专利名称：支盘灌注桩施工方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑工程、桥梁桩基工程中的施工方法，特别涉及一种支盘灌注桩的施工工法。
背景技术：
目前，我围建筑工程、高速公路桥梁工程、铁路桥梁工程、港口码头及大型储油库的建设中首选桩型仍是钻孔混凝土灌注桩技术，因为这种桩型单桩承载力高、涉及技术稳定可靠、施工工艺简单、施工方法可采用干成孔作业法和泥浆护壁水下浇注法。灌注桩体特征是圆柱体型桩身，依靠桩身摩擦力和桩端的端承力产生单桩承载力。由于受桩身表面积的限制，桩身摩擦力小，单桩的承载力较小。随着我国国民经济的高速发展，高速公路、高速铁路、高层、超高层建筑物、大跨度的桥梁、场馆、厂房建筑项目激增，以及人们越来越多地开发河海滩、沼泽地等作为建筑用地，建筑桩基市场对高质量、高效率、高荷载的桩基需求越来越大。目前，挤扩变径桩较多的被采用。但现有的施工方法仍存在一些问题如挤扩变径扩径体不规整，使得设计数据需折减修订；施工时产生沉渣量和沉渣块过大，清除比较困难；在地基土较硬的土层中挤扩变径几乎无法实现，这些问题都造成了挤扩变径桩的质量隐患和降低了桩基经济性指标，直接影响着挤扩变径桩的实施与应用。另外，钻孔扩底桩也被采用的较为广泛，现有的扩底桩也存在一些严重的问题， 如扩大头形状难以控制；出现钻头下移钻进或压实沉渣不到位等；钻孔扩底桩属于刮削成型，对桩周围土体进行扰动，而不是挤密，使得钻孔扩底桩很难发挥出理想的经济效益。
发明内容
本发明的首要目的就是针对上述现有技术存在的问题，提供一种支盘灌注桩的施工方法，能够形成形状规整、质量可靠的支盘桩，方法操作简单可靠。为实现本发明的目的，提供以下技术方案一种支盘灌注桩的施工方法，包括如下顺序进行的步骤(1)在地基中钻成竖直桩孔；( 利用正在旋转的挤扩支盘机的上、下挤扩工臂对竖直桩孔内壁土层的作业，形成用于支盘灌注桩的支盘孔；C3)在桩孔中下钢筋笼、灌注混凝土，成桩。其中，所述步骤2)中的作业包括以下作业之一旋转挤扩、清孔作业；旋转刮削、 清孔作业；挤扩工臂正方向旋转进行刮削、清孔作业，反方向旋转对刮削后的土层进行挤扩、清孔的作业；挤扩工臂先正方向旋转进行刮削、清孔作业，然后停止旋转，对刮削后的土层进行挤扩的作业。其中，所述旋转刮削、清孔作业包括如下步骤a)利用挤扩油缸的活塞杆回缩提供的动力带动上、下挤扩工臂逐渐扩展，使上、下挤扩工臂保持与桩孔内壁土层接触；b)利用动力头提供的旋转动力带动上、下挤扩工臂旋转，使安装在上、下挤扩工臂挤扩工作面一侧的刀具进行刮削竖直桩孔内壁土层的作业；c)刮削下来的渣土通过撞击旋转的下挤扩工臂和安装在下挤扩工臂内侧的泥浆搅流翼，被碾磨成细小渣土颗粒；d)渣土颗粒与桩孔内不断注入的液体混合形成的泥浆液在泥浆搅流翼旋转产生的强劲的上升旋流的作用下从桩孔中排出，实现清孔作业。其中，所述旋转挤扩、清孔作业包括如下步骤a)利用挤扩油缸的活塞杆回缩提供的动力带动上、下挤扩工臂逐渐扩展，使上、下挤扩工臂保持与桩孔内壁土层接触；b)利用动力头提供的旋转动力带动上、下挤扩工臂旋转，使上、下挤扩工臂的挤扩工作面进行挤密压实竖直桩孔内壁土层的作业；C)挤密压实过程中产生的渣土通过撞击旋转的下挤扩工臂和安装在下挤扩工臂内侧的泥浆搅流翼，被碾磨成细小的渣土颗粒；d)渣土颗粒与桩孔内不断注入的液体混合形成的泥浆液在泥浆搅流翼产生的强劲的上升旋流的作用下从桩孔中排出，实现清孔作业。特别是，挤扩支盘机底部固定有锥形托架，该锥形托架通过旋转在竖直桩孔的底部形成底面为锥形的支盘孔。特别是，挤扩支盘机底部固定有平形托架，该平形托架通过旋转在竖直桩孔的底部形成底面为平形的支盘孔。特别是，旋转挤扩支盘机的上、下挤扩工臂等长，用于形成两个上下对称的圆台形孔。特别是，旋转挤扩支盘机上、下挤扩工臂不等长。用于形成两个上下不对称的圆台形孔。本发明的有益效果体现在以下方面(1)支盘孔施工过程中先进刮削作业，之后进行挤扩，支盘孔形状规整、质量可靠， 可在很硬的地基土层中施工作业；(2)旋转挤扩、强制排渣同步进行，节省了灌注桩“清孔”环节的大量时间；提高了施工效率；(3)通过在旋转挤扩支盘机下端固定钻成桩孔的钻头，形成钻孔、支盘一体机，进行边钻孔边支盘，提高施工效率；(4)在下挤扩工臂的内侧设置泥浆搅流翼，泥浆搅流翼随挤扩工臂一起旋转，使得刮削下来的渣土撞击泥浆搅流翼后被下挤扩工臂碾磨成细小的渣土颗粒，为实现清孔创造了条件；(5)在下挤扩工臂的内侧设置泥浆搅流翼，泥浆搅流翼随挤扩工臂一起旋转，使得桩孔内泥浆液产生强劲的上升旋流，为泥浆循环、沉渣置换提供了上升动力，从而保障了清孔功能的实现。
图1是本发明旋转挤扩支盘机结构示意图；图Ia是图1中的局部剖视图；图Ib是挤扩工臂的结构示意图；图2是本发明采用的锥形托架结构示意图；图3a、3b、3c是底部固定有锥形托架的旋转挤扩支盘机钻成的桩孔的示意图；图4是本发明采用的平形托架结构示意图fe、5b、5c是底部固定有平形托架的旋转挤扩支盘机钻成的桩孔的示意图；图6是底部固定有钻头的旋转挤扩支盘机的示意图；图6a是底部固定有钻头的旋转挤扩支盘机钻成的桩孔的示意图。附图标记说明4-动力头；8-接长杆；9-进油管；10-回油管；11-油管旋转接头； 12-泥浆管；13-泥浆管旋转接头；18-挤扩油缸；19-上挤扩工臂；20-下挤扩工臂；21-上挤扩工臂销孔座；22-下挤扩工臂销孔座；23-旋转压头；24-传动棘轮；25-花瓣形凸缘； 26-缓冲胶块；27-伸缩节联动轴；28-活塞杆；29-活塞杆销孔座；30-泥浆搅流翼；31-硬质合金刀具；34-动力头输出轴；39-密封圈；41-挤扩工作面；45-销轴；47-挤扩工臂突肩；48-上轴承；49-下轴承；51-锥形托架；52-平形托架；60-底部为锥形的支盘孔；61-支盘孔；62-底部为平形的支盘孔；63-桩孔底。
具体实施例方式如图1本发明使用的旋转挤扩支盘机结构图所示，旋转挤扩支盘机包括接长杆 8 ；与接长杆8下端相连用于提供旋转动力的动力头4 ；与动力头的输出轴34相连用于提供扩展动力的挤扩油缸组件，具有挤扩油缸18和通过花键套装在油缸上并与所述活塞杆连接的伸缩节联动轴27 ；以及在旋转动力和扩展动力的作用下可以进行旋转和扩展的挤扩机构，包括至少两组挤扩工臂，本发明中挤扩工臂为三组，围绕挤扩油缸组件的圆周均布， 每组挤扩工臂具有通过销轴连接的上、下挤扩工臂19、20，其挤扩工作面41的一侧安装有刀具，并且下挤扩工臂20的内侧安装有泥浆搅流翼30。三组挤扩工臂均勻布置在所述挤扩油缸组件的周围，并且在挤扩油缸的活塞杆38的回缩提供的动力作用下带动上、下挤扩工臂扩展打开。利用该旋转挤扩支盘机可以在竖直桩孔中进行以下之一的作业旋转挤扩、清孔作业；旋转刮削、清孔作业；挤扩工臂正方向旋转进行刮削、清孔作业，反方向旋转对刮削后的土层进行挤扩、清孔的作业；当遇到较硬的土层时，挤扩工臂先正方向旋转进行刮削、 清孔作业，然后停止旋转，对刮削后的土层进行挤扩的作业。下面描述利用该旋转挤扩支盘机在竖直桩孔中进行旋转刮削、清孔作业的步骤首先，利用挤扩油缸18的活塞杆观回缩提供的动力带动上、下挤扩工臂逐渐扩展，使上、下挤扩工臂保持与桩孔内壁土层接触；之后，利用动力头4提供的旋转动力带动上、下挤扩工臂旋转，使安装在上、下挤扩工臂挤扩工作面41 一侧的刀具31进行刮削竖直桩孔内壁土层的作业；刮削下来的渣土通过撞击旋转的下挤扩工臂20和安装在下挤扩工臂20内侧的泥浆搅流翼30，被碾磨成细小渣土颗粒；最后，渣土颗粒与桩孔内不断注入的液体混合形成的泥浆液在泥浆搅流翼30旋转产生的强劲的上升旋流的作用下从桩孔中排出，实现清孔作业。旋转挤扩支盘机进行旋转挤扩、清孔的作业包括如下步骤首先，利用挤扩油缸18的活塞杆观回缩提供的动力带动上、下挤扩工臂逐渐扩展，使上、下挤扩工臂保持与桩孔内壁土层接触；之后，利用动力头4提供的旋转动力带动上、下挤扩工臂旋转，使上、下挤扩工臂的挤扩工作面41进行挤密压实竖直桩孔内壁土层的作业；挤密压实过程中产生的渣土通过撞击旋转的下挤扩工臂20和安装在下挤扩工臂20内侧的泥浆搅流翼30，被碾磨成细小的渣土颗粒；最后，渣土颗粒与桩孔内不断注入的液体混合形成的泥浆液在泥浆搅流翼30产生的强劲的上升旋流的作用下从桩孔中排出，实现清孔作业。此外，可在本发明中的使用的旋转挤扩支盘机的底部固定锥形托架51 (如图2所示)，利用该锥形托架的旋转，在竖直桩孔或者具有多个支盘孔61的桩孔的底部形成底面为锥形的支盘孔60，如图3a、3b、3c所示。还可以在旋转挤扩支盘机的底部固定平形托架52 (如图4所示)，利用该平形托架的旋转，在竖直桩孔或者具有多个支盘孔61的桩孔的底部形成底面为平形的支盘孔62，如图5a、5b、5c所示。还可在旋转挤扩支盘机的底部固定钻头7 (如图6所示)，利用该旋转挤扩支盘机的旋转，在竖直桩孔或者具有多个支盘孔61的桩孔的底部形成底面为锥形的桩孔底63，如图6a所示。此外，本发明中使用的旋转挤扩支盘机的上、下挤扩工臂19、20可以等长，用于形成两个上下对称的圆台形支盘孔；也可以为不等长，用于形成两个上下不对称的圆台形支盘孔61，如图3a、fe所示。尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种支盘灌注桩的施工方法，包括如下顺序进行的步骤(1)在地基中钻成竖直桩孔；(2)利用正在旋转的挤扩支盘机的上、下挤扩工臂(19、20)对竖直桩孔内壁土层的作业，形成用于支盘灌注桩的支盘孔；(3)在桩孔中下钢筋笼、灌注混凝土，成桩。
2.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述步骤2)中的作业包括以下作业之旋转挤扩、清孔作业； 旋转刮削、清孔作业；上、下挤扩工臂正方向旋转进行刮削、清孔作业，反方向旋转对刮削后的土层进行挤扩、清孔的作业；上、下挤扩工臂先正方向旋转进行刮削、清孔作业，然后停止旋转，对刮削后的土层进行挤扩的作业。
3.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述旋转刮削、清孔作业包括如下步骤 a)利用挤扩油缸(18)的活塞杆08)回缩提供的动力带动上、下挤扩工臂逐渐扩展，使上、下挤扩工臂保持与桩孔内壁土层接触；h)利用动力头(4)提供的旋转动力带动上、下挤扩工臂旋转，使安装在上、下挤扩工臂挤扩工作面Gl) —侧的刀具(31)进行刮削竖直桩孔内壁土层的作业；c)刮削下来的渣土通过撞击旋转的下挤扩工臂OO)和安装在下挤扩工臂OO)内侧的泥浆搅流翼(30)，被碾磨成细小渣土颗粒；d)渣土颗粒与桩孔内不断注入的液体混合形成的泥浆液在泥浆搅流翼(30)旋转产生的强劲的上升旋流的作用下从桩孔中排出，实现清孔作业。
4.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述旋转挤扩、清孔作业包括如下步骤a)利用挤扩油缸(18)的活塞杆08)回缩提供的动力带动上、下挤扩工臂逐渐扩展，使上、下挤扩工臂保持与桩孔内壁土层接触；b)利用动力头(4)提供的旋转动力带动上、下挤扩工臂旋转，使上、下挤扩工臂的挤扩工作面Gl)进行挤密压实竖直桩孔内壁土层的作业；c)挤密压实过程中产生的渣土通过撞击旋转的下挤扩工臂OO)和安装在下挤扩工臂 (20)内侧的泥浆搅流翼(30)，被碾磨成细小的渣土颗粒；d)渣土颗粒与桩孔内不断注入的液体混合形成的泥浆液在泥浆搅流翼(30)产生的强劲的上升旋流的作用下从桩孔中排出，实现清孔作业。
5.如权利要求1-4任一所述的施工方法，其特征在于挤扩支盘机底部固定有锥形托架(51)，该锥形托架(51)通过旋转在竖直桩孔的底部形成底面为锥形的支盘孔。
6.如权利要求1-4任一所述的施工方法，其特征在于挤扩支盘机底部固定有平形托架(52)，该平形托架(5 通过旋转在竖直桩孔的底部形成底面为平形的支盘孔。
7.如权利要求1-4任一所述的施工方法，其特征在于，所述旋转挤扩支盘机的上、下挤扩工臂(19、20)等长，用于形成两个上下对称的圆台形孔。
8.如权利要求1-4任一所述的施工方法，其特征在于，所述旋转挤扩支盘机上、下挤扩工臂(19、20)不等长。用于形成两个上下不对称的圆台形孔。
全文摘要
本发明公开了一种挤扩支盘灌注桩的施工方法，包括如下顺序进行的步骤(1)在地基中钻成竖直桩孔；(2)利用正在旋转的挤扩支盘机的上、下挤扩工臂(19、20)对竖直桩孔内壁土层的作业，形成用于支盘灌注桩的支盘孔；(3)在桩孔中下钢筋笼、灌注混凝土，成桩。能够形成形状规整、质量可靠的挤扩支盘灌注桩，方法操作简单可靠。
文档编号E02F5/20GK102162247SQ20101011072
公开日2011年8月24日 申请日期2010年2月21日 优先权日2010年2月21日
发明者张晓玲, 韩顺和, 齐迎春 申请人:张晓玲, 韩顺和, 齐迎春