一种扩底桩的施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种扩底桩的施工方法，包括：在预定桩位上，利用钻机钻孔至设定深度并向钻孔中压灌填充体；将钢护筒插入上述钻孔中；从钢护筒顶部开口投入填充料与干硬性混凝土，反复夯实后形成扩大头并收锤；将预制管桩由钢护筒顶部开口放入；注浆操作完成后向上振拔出钢护筒，即完成了扩底桩的施工；本发明所设计的一种扩底桩的施工方法，工期短，效率高，且制作出的桩基质量好、造价低、承载力高。
【专利说明】一种扩底粧的施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土木工程中的桩基领域，特别是涉及一种扩底桩的施工方法。
【背景技术】
[0002] 长螺旋钻孔压灌桩工艺技术因无噪音、无震动、无挤土效应、可紧靠建筑物施工、 对场地要求低、流水化作业成桩功效高、可泵送多样化材料、成孔规格可调、无沉渣和侧摩 阻系数高、适用土性范围广等诸多优点，在沿海"高地下水位、上软下硬"工程地质条件下， 已成为建设市场中一项重要的工艺技术；但对于高承载力桩而言，其现浇的钢筋砼强度又 有限，只能增大桩体规格来满足，约束了其使用范围。
[0003] 随大量的高、大建(构）作物对于地基中桩的承载力要求越来越高，相对能较大幅 度提高承载力的载体桩技术，是基桩选型时的较佳桩型；但欲取得200T甚至500T极限以 上的承载力，如仅采用常规、标准的载体桩工艺设备施工，在沿海地区存在较大难度，主要 为： ① 桩底较难沉入顶部较浅、厚度大的下硬层（中密-密实状粉土和粉砂）一定深度；或 者，即使沉入到位了，但经常会发生护筒难以拔出的问题； ② 如采用现浇钢筋砼做桩体(传力杆)，还存在桩身质量可靠性和强度问题； ③ 从桩身强度来说，较小规格的工业化生产的高强预制桩较能满足高承载力桩要求， 但如采用高强预制管桩，标准的400MM、500MM预制管桩无法从标准的振动锤中空管道内放 入； ④ 如在桩架上安装了大功率振动锤，牵涉到振动噪音过大、周围影响范围广和桩机笨 重不灵便及效率低问题； ⑤ 按常规载体桩工艺，一台机完整进行一根桩的施工，功效极低，大而全的设备配置多 而复杂，而且部件间相互掣肘，制作高承载力桩的简单放大设备将会造价高、体积庞大、不 实用、效率更低； ⑥ 巨大的振动拔管将会对已安放在护筒底的预制管桩与夯实的素砼结合产生不利影 响。
[0004] 以上这些问题，影响了长螺旋钻孔压灌桩和载体桩技术应用，难以制作出符合质 量好、造价低、工期短三大主要要求的高承载力桩。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种扩底桩的施工方 法，该方法工期短，效率高，且制作出的桩基质量好、造价低、承载力高。
[0006] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种扩底桩的施工方法，包括下述步骤： ①在预定桩位上，利用钻机钻孔至设定深度并向钻孔中压灌填充体； f将钢护筒插入上述钻孔中，钢护筒侧边焊接有注浆管； ③从钢护筒顶部开口投入填充料，并利用柱锤夯击钢护筒内填充料，使得钢护筒下部 一定深度和范围的地基土体密实加固，形成最优密实土体，再从钢护筒顶部分次投入一定 量干硬性混凝土，反复夯实后形成扩大头并收锤； ④ 将预制管桩由钢护筒顶部开口放入，并用柱锤轻击预制管桩使其进入到上述扩大头 内； ⑤ 通过钢护筒侧边的注浆管进行注浆操作； ⑥ 注浆完成后，向上振拔出钢护筒，即完成了扩底桩的施工。
[0007] 技术效果：本发明所制作出的桩基承载力高、造价低，由最优的密实土体及经桩侧 注浆的高强预制管桩，提供了桩的高承载力，性价比高；桩底的注浆处理保证了桩体与载体 良好结合，保证了成桩质量。
[0008] 本发明进一步限定的技术方案是： 进一步的，前述的扩底桩的施工方法，步骤①中，采用长螺旋钻孔压灌工艺或双向螺 旋挤扩工艺完成填充体的压灌，其中，采用长螺旋钻孔压灌工艺时，在完成钻孔后边向上提 钻杆边泵送填充体至钻孔中； 由于采用长螺旋钻孔压灌液态填充料工艺，能够轻易实现后续的护筒植入和振拔工 序，所需振动锤功率较小，激振力和噪音相应就小，环保性较好；本发明在实际施工中，能够 完成数个钻孔的压灌体后，再一次性连续清理、移除弃土，包括将弃土做填充体的一种原材 料。
[0009] 前述的扩底桩的施工方法，步骤①中，填充体由泥浆、水泥土、水泥砂土及水泥粉 煤灰砂土中的一种或多种构成且填充体为液态，填充体的投入量为钻孔容积的40%_60%。 [0010] 前述的扩底桩的施工方法，步骤②中，钢护筒的插入方式为锤击插入、静压插入或 采用带液压夹具的振动锤振插入，插入后的钢护筒上端高出钻孔上边沿50-60CM。
[0011] 前述的扩底桩的施工方法，步骤②中，钢护筒在振插入前，先将钢护筒底部在基土 表面垂直振插一定深度，从而在钢护筒底部形成土塞，土塞沿垂直方向的厚度为50-80CM; 土塞的设计能够防止钢护筒在进入钻孔时，填充体进入钢护筒中，从而影响后续操作中扩 大头的夯击质量。
[0012] 前述的扩底桩的施工方法，步骤③中，填充料由碎砖、砂石、碎混凝土块、水泥拌合 物、卵石及矿渣中的一种或多种构成。
[0013] 前述的扩底桩的施工方法，步骤③中填充料的最终填充夯实程度由三击总贯入量 的设计值来控制，即在不投料的情况下，以预定的锤重和落距测试夯锤连续空打三击的贯 入量，实际操作中，三次落锤的贯入量依次递减，即实际操作中三击总贯入量小于三击总贯 入量的设计值。
[0014] 前述的扩底桩的施工方法，步骤③中最优密实土体符合下述条件：地基表面没有 隆起和不对相邻桩位已形成的挤密土体造成影响，在桩底端形成由上而下依次包括夯实散 体填充料和挤密土体的扩大头；桩底端形成最优密实土体，由此获得桩底端的最大扩散面 积Ae,同时使粧基获得最大的承载力。
[0015] 前述的扩底桩的施工方法，步骤③中，从钢护筒顶部分次投入干硬性混凝土，每次 干硬性混凝土的投入量为0. 05M3,干硬性混凝土的体积总计0. 3-0. 5M3,反复夯实后在桩底 端形成由上而下依次包括干硬性混凝土、夯实散体填充料和挤密土体的扩大头并收锤。
[0016] 前述的扩底桩的施工方法，步骤④中，用振动锤上的液压夹具夹紧预制管桩，移动 至钢护筒顶部开口位置并放入钢护筒内，当液压夹具下降至钢护筒开口位置时，松开预制 管桩使其自由下落至钢护筒底部，液压夹具的使用能够大大减少预制管桩在钻孔内自由落 体的距离，控制在1-2M的高度，避免桩体在自由下落过程中受到过大的碰撞冲击，从而影 响桩体的质量。
[0017] 前述的扩底桩的施工方法，步骤④中，采用柱锤沿坚直方向轻击预制管桩使其进 入到载体扩大头，收锤标准是预制管桩下端进入载体扩大头的垂直深度达到5-10CM;预制 管桩的底端进入扩大头5-10CM，从而桩底部的结合部更加稳固耐用。
[0018] 前述的扩底桩的施工方法，步骤⑤中，将高压注浆设备连接至钢护筒侧壁的注浆 管，注浆管底端及外侧面设有封堵措施，在高压作用下，能够冲开封堵，从而对预制管桩 的底部与桩侧进行高压注浆；注浆管沿钢护筒的长度方向设置且其底端长出钢护筒底部 2-3CM。
[0019] 前述的扩底桩的施工方法，步骤⑤中的注浆料为水泥、粉煤灰及水玻璃构成的混 合物，控制注浆压力小于IMPa，浆土初凝时间为10-20min，浆液注入率为16%-20%。
[0020] 前述的扩底桩的施工方法，步骤⑥中，用振动锤上的液压夹具夹紧钢护筒上端，振 拔出钢护筒； 常规载体桩设备上过度一体化会造成效率低、难以制作深长高承载力桩的缺陷，每个 钻孔即需要一台设备进行工作，而本发明则在实际施工中能够实现流水作业、工期短；采用 履带吊上挂带液压夹具的振动锤施工，将护筒、振动锤部件及桩体制作或安放工序分解出 来，做到了工艺工序上的流水作业，功效大大提高。
[0021] 前述的扩底桩的施工方法，步骤⑤中控制注浆压力小于0. 2-0. 4MPa，浆土初凝时 间为15min，浆液注入率为18%。
[0022] 前述的扩底桩的施工方法，钢护筒的侧壁上沿其长度方向焊接有四根注浆管，四 根注浆管沿钢护筒圆周方向等间隔设置；四根注浆管等间隔步骤，保证了注浆过程中的注 浆均匀，保证了桩体更加稳固。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明所设计的扩底桩施工方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明： 如图1所示，本实施例提供的一种扩底桩的施工方法，包括下述步骤： ①在预定桩位上，利用钻机钻孔至设定深度并向钻孔中压灌填充体；采用长螺旋钻孔 压灌工艺或双向螺旋挤扩工艺完成填充体的压灌，其中，采用长螺旋钻孔压灌工艺时，在完 成钻孔后边向上提钻杆边泵送填充体至钻孔中； 填充体由泥浆、水泥土、水泥砂土及水泥粉煤灰砂土中的一种或多种构成且填充体为 液态，填充体的投入量为钻孔容积的40%_60% ; f将钢护筒插入上述钻孔中，钢护筒侧边焊接有注浆管，注浆管沿钢护筒的长度方向 设置且其底端长出钢护筒底部2-3CM; 钢护筒的插入方式为锤击插入、静压插入或采用带液压夹具的振动锤振插入，插入 后的钢护筒上端高出钻孔上边沿50-60CM;同时，在钢护筒在振插入前，先将钢护筒底部 在基土表面垂直振插一定深度，从而在钢护筒底部形成土塞，土塞沿垂直方向的厚度为 50-80CM； ③ 从钢护筒顶部开口投入填充料，填充料由碎砖、砂石、碎混凝土块、水泥拌合物、卵石 及矿渣中的一种或多种构成，并利用柱锤夯击钢护筒内填充料，使得钢护筒下部一定深度 和范围的地基土体密实加固，形成最优密实土体； 在实际施工中，填充料的最终填充夯实程度由三击总贯入量的设计值来控制，即在不 投料的情况下，以预定的锤重和落距测试夯锤连续空打三击的贯入量，实际操作中，三次落 锤的贯入量依次递减，即实际操作中三击总贯入量小于三击总贯入量的设计值； 最优密实土体符合下述条件：地基表面没有隆起和不对相邻桩位已形成的挤密土体造 成影响，在桩底端形成由上而下依次包括夯实散体填充料和挤密土体的扩大头；桩底端形 成最优密实土体，由此获得桩底端的最大扩散面积Ae，同时使桩基获得最大的承载力； 再从钢护筒顶部分次投入一定量干硬性混凝土，每次干硬性混凝土的投入量为〇. 05M3,干硬性混凝土的体积总计0. 3-0. 5M3,反复夯实后在桩底端形成由上而下依次包括干硬 性混凝土、夯实散体填充料和挤密土体的扩大头并收锤； ④ 用振动锤上的液压夹具夹紧预制管桩，移动至钢护筒顶部开口位置并放入钢护筒 内，当液压夹具下降至钢护筒开口位置时，松开预制管桩使其自由下落至钢护筒底部，并采 用柱锤沿坚直方向轻击预制管桩使其进入到载体扩大头，收锤标准是预制管桩下端进入载 体扩大头的垂直深度达到5-10CM; ⑤ 通过钢护筒侧边的注浆管进行注浆操作，在实际施工中，钢护筒的侧壁上沿其长度 方向焊接有四根注浆管，四根注浆管沿钢护筒圆周方向等间隔设置；将高压注浆设备连接 至钢护筒侧壁的注浆管，注浆管底端及外侧面设有封堵措施，在高压作用下，能够冲开封 堵，从而对预制管桩的底部与桩侧进行高压注浆； 注浆料为水泥、粉煤灰及水玻璃构成的混合物，控制注浆压力小于IMPa，浆土初凝时间 为10-20min，浆液注入率为16%-20% ; ⑥ 注浆完成后，用振动锤上的液压夹具夹紧钢护筒上端，振拔出钢护筒，即完成了扩底 桩的施工。
[0025] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内。
【权利要求】
1. 一种扩底桩的施工方法，其特征在于，包括下述步骤： ①在预定桩位上，利用钻机钻孔至设定深度并向钻孔中压灌填充体； f将钢护筒插入上述钻孔中，所述钢护筒侧边焊接有注浆管； ③ 从钢护筒顶部开口投入填充料，并利用柱锤夯击钢护筒内填充料，使得钢护筒下部 一定深度和范围的地基土体密实加固，形成最优密实土体，再从钢护筒顶部分次投入一定 量干硬性混凝土，反复夯实后形成扩大头后收锤； ④ 将预制管桩由钢护筒顶部开口放入，并用柱锤轻击预制管桩使其进入到上述扩大头 内； ⑤ 通过钢护筒侧边的注浆管进行注浆操作； ⑥ 注浆完成后，向上振拔出钢护筒，即完成了扩底桩的施工。
2. 根据权利要求1所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤①中，采用长螺旋钻孔 压灌工艺或双向螺旋挤扩工艺完成填充体的压灌，其中，采用长螺旋钻孔压灌工艺时，在完 成钻孔后边向上提钻杆边泵送填充体至钻孔中。
3. 根据权利要求1所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤①中，填充体由泥浆、 水泥土、水泥砂土及水泥粉煤灰砂土中的一种或多种构成且填充体为液态，填充体的投入 量为钻孔容积的40%-60%。
4. 根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步 骤②中，钢护筒的插入方式为锤击插入、静压插入或采用带液压夹具的振动锤振插入，插入 后的钢护筒上端高出钻孔上边沿50-60CM。
5. 根据权利要求4所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤②中，钢护筒在振插入 前，先将钢护筒底部在基土表面垂直振插一定深度，从而在钢护筒底部形成土塞，所述土塞 沿垂直方向的厚度为50-80CM。
6. 根据权利要求1所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤③中，填充料由碎砖、 砂石、碎混凝土块、水泥拌合物、卵石及矿渣中的一种或多种构成。
7. 根据权利要求1所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤③中填充料的最终填 充夯实程度由三击总贯入量的设计值来控制，即在不投料的情况下，以预定的锤重和落距 测试夯锤连续空打三击的贯入量，实际操作中，三次落锤的贯入量依次递减，即实际操作中 三击总贯入量小于三击总贯入量的设计值。
8. 根据权利要求1所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤③中最优密实土体符 合下述条件：地基表面没有隆起和不对相邻桩位已形成的挤密土体造成影响，在桩底端形 成由上而下依次包括夯实散体填充料和挤密土体的扩大头。
9. 根据权利要求1所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤③中，从钢护筒顶部 分次投入干硬性混凝土，每次干硬性混凝土的投入量为〇. 05M3,干硬性混凝土的体积总计 0. 3-0. 5M3,反复夯实后在桩底端形成由上而下依次包括干硬性混凝土、夯实散体填充料和 挤密土体的扩大头并收锤。
10. 根据权利要求1所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤④中，用振动锤上的 液压夹具夹紧预制管桩，移动至钢护筒顶部开口位置并放入钢护筒内，当液压夹具下降至 钢护筒开口位置时，松开预制管桩使其自由下落至钢护筒底部。
11. 根据权利要求10所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤④中，采用柱锤沿坚 直方向轻击预制管桩使其进入到载体扩大头，收锤标准是预制管桩下端进入载体扩大头的 垂直深度达到5-10CM。
12. 根据权利要求1所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤⑤中，将高压注浆设 备连接至钢护筒侧壁的注浆管，注浆管底端及外侧面设有封堵措施，在高压作用下，能够冲 开封堵，从而对预制管桩的底部与桩侧进行高压注浆；所述注浆管沿钢护筒的长度方向设 置且其底端长出钢护筒底部2-3CM。
13. 根据权利要求12所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤⑤中的注浆料为水 泥、粉煤灰及水玻璃构成的混合物，控制注浆压力小于IMPa，浆土初凝时间为10-20min，浆 液注入率为16%-20%。
14. 根据权利要求4所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤⑥中，用振动锤上的 液压夹具夹紧钢护筒上端，振拔出钢护筒。
15. 根据权利要求13所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，步骤⑤中控制注浆压力 小于0. 2-0. 4MPa，浆土初凝时间为15min，浆液注入率为18%。
16. 根据权利要求1所述的扩底桩的施工方法，其特征在于，所述钢护筒的侧壁上沿其 长度方向焊接有四根注浆管，所述四根注浆管沿钢护筒圆周方向等间隔设置。
【文档编号】E02D5/44GK104404956SQ201410669835
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】张红, 张鼎波 申请人:张红