專利名稱：載體樁的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑基礎(chǔ)施工領(lǐng)域內(nèi)擴(kuò)底灌注樁中一種載體樁的施工方法。
背景技術(shù)：
就地灌注混凝土樁是建筑基礎(chǔ)混凝土樁的施工方法之一，其施工方法種類繁多，針 對(duì)不同的地層條件有不同的施工設(shè)備和施工工藝，其中樁身的成孔方式有鉆孔、沖孔、 挖孔、螺旋成孔和沉管成孔等多種。
為了增加樁端承載力，常在灌注樁的樁端擴(kuò)底形成擴(kuò)大頭，稱為擴(kuò)底灌注樁。擴(kuò)底 方式也有鉆擴(kuò)、爆擴(kuò)、壓擴(kuò)、夯擴(kuò)、注擴(kuò)及挖擴(kuò)等多種類型。
目前在擴(kuò)底灌注樁樁端擴(kuò)大頭施工中主要是控制擴(kuò)大頭的混凝土體積或擴(kuò)底面積， 目的是增加一定的端承面積以提高樁端承載力，但對(duì)樁端下擴(kuò)大頭的貫入度并無(wú)要求， 因此樁的承載力提高幅度不大，且擴(kuò)大頭的用材與樁身材料相同，不能物盡其用。
為了更大幅度地提高單樁承載力，目前已發(fā)展了一種新的樁型——載體樁，是一種 由混凝土樁身和樁端載體兩部分構(gòu)成的樁，其樁長(zhǎng)包括混凝土樁身長(zhǎng)度和載體高度。其 中的樁端載體是由夯實(shí)混凝土 (干硬性混凝土)、夯實(shí)填充料(為擠密樁端地基土體而夯 入的包括碎磚、碎混凝土塊、水泥拌合料、碎石、卵石及礦碴等材料)和擠密土體三部 分構(gòu)成的一種樁端承載體。與一般擴(kuò)底灌注樁中樁端擴(kuò)大頭施工的控制指標(biāo)不同，載體 樁施工中主要控制夯實(shí)填充料時(shí)載體的貫入度，貫入度的不同將直接影響到樁的承載力 和樁的變形。
由于樁端載體由壓縮模量逐漸降低的三部分構(gòu)成，其樁端應(yīng)力經(jīng)由夯實(shí)混凝土、夯 實(shí)填充料擴(kuò)大頭和擠密土體由大至小逐漸擴(kuò)散，至下部地基土內(nèi)時(shí)已經(jīng)降得較低。因此 不僅樁端受力合理、物盡其用，而且可在一些常規(guī)樁基不宜選作樁端持力層的地層內(nèi)作 載體樁的持力層，從而可以減短樁長(zhǎng)，節(jié)省樁基成本，同時(shí)因樁端下有經(jīng)強(qiáng)力夯擊形成
的較大載體，故其單樁承載力高，最適合于復(fù)合地基中素混凝土剛性樁(CFG樁)和碎 石樁加強(qiáng)體的施工，也可進(jìn)行鋼筋混凝土樁施工，因此具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
載體樁的施工過程分為三步，即樁孔施工、載體施工和樁身施工。其中載體和樁身 的施工方法大致相同，而樁孔的成孔方式不同便形成了不同的施工方法。
專利(申請(qǐng))號(hào)為98101041.5、 98101332.5、 99100566.X和00106288.3等中國(guó)專利
文獻(xiàn)分別都披露了有關(guān)復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工法。其工法的成孔工藝為由管內(nèi)細(xì)長(zhǎng)夯錘夯 出管底一定深度后壓入樁管，不斷重復(fù)此過程，在達(dá)到設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行載體和樁身混凝 土施工。由于在樁孔施工中其夯錘直接與土層接觸，在遇到濕而粘的土層時(shí)，土常粘附 在夯錘表面，不僅拔錘困難，而且夯擊時(shí)不能達(dá)到自由落錘，使錘擊力大為減弱，沉管 速度較低，并且泥土?xí)墓軆?nèi)向外飛濺，影響周圍環(huán)境；在地下水透水性較好的地層內(nèi) 施工時(shí)，夯錘直接夯擊孔內(nèi)水體，水錘效應(yīng)將使錘擊力大大減弱，難以成孔，水也會(huì)從 管內(nèi)飛濺出來(lái)。在設(shè)計(jì)深度內(nèi)遇到硬地層時(shí)，將難以甚至不能沉管。此外，由于該施工 法屬于擠密成孔法，在擠土效應(yīng)嚴(yán)重的地層內(nèi)施工時(shí)，地面產(chǎn)生隆起，會(huì)出現(xiàn)斷樁、縮 頸和吊腳等嚴(yán)重質(zhì)量問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，本發(fā)明將提供一種新的載體樁的施工方法，使其能在多種不同地層 中施工，并具有噪音小、沉管能力強(qiáng)、適應(yīng)土層廣、樁身質(zhì)量好、樁的承載力高及可消 納部分固體建筑垃圾等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于復(fù)合地基中素混凝土剛性樁和碎石樁的施工， 也可用于鋼筋混凝土樁的施工。
本發(fā)明的載體樁施工方法，是在樁位處采用單管內(nèi)夯擊方式成孔至設(shè)計(jì)深度后，在 所成樁孔內(nèi)填入固體填充料并夯擊形成擴(kuò)大頭載體和密實(shí)樁身混凝土，其中采用由包括 一根底端封閉并經(jīng)連接結(jié)構(gòu)在底端外連接有成孔結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)夯管和內(nèi)夯錘(如目前 3500 5000kg的內(nèi)夯錘)在內(nèi)的成孔結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通過內(nèi)夯錘在內(nèi)夯管的封閉底端部的夯 擊力將成孔結(jié)構(gòu)單元分步或直接夯入土內(nèi)，直至使夯管沉入土層至設(shè)計(jì)深度，然后在所 成樁孔內(nèi)進(jìn)行載體施工和密實(shí)樁身混凝土。
上述施工方法在樁孔施工時(shí)將取土器直接夯入土內(nèi)，夯入過程中針對(duì)所遇到的地層 情況，可以分別采取相應(yīng)的方式處理，B卩，在硬土層內(nèi)可以采用取土方式成孔，在非硬 土層內(nèi)則可以采用擠密方式成孔。
當(dāng)遇到硬土層采用取土方式成孔時(shí)，上述所說的連接于底端封閉的內(nèi)夯管端部的該 成孔結(jié)構(gòu)單元可以為取土器結(jié)構(gòu)，如目前己有使用的各種形式的取土器。通過內(nèi)夯錘在 內(nèi)夯管的封閉底端部的夯擊力將取土器夯入土層內(nèi)，然后將取土器提出樁位并清除其內(nèi) 部的土后，重新置入原樁孔繼續(xù)夯擊，重復(fù)此操作直至使取土器沉入土層至設(shè)計(jì)深度。
如果成孔的地層無(wú)硬土層，則上述所說的連接于底端封閉的內(nèi)夯管端部的該成孔結(jié) 構(gòu)單元可以為上述的取土器，或者是尖形夯頭或平底夯頭，通過內(nèi)夯錘在內(nèi)夯管的封閉 底端部的夯擊力使夯管沉入土層至設(shè)計(jì)深度。
根據(jù)施工工地地層的具體情況，上述針對(duì)硬土層的取土成孔和非硬土層內(nèi)的擠密成
孔兩種施工方式，既可以分別單獨(dú)使用，也可以交替或混合使用。例如，在擠土效應(yīng)嚴(yán) 重的地層內(nèi)可全部或部分采用取土方式成孔。
為進(jìn)一步提高本發(fā)明上述施工方法的適用范圍和靈活性，所說的該底端封閉的內(nèi)夯 管可以采用由至少兩個(gè)管段結(jié)構(gòu)以連接結(jié)構(gòu)相互連接的組合式夯管，根據(jù)施工需要調(diào)節(jié) 長(zhǎng)度和/或與適當(dāng)?shù)呐浜辖Y(jié)構(gòu)件連接。
本發(fā)明上述施工法的成孔方式，適用于在成孔后孔壁能保持自立或在釆取簡(jiǎn)單措施 后孔壁能保持自立的地層內(nèi)施工。自然界中的大部分粘性土在淺部直徑不大的圓形孔中 孔壁一般能保持自立；對(duì)于砂性土和碎石類土經(jīng)擠密成孔后因在孔周形成一定厚度的硬 殼層，孔壁一般也能保持自立；如孔壁仍難以保持自立，則可以采取在所成的孔中回填 粘性土后再按目前的擠密方式擠壓成孔，使在孔壁形成一定厚度的粘性土硬殼層護(hù)壁。 對(duì)于在地下水很豐富的砂層內(nèi)或其它成孔后孔壁不能保持自立的地層內(nèi)成樁時(shí)，可采用 如公開號(hào)CN 1912255A所報(bào)道的有樁管護(hù)壁的雙管內(nèi)擊式施工法施工，或是將上述組合 式夯管的封閉端拆除后，將夯管沉入至設(shè)計(jì)深度作為護(hù)壁。
在上述以夯錘在夯管內(nèi)夯擊其底部的沉管過程中，為避免夯錘直接夯擊其封閉底端 時(shí)所帶來(lái)的不利，并減少管端構(gòu)件內(nèi)的夯擊應(yīng)力和噪音，可以在夯管內(nèi)預(yù)先裝入一些包 括粗砂、碎石等形式的固體填充物后，再用內(nèi)夯錘進(jìn)行夯擊。
以上述方式形成所需的樁孔后，即可在樁孔內(nèi)按目前已有使用和/或報(bào)道的方式進(jìn)行 載體施工和密實(shí)樁身混凝土。例如，可以采用如在具體實(shí)例中所提供的方式，在所說的 已成樁孔內(nèi)投入相應(yīng)的固體填充料，并將夯管下端的取土器或尖形夯頭換成平底夯頭進(jìn) 行夯擊，至達(dá)到要求的貫入度，形成擴(kuò)大頭載體，然后繼續(xù)用平底夯頭壓在樁料上進(jìn)行 夯擊使樁身密實(shí)。
在進(jìn)行樁身混凝土施工時(shí)，可用平底夯頭直接壓在混凝土上進(jìn)行夯擊，使樁身混凝 土密實(shí)和增大充盈量，因而樁身質(zhì)量好、強(qiáng)度高，樁側(cè)摩阻力大，單樁承載力高。
由此可以理解，與目前已有報(bào)道的復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工法相比，本發(fā)明上述施工法 的優(yōu)越性是顯而易見的。首先，在目前的復(fù)合載體夯擴(kuò)樁法施工中，因夯錘直接夯擊土 層，特別是對(duì)于濕而粘的土層，土粘附在夯錘表面，既增加了拔錘時(shí)的阻力，又減弱了 落錘時(shí)的夯擊能量，錘擊時(shí)管內(nèi)土向外飛濺嚴(yán)重，使工作環(huán)境條件惡化，也不利于環(huán)保 要求。本發(fā)明施工方法中的夯錘則是在底端封閉的夯管內(nèi)夯擊，夯錘不直接接觸土層而 不會(huì)沾土，因而對(duì)于一定落高，夯擊能量紿終保持不變，拔錘力也不增大，管底土不會(huì) 濺出管外而影響環(huán)境。此外，復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工法因其夯擊時(shí)水錘效應(yīng)嚴(yán)重，使夯擊 力大為減弱，成孔困難，而且管內(nèi)水向外飛濺嚴(yán)重，也不適宜在水下碎石層內(nèi)施工。本施工法中夯錘不直接夯擊水，因而不會(huì)產(chǎn)生水錘效應(yīng)，在水下照樣可以成孔，孔內(nèi)水也 不會(huì)飛濺出來(lái)。其次，目前的復(fù)合載體夯擴(kuò)樁法施工只能采用夯入與壓管交替方式進(jìn)行， 施工方式單一，適用土層有局限性，遇硬土層時(shí)沉管速度慢甚至難以成孔。為此，常需 要采用長(zhǎng)螺旋鉆或機(jī)械洛陽(yáng)鏟預(yù)成孔。本發(fā)明的施工方法則可以根據(jù)地質(zhì)土層的情況隨 時(shí)變換相應(yīng)的成孔方式，因而成孔能力強(qiáng)，適用土層廣，施工速度快，而且成孔到設(shè)計(jì) 深度后可對(duì)取土器內(nèi)的土質(zhì)進(jìn)行檢査、確認(rèn)是否己達(dá)到設(shè)計(jì)要求的持力層。另外，目前 的復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工法屬于擠土成樁法，常會(huì)因擠土效應(yīng)出現(xiàn)斷樁、縮頸及吊腳等質(zhì) 量問題。為了減輕或消除其擠土效應(yīng)的影響，也需要采用上述預(yù)成孔的辦法。而且當(dāng)其 用作樁基礎(chǔ)時(shí)，由于擠土效應(yīng)要求樁的間距較大，從而承臺(tái)也較大、不經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明施 工方法在擠土效應(yīng)嚴(yán)重的土層內(nèi)施工時(shí)可以全部采用取土法成孔，從而可以有效減輕或 消除擠土效應(yīng)的影響，且其樁間距可比目前復(fù)合載體夯擴(kuò)樁要小，較為經(jīng)濟(jì)。另一方面， 在對(duì)樁身混凝土施工中，目前的復(fù)合載體夯擴(kuò)樁施工法是在樁管內(nèi)澆筑流動(dòng)性混凝土， 用振搗棒插入振搗成樁。本發(fā)明施工方法中則可以采用較干混凝土，用平底夯頭壓在混 凝土上夯擊，不僅樁身混凝土比較密實(shí)、質(zhì)量好、強(qiáng)度高，而且樁身混凝土與樁周土層 接觸面犬牙交錯(cuò)，還可以夯成糖葫蘆樁，增加樁側(cè)阻力，提高了單樁承載力。因此，本 發(fā)明的施工法的適應(yīng)土層廣，噪音小且成孔能力強(qiáng)，施工速度快，樁身質(zhì)量好，單樁承載力高并可消納部分固體建筑垃圾，特別適合于復(fù)合地基中素混凝土剛性樁(CFG樁) 和碎石樁的施工，也可用于鋼筋混凝土樁的施工。
以下結(jié)合由附圖所示實(shí)例的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì) 說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上 述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng) 包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1是本發(fā)明施工方法在有硬土層的地層內(nèi)施工素混凝土載體樁的流程示意圖。
圖2是本發(fā)明施工方法在無(wú)硬土層的地層內(nèi)施工鋼筋混凝土載體樁的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l
在有硬土層的地層內(nèi)施工載體樁時(shí)，可采用由包括一根底端封閉并經(jīng)連接結(jié)構(gòu)在底 端外連接有取土器3成孔結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)夯管2 (整體式結(jié)構(gòu)，或是經(jīng)連接結(jié)構(gòu)相互連接 而成的組合式結(jié)構(gòu))和內(nèi)夯錘l在內(nèi)的成孔結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。在內(nèi)夯管2的底部預(yù)先裝入包括 粗砂、碎石在內(nèi)的固體填充物后，用內(nèi)夯錘1在內(nèi)夯管2的封閉底端部進(jìn)行夯擊，將取
土器3夯入土內(nèi)，然后將取土器3提出地面，除去內(nèi)部土后重新置入原樁孔內(nèi)繼續(xù)夯擊， 重復(fù)此操作直至使內(nèi)夯管2沉入土層至設(shè)計(jì)深度，然后在所成樁孔內(nèi)進(jìn)行載體施工和密 實(shí)樁身混凝土。其具體操作流程分別如圖1中的(a) ~ (h)各步驟所示
(a) 移機(jī)就位；
(b) 將取土器夯入土層內(nèi)；
(C)遇硬層夯入困難時(shí)將取土器提出地面并除去內(nèi)部土；
(d) 將取土器繼續(xù)夯入，直至設(shè)計(jì)深度；
(e) 提起取土器換成平底夯頭4，并向樁孔內(nèi)投入固體填充料；
(f) 放下內(nèi)夯管2進(jìn)行夯擊形成載體的填充料擴(kuò)大頭6并測(cè)定三擊貫入度；
(g) 分段投入樁身混凝土并繼續(xù)用平底夯頭4夯擊密實(shí)；
(h) 樁身混凝土施工至要求標(biāo)高后完成一根樁的施工。
實(shí)施例2
在無(wú)硬土層的地層內(nèi)施工載體樁時(shí)，可采用由包括一根底端封閉并經(jīng)連接結(jié)構(gòu)在底
端外連接有尖形夯頭5形式成孔結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)夯管2 (整體形式，或是經(jīng)連接結(jié)構(gòu)相互 連接而成的組合形式)和內(nèi)夯錘l在內(nèi)的成孔結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。在內(nèi)夯管2的底部預(yù)先裝入包 括粗砂、碎石在內(nèi)的固體填充物后，用內(nèi)夯錘1在內(nèi)夯管2的封閉底端部進(jìn)行夯擊，將 尖形夯頭4一直夯至設(shè)計(jì)深度。然后在所成樁孔內(nèi)進(jìn)行載體施工和密實(shí)樁身混凝土。其 具體操作流程分別如圖2中的(a) (h)各步驟所示-
(a) 移機(jī)就位，內(nèi)夯管2下部連接尖形夯頭5;
(b) 將尖形夯頭5夯入地層內(nèi)；
(C)將尖形夯頭5夯入至設(shè)計(jì)深度；
(d) 將尖形夯頭5提出地面換成平底夯頭4、并向樁孔內(nèi)投入固體填充料；
(e) 放下夯管進(jìn)行夯擊形成載體的填充料擴(kuò)大頭6并測(cè)定三擊貫入度；
(f) 提出平底夯頭4后放入鋼筋籠；
(g) 在孔內(nèi)投入樁身混凝土料并將平底夯頭4壓在混凝土面上夯擊；
(h) 樁身混凝土施工至要求標(biāo)高后完成一根樁的施工。
權(quán)利要求
1.載體樁的施工方法，在樁位處以單管內(nèi)夯擊方式成孔至設(shè)計(jì)深度后，在所成樁孔內(nèi)填入固體填充料并夯擊形成擴(kuò)大頭載體和密實(shí)樁身混凝土，其特征是采用由包括一根底端封閉并經(jīng)連接結(jié)構(gòu)在底端外連接有成孔結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)夯管和內(nèi)夯錘在內(nèi)的成孔結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通過內(nèi)夯錘在內(nèi)夯管的封閉底端部的夯擊力將成孔結(jié)構(gòu)單元分步或直接夯入土內(nèi)，直至使夯管沉入土層至設(shè)計(jì)深度，然后在所成樁孔內(nèi)進(jìn)行載體施工和密實(shí)樁身混凝土。
2. 如權(quán)利要求1所述的載體樁的施工方法，其特征是所說的成孔結(jié)構(gòu)單元為取土 器，通過內(nèi)夯錘在內(nèi)夯管的封閉底端部的夯擊力將取土器夯入土內(nèi)，然后將取土器提出 樁位并清除其內(nèi)部的土后，重新置入原樁孔繼續(xù)夯擊，重復(fù)此操作直至使取土器沉入土 層至設(shè)計(jì)深度，然后在所成樁孔內(nèi)進(jìn)行載體施工和密實(shí)樁身混凝土。
3. 如權(quán)利要求2所述的載體樁的施工方法，其特征是在所說的已成樁孔內(nèi)投入固 體填充料，并將夯管下端的取土器換成平底夯頭進(jìn)行夯擊至達(dá)到要求的貫入度，形成擴(kuò) 大頭載體，然后繼續(xù)用平底夯頭壓在樁料上進(jìn)行夯擊使樁身密實(shí)。
4. 如權(quán)利要求1所述的載體樁的施工方法，其特征是所說的成孔結(jié)構(gòu)單元為尖形 夯頭或平底夯頭，通過內(nèi)夯錘在內(nèi)夯管的封閉底端部的夯擊力使夯頭沉入土層至設(shè)計(jì)深 度，然后在所成樁孔內(nèi)進(jìn)行載體施工和密實(shí)樁身混凝土。
5. 如權(quán)利要求4所述的載體樁的施工方法，其特征是在所說的己成樁孔內(nèi)投入固 體填充料，用平底夯頭進(jìn)行夯擊達(dá)到要求的貫入度，形成擴(kuò)大頭載體，然后繼續(xù)用平底 夯頭壓在樁料上進(jìn)行夯擊使樁身密實(shí)。
6. 如權(quán)利要求1至5之一所述的載體樁的施工方法，其特征是所說的底端封閉的 內(nèi)夯管為由至少兩個(gè)管段結(jié)構(gòu)以連接結(jié)構(gòu)相互連接的組合式夯管。
7. 如權(quán)利要求1至5之一所述的載體樁的施工方法，其特征是在所說的底端封閉 的內(nèi)夯管的底部預(yù)先裝入包括粗砂、碎石在內(nèi)的固體填充物后，再用內(nèi)夯錘在內(nèi)夯管內(nèi) 夯擊。
全文摘要
載體樁的施工方法，在樁位處以單管內(nèi)夯擊方式成孔至設(shè)計(jì)深度后，在所成樁孔內(nèi)填入固體填充料并夯擊形成擴(kuò)大頭載體和密實(shí)樁身混凝土，其中采用由包括一根底端封閉并經(jīng)連接結(jié)構(gòu)在底端外連接有成孔結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)夯管和內(nèi)夯錘在內(nèi)的成孔結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通過內(nèi)夯錘在內(nèi)夯管的封閉底端部的夯擊力將成孔結(jié)構(gòu)單元分步或直接夯入土內(nèi)，直至使夯管沉入土層至設(shè)計(jì)深度，然后在所成樁孔內(nèi)進(jìn)行載體施工和密實(shí)樁身混凝土。該工法具有噪音小、沉管能力強(qiáng)、適應(yīng)土層廣、樁身質(zhì)量好、樁的承載力高及可消納部分固體建筑垃圾等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于復(fù)合地基中素混凝土剛性樁和碎石樁的施工，也可用于鋼筋混凝土樁的施工。
文檔編號(hào)E02D5/34GK101200893SQ20071005074
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者李利華, 斌 王, 王惠昌, 高世科 申請(qǐng)人:中機(jī)工程勘察設(shè)計(jì)研究院;王惠昌;王 斌;高世科;李利華