一种无摩擦桩成桩结构及成桩方法
【技术领域】
[0001]本发明属于粧基扩底工程技术领域，具体涉及一种对周边土层和邻近地铁结构影响较小，适用于城市已建地铁结构邻近区域施工的地上结构的无摩擦粧成粧结构及成粧方法。
【背景技术】
[0002]随着城市地下空间的利用及地下轨道工程的发展，越来越多的地上结构基础施工会涉及到已建地铁隧道。当在地铁沿线上部修建地上建筑物时，特别是高层结构时，地上结构的深基础施工无可避免的会对已建地铁结构产生影响。城市地铁隧道具有结构安全要求高、轨道沉降精度控制高、社会关注度大和影响范围广等特点。在地铁沿线或地铁之上修建的结构物(高架桥、高层结构等)的粧基础往往与地铁隧道的间距非常小。而城市地层一般为粘土地层、黄土地层、淤泥质地层或砂卵石地层。在此类地层中施工的粧基，如果在基岩或硬质土层埋深较大的情况下，其承载力一般以粧侧摩阻力为主，而以端承力为辅。粧基础在上部结构荷载的作用下会产生向下位移的趋势，而摩阻力的方向向上。摩阻力会对导致周边地层的应力重分布，进而对地铁隧道结构产生一定影响。因此，在城市地下基础施工中发明一种以端承力为主，将侧向摩擦力降至可控范围内，将粧基础对地下已建结构物的影响降至最低，的粧基础及其施工方法显得格外重要。
[0003]目前，粧基础按施工方法主要分为两类，即沉粧(预制粧)与灌注粧。沉粧是将在工厂内预制好的粧体(钢筋混凝土粧、型钢粧或钢管粧)通过打入、静力压入或振动下沉的方式，继而成粧的施工方法。预制粧的施工质量较好，但主要为挤土粧或部分挤土粧，对原有土层结构的破坏较大，同时也会对临近地下结构物产生影响。而灌注粧主要分为两种，一种是钻(挖)孔灌注粧，另一种是沉管灌注粧。钻孔灌注粧的特点是一般需要泥浆护壁避免塌孔，适用的土层类型较广，对原有地下结构物的影响较小。沉管灌注粧采用锤击或振动的方式，将带有钢筋混凝土粧尖或活瓣式粧尖的钢套管打入土层中，进而吊入钢筋笼，浇筑混凝土。沉管灌注粧在套管打入地层时，会对周边土体产生挤密效果，对周边地层或邻近地下结构的影响较大。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中粧基础所存在的不足，本发明提供了一种端承力承受能力强、侧向摩阻力小、设计结构简单的无摩擦粧成粧结构。
[0005]同时，本发明还提供了一种上述无摩擦粧成粧结构的成粧方法，其施工对周围影响较小、土体破坏力小、施工简单且工艺成本较低。
[0006]本发明实现上述目的所采用的技术方案是:
[0007]无摩擦粧成粧结构包括预制粧，在预制粧的底部设置有粧基扩底，在预制粧与粧基扩底连接的底部设置有封板，封板的下缘直径大于预制粧的直径，该封板的中部加工有注浆孔，在预制粧外壁沿着径向设置有肋板，该肋板在预制粧侧壁上均匀分布并且底端与封板连接，在预制粧的外围设置有泥浆润滑护套。
[0008]上述泥浆润滑护套是由水灰比为0.8?1.2的钠基膨润土浆液制成。
[0009]上述泥浆润滑护套的平均壁厚为4?6cm。
[0010]上述肋板是3?6个，并且肋板的宽度与预制粧的半径之间的比值为1:20?30。
[0011 ]上述封板的边沿与底面呈30?60°的倾角。
[0012]上述无摩擦粧的成粧方法由以下步骤组成:
[0013](1)在地基上采用常规钻孔或者挖孔的方法成孔；
[0014](2)将肋板的底端与封板焊接，并将封板与套管的底端连接，使肋板沿着套管的内壁安装；
[0015](3)将带有封板和肋板的套管插入步骤(1)的孔内，固定套管顶部，采用劈裂或挤密注浆方式通过封板中心的注浆孔向套管的下方灌注水泥浆，水泥浆的水灰比为0.8?1.2，水泥浆在封板下方的钻孔底部形成粧基扩底，注浆压力为0.2?0.6MPa，注浆后养生7?10天；
[0016](4)粧基扩底养生好之后沿着套管内壁插入预制好的预制粧，拔出套管，在预制粧与孔壁之间的空隙中灌注膨润土浆液，形成泥浆润滑护套，膨润土浆液的水灰比为0.8?1.2，灌注完成后，养生，形成无摩擦粧。
[0017]在上述步骤(1)封板与套管的连接处设置橡胶密封圈，橡胶密封圈的结构与封板的边缘相吻合，密封圈的厚度为0.5?lcm0
[0018]本发明的无摩擦粧成粧结构是将预制粧与钻孔灌注成椭球形的粧基结合，扩大粧底面积，大大提高粧基的端承力，再利用肋板可以支撑孔壁、避免塌孔，加强粧的结构强度，同时又为泥浆的灌注提供了通道，使预制粧与泥浆润滑护套能够结合的更牢固，形成一体结构，通过泥浆润滑护套一方面实现粧与钻孔侧壁之间的无缝连接，另一方面起到润滑作用，减小粧侧的摩擦力，形成无摩擦粧，而且本发明的成粧方法通过钻孔成孔、沉管成粧的方式，对土层和既有结构的影响小，成粧结构强度高，特别是能够大大提高粧基端承力，适用于在城市已建地铁结构周边的粧基施工，特别是在小净距条件下对已建地铁结构影响控制较为严格的粧基施工，此外，本发明的粧基础的施工工艺简单，机理明确，成本较低，具有良好的推广前景。
【附图说明】
[0019]图1为成粧方法流程图。
[0020]图2为实施例1的无摩擦粧成粧结构示意图。
[0021]图3为图2的A-A截面图。
[0022]图4为图2中I的局部放大图。
【具体实施方式】
[0023]现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。
[0024]实施例1
[0025]参见图1，本实施例的无摩擦粧成粧方法是由以下步骤实现:
[0026](1)根据地质条件、粧径及粧长，在地基上采用常规钻孔方式成孔；
[0027](2)将肋板2的底端与封板4焊接，并将封板4与套管的底端连接牢固，使肋板2沿着套管的内壁安装；
[0028](3)将带有封板4和肋板2的套管插入步骤(1)的孔内，钢套管壁厚为lcm，套管的顶部高出地面0.8m，对套管顶部进行固定，采用劈裂注浆方法通过封板4中心的注浆孔向套管的下方灌注水泥浆，水泥浆的水灰比为1.0，在封板4下方的钻孔底部形成椭球形粧基扩底5，提高端承力，注浆压力为0.4MPa，注浆后养生9天；
[0029](4)粧基扩底5养生好之后沿着套管内壁插入预制好的预制粧1，拔出钢套管，在预制粧1与孔壁之间的空隙中灌注膨润土浆液，形成泥浆润滑护套3，起到润滑的作用，减小粧侧摩阻力，膨润土浆液的水灰比为1，膨润土选择膨胀性较好的钠基膨润土，灌注完成后，养生10天，形成无摩擦粧。
[0030]上述方法所成型的无摩擦粧的结构如图2至4所示，椭圆体的粧基扩底5顶部嵌装有圆台形封板4，上部半径为100cm，下部半径为102cm，厚度为4cm，为了在注楽时能够保证封板4与套管密封连接，将该封板4的边沿加工为倾斜边，倾斜角度为45°，即封板4的边沿与底面呈45°的夹角，对应套管的底边也加工为与之吻合的45°斜边，进一步为了保证密封，在封边的边沿与套管接触的位置套有橡胶密封圈6，橡胶密封圈6的厚度为0.8cm。在封板4的中心位置开设有直径为6cm的注浆孔，水泥浆通过该注浆孔灌注形成粧基扩底5，在封板4的上表面临近边沿的位置焊接有4个肋板2，肋板2是沿着封板4的径向排布，并且在同一圆周上均匀分布，肋板2的宽度为4cm，在封板4的上表面中心位置还安装有预制粧1，预制粧1的半径为100cm，除粧头外，高度与孔深相同，预制粧1的外壁与肋板2的内侧边接触，在预制粧1的外围设置有泥浆润滑护套3，使肋板2嵌装在泥浆润滑护套3的内侧，泥浆润滑护套3是填充在预制粧1与孔壁之间的间隙中，进一步减小粧外侧的摩擦系数，该泥浆润滑护套3的平均壁厚为5cm，与肋板2、预制粧1以及粧基扩底5形成一体结构，增强粧的结构强度，提高其端承力承受能力。
[0031]实施例2
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