转叶片3继续搅拌水泥土至地表或设计标高以上50cm；重复步骤b、c，完成等截面水泥土搅拌桩；

d. 楔形水泥土搅拌桩的施工：将搅拌叶片3停留在地表，关闭喷浆装置，开启搅拌叶片伸缩开关，将搅拌叶片3伸长至1200mm（楔形水泥土搅拌桩上部常用直径为1200~1600mm，此实施例选用1200mm桩径），根据楔形搅拌桩上下桩径和设计的楔形角，计算搅拌叶片3的伸长变化速率，连续变化搅拌叶片长度，重复b、c步骤，进行楔形水泥土搅拌桩5的施工；

e. 完成楔形水泥土搅拌桩5施工；

f. 楔形钢筋混凝土预制桩7压桩施工：在已施作的楔形水泥土搅拌桩尚未硬凝时，进行对中并启动振动沉管压桩装置施打楔形钢筋混凝土预制桩至设计深度（楔形预制桩可选用管桩，上下桩径常用为300~1000mm，此实施例选用上下桩径分别为800mm和400mm）。

实施例2：

一种楔形复合桩及其施工方法，如图1所示，包括下列步骤：

c. 提升钻杆、搅拌：提升钻杆2，正反向旋转叶片继续搅拌水泥土至地表或设计标高以上50cm；重复步骤b、c，完成等截面水泥土搅拌桩；

d. 楔形水泥土搅拌桩的施工：将搅拌叶片3停留在地表，关闭喷浆装置，开启搅拌叶片伸缩开关，将搅拌叶片伸长至1400mm（楔形水泥土搅拌桩上部常用直径为1200~1600mm，此实施例选用1400mm桩径），根据楔形搅拌桩上下桩径和设计的楔形角，计算搅拌叶片的伸长变化速率，连续变化搅拌叶片长度，重复b、c步骤，进行楔形水泥土搅拌桩的施工；

e. 完成楔形水泥土搅拌桩5施工；

f. 楔形钢筋混凝土预制桩7压桩施工：在已施作的楔形水泥土搅拌桩尚未硬凝时，进行对中并启动振动沉管压桩装置施打楔形钢筋混凝土预制桩至设计深度（楔形预制桩可选用管桩，上下桩径常用为300~1000mm，此实施例选用上下桩径分别为900mm和400mm）。

实施例3：

一种楔形复合桩及其施工方法，如图1所示，包括下列步骤：

b. 等截面水泥土搅拌桩施工：启动双向搅拌桩机，将搅拌叶片伸长为800mm（楔形水泥土搅拌桩下部常用直径为800~1200mm，此实施例选用800mm桩径），钻杆在压力作用下沿导向架向下钻进，搅拌叶片依次进行切土和入土，当钻杆钻头的最下层、中间以及最上层旋转叶片分别入土后依次进行喷料、搅拌和压料；此后持续下沉并进行搅拌，直至水泥土搅拌桩设计深度；

c. 提升钻杆、搅拌：提升钻杆，正反向旋转叶片继续搅拌水泥土至地表或设计标高以上50cm；重复步骤b、c，完成等截面水泥土搅拌桩；

d. 楔形水泥土搅拌桩的施工：将搅拌叶片停留在地表，关闭喷浆装置，开启搅拌叶片伸缩开关，将搅拌叶片伸长至1600mm（楔形水泥土搅拌桩上部常用直径为1200~1600mm，此实施例选用1600mm桩径），根据楔形搅拌桩上下桩径和设计的楔形角，计算搅拌叶片的伸长变化速率，连续变化搅拌叶片长度，重复b、c步骤，进行楔形水泥土搅拌桩的施工；

e. 完成楔形水泥土搅拌桩5施工；

f. 楔形钢筋混凝土预制桩7压桩施工：在已施作的楔形水泥土搅拌桩尚未硬凝时，进行对中并启动振动沉管压桩装置施打楔形钢筋混凝土预制桩至设计深度（楔形预制桩可选用管桩，上下桩径常用为300~1000mm，此实施例选用上下桩径分别为1000mm和500mm）。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims

1.一种楔形复合桩，其特征在于，由楔形水泥土搅拌桩（5）和楔形钢筋混凝土预制桩（7）组成，且楔形钢筋混凝土预制桩（7）位于楔形水泥土搅拌桩（5）中。

2.根据权利要求1所述的一种楔形复合桩，其特征在于，所述楔形水泥土搅拌桩（5）呈现倒锥形，上部桩径大下部小，以一定的楔形角均匀变化，由水泥土材料成桩。

3.根据权利要求1所述的一种楔形复合桩，其特征在于，所述楔形钢筋混凝土预制桩（7）上部桩径大且下部小，以一定的楔形角均匀变化，在工厂预制完成加工。

4.一种楔形复合桩的施工方法，其特征在于，该处理方法包括下列步骤：

a. 整平场地、双向搅拌桩机定位：采用设计要求对楔形水泥土搅拌桩（5）进行布桩；起重机悬吊双向搅拌桩机桩位完成对中；

b. 等截面水泥土搅拌桩施工：启动双向搅拌桩机（1），钻杆（2）在压力作用下沿导向架向下钻进，搅拌叶片（3）依次进行切土和入土，当钻杆钻头的最下层、中间以及最上层旋转叶片分别入土后依次进行喷料、搅拌和压料；此后持续下沉并进行搅拌，直至水泥土搅拌桩设计深度；

c. 提升钻杆、搅拌：提升钻杆（2），正反向旋转搅拌叶片（3）继续搅拌水泥土至地表或设计标高以上50cm；重复步骤b、c，完成等截面水泥土搅拌桩（4）；

d. 楔形水泥土搅拌桩的施工：将搅拌叶片（3）停留在地表，关闭喷浆装置，开启搅拌叶片伸缩开关，根据楔形搅拌桩上下桩径和设计的楔形角，计算搅拌叶片的伸长变化速率，连续变化搅拌叶片长度，重复b、c步骤，进行楔形水泥土搅拌桩（5）的施工；

e. 完成楔形水泥土搅拌桩（5）施工；

f. 楔形钢筋混凝土预制桩压桩施工：按照实际工程要求，加工一定楔形角、桩长、上下桩径的楔形钢筋混凝土预制桩（7）；在已施作的楔形水泥土搅拌桩尚未硬凝时，进行对中并启动振动沉管压桩装置（6）施打楔形钢筋混凝土预制桩（7）至设计深度;

g. 完成楔形复合桩（8）施工。

5.根据权利要求4所述的楔形复合桩的施工方法，其特征在于，所述搅拌叶片（3）为可伸缩搅拌叶片。