预制齿桩

1.本实用新型涉及桩基施工技术领域，具体讲是一种桩侧带齿的预制齿桩。


背景技术：

2.近年来，随着国家经济建设的迅猛发展，桩基施工技术获得了更为广阔的推广和应用。而伴着建筑施工水平的提升，对桩基的承载力及抗沉降水平自然提出了更高的要求。目前行业内主要是采用在桩侧成齿的方式来增大桩侧摩阻力，从而实现提升桩基承载力和抗沉降水平的目的。具体的说，现有技术一般是在成孔后，利用可伸缩的刮刀在桩孔孔壁旋转切削出对应形状的环形或半环形槽，然后用常规方式下钢筋笼浇捣混凝土，混凝土硬化后在桩孔孔壁预留的环形或半环形槽内形成外凸于桩侧的齿。
3.但现有技术桩侧成齿的方式存在较大的局限性。首先，该方式的适应性不广，主要适用于土层，而刮刀很难在坚硬的岩层中切削出槽，而实际施工地质条件复杂，经常遭遇到土层岩层交杂的状况，上述施工方式难以为继；况且，即便仅针对土层而言，孔壁土体并不稳固，即便有泥浆护壁，但刮刀成槽时刮擦切削动作造成的扰动往往会加大孔壁和槽壁土体坍塌的概率，导致后期浇捣桩体混凝土后外凸环形齿的形状不规则，尺寸不统一，对桩侧摩阻力的增益有限。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能适应土层和岩层的地质条件且确保外凸于桩侧的齿形状规则标准、尺寸统一的预制齿桩。
5.本实用新型的一种技术解决方案是，提供一种预制齿桩，它包括混凝土预制桩身和用于隔断预制桩身与地层的通长钢护筒；通长钢护筒底环面设有多个截齿；预制桩身侧面设有多个预制凸齿；预制桩身内预埋有通长的第一补浆管，第一补浆管的出口位于预制桩身底端；预制桩身内预埋有第二补浆管和多根分支补浆管，多根分支补浆管入口均与第二补浆管连通，多根分支补浆管出口位于预制桩身侧面的不同高度。
6.采用以上结构的预制齿桩与现有技术相比，具有以下优点。
7.由于配置了通长的钢护筒且钢护筒底端设有截齿，故利用动力头将钢护筒旋压至桩底，再利用筒钻将钢护筒内掏干净，即将钢护筒内的碎渣或碎土排出；就能将预制桩身顺利下放至钢护筒内；再拔出钢护筒，此时土层范围内的桩孔孔壁土体回弹抵住预制桩身而岩层范围内的桩孔孔壁则不回弹，故对不同地层作针对性处理，并根据岩层在下土层在上的地层分布规律，利用通长的第一补浆管直接从桩底向上注浆，以填充岩层范围内的预制桩身侧面与桩孔孔壁的间隙；并利用第二补浆管，由多根分支补浆管向外注浆，以填充土层范围内的预制桩身侧面与桩孔孔壁的间隙；且由于土层回弹过程可能会完全缩径而堵死隔断浆液上下扩散的通道，所以在第二补浆管上设置了多个分支补浆管，从不同高度的多个出口多点补浆，确保将土层范围内桩身与孔壁的间隙全部填满；这样，确保预制桩身与桩孔孔壁充分贴合，保证了桩侧摩阻力的有效传递。
8.由以上分析可知，由于预制桩身和预制凸齿均是在桩孔外预先制备成型的，其成齿过程无需在孔壁刮擦成槽，故排除了孔壁坍塌的不利影响，确保预制桩身每个凸齿的形状规则、尺寸统一；且同样由于本技术的凸齿的成型过程不再需要在桩孔孔壁切削成槽，故增强了不同地层的适应性，不管是土层还是岩层中均能施工作业，克服了现有技术只能在土层中成齿作业的局限性；况且，正是由于两种不同的补浆管的存在，针对性的用水泥浆填补了土层或岩层与桩身侧面的间隙，从而确保了桩身及凸齿与桩孔孔壁接触充分、贴合紧密，因此有效提高了桩体的侧摩阻力，进而有效增强了桩基的承载力及抗沉降水平。
9.作为优选，当预制齿桩所在地层有溶洞时，预制桩身外设有用于封闭预制桩身侧面与桩孔孔壁间隙的挡圈结构；该挡圈结构高于地层的溶洞的高度；由常识可知，溶洞一般是位于土层下方的岩层内，所以，将挡圈结构设置在溶洞上方，就能有效隔断封堵住溶洞上方的桩身与孔壁的间隙，避免第二补浆管向土层范围内填充的浆液从下方的溶洞泄露流失，进而确保水泥浆填满溶洞上方也就是土层高度范围内桩身与孔壁的间隙；而且，人们可以控制第一补浆管的注浆量，确保其从桩底向上填充至接近溶洞的高度；这样，人们可以将除溶洞高度外的其它桩段的间隙填满，在不漏浆的前提下最大程度提升桩身与桩孔孔壁的侧摩阻力。
10.作为进一步优选，预制桩身外设有左右对称的两个抱箍，每个抱箍两端均设有带螺孔的端板，左边抱箍的两个端板分别与右边抱箍的两个端板经调节螺栓连接；挡圈结构搁置在左右两抱箍上以实现高度向定位；这样，可以拧紧调节螺栓，确保两个抱箍抱紧卡死预制桩身，从而为挡圈结构提供支承和高度向定位；而且，该抱箍的好处是可以固定在预制桩身的任意高度，确保其贴近溶洞高度，避免挡圈结构离溶洞太远造成桩身与桩孔侧壁间隙过大；若不依靠抱箍，挡圈结构也能搁置在某一层的预制凸齿上，但挡圈的高度被限定在各层预制凸齿上，无法实现无级调节，换句话说，在抱箍支承下实现了挡圈高度的无级调节。所述的无级调节和有级调节是相互针对的概念，其中有级调节是指，调节的幅度是有级别、等级或档位的限制的，如挡圈的高度只能是在第一层、第二层
……
第n层的预制凸齿的高度上选择；而无级调节是指调节幅度突破了级别、等级或档位的限制，如抱箍可以将挡圈限定在任意的高度上，从而实现无级调节。
11.抱箍进一步优选为，每个抱箍由搁置挡圈结构的环形横板和箍紧预制桩身的环形竖套构成，环形横板固定在环形竖套上端且两者一体铸造成型，环形横板和环形竖套之间设有三角加强肋板；这样，环形横板使挡圈搁置支承更牢固可靠，而环形竖套则加大了与预制桩身的接触面积，确保抱箍与预制桩身卡接牢固，而三角加强肋板则增大了环形横板和环形竖套的牢固度和整体性。
12.挡圈结构优选为一个上大下小的碟形圈，该碟形圈由弹性橡胶构成，该碟形圈的外径大于桩孔孔径；该结构简单，制造方便，成本也低，当然，该结构能有效完成隔断上部水泥浆，防止泄露的功能。
13.挡圈结构的另一种优选为，它包括一个环状气囊和一根l形气管，l形气管的主体部分预埋在预制桩身内，l形气管入口伸出预制桩身顶面，l形气管出口与环状气囊连通；这样，待预制桩身在桩孔下方到位并吊运走钢护筒后，利用l形气管对气囊充气，使其膨胀，封闭住桩身与桩孔的间隙，就能成功隔断水泥浆，避免其向下渗漏从溶洞流失。
附图说明
14.图1是本实用新型预制齿桩将地层纵剖后的结构示意图。
15.图2是本实用新型预制齿桩将地层和钢护筒纵剖后的结构示意图。
16.图3是图2拔出钢护筒并偏转一定角度后的结构示意图。
17.图4是图3中a部分的放大结构示意图。
18.图5是本实用新型预制齿桩的底部的结构示意图。
19.图6是本实用新型预制齿桩去掉预制桩身后的结构示意图。
20.图7是本实用新型预制齿桩装配另一种挡圈结构时的结构示意图。
21.图8是图7去掉预制桩身后的结构示意图。
22.图中所示1、预制桩身，2、钢护筒，3、截齿，4、预制凸齿，5、第一补浆管，6、第二补浆管，7、分支补浆管，8、土层，9、岩层，10、溶洞，11、碟形圈，11.1、卷边，12、调节螺栓，13、桩孔，14、环状气囊，15、l形气管，16、抱箍，16.1、端板， 16.2、环形横板，16.3、环形竖套，16.4、三角加强肋板。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
24.如图1～8所示，本实用新型预制齿桩，它包括混凝土预制桩身1和用于隔断预制桩身1与地层的通长钢护筒2；通长钢护筒2底环面设有多个截齿3；所述的通长是指该钢护筒2从设计的桩底标高一直延伸到桩顶。
25.预制桩身1侧面设有多个预制凸齿4；本实施例中的凸齿采用的是多层半环形齿，每层为左右对称的两个半环形齿，上述的半环形齿是与预制桩身1一起在工厂制造成型的。主要有两种方法，一是预埋，即每个半环形齿都是一个预埋件，内部与预制桩身1的钢筋笼焊接或绑扎，外侧外凸于预制桩身1侧面；二是在预制桩身1的侧模板上挖半环形槽，浇注桩身混凝土时，混凝土填充入半环形槽的部分形成外凸的半环形齿，即该预制凸齿4为与预制桩身1一体浇注成型的混凝土半环形齿。
26.预制桩身1侧壁混凝土内预埋有通长的第一补浆管5，第一补浆管5入口伸出预制桩身1顶面，第一补浆管5的出口位于预制桩身1底端。预制桩身1侧壁混凝土内预埋有第二补浆管6和多根分支补浆管7，多根分支补浆管7入口均与第二补浆管6连通，多根分支补浆管7出口位于预制桩身1侧面的不同高度，但全部的分支补浆管7的出口均位于土层8的高度范围内。
27.当预制齿桩所在地层有溶洞10时，更确切的讲，施工地层为上土层8下岩层9的复合地层且岩层9为岩溶结构时，预制桩身1外设有用于封闭预制桩身1侧面与桩孔13孔壁间隙的挡圈结构；该挡圈结构略高于地层的溶洞10的高度。如挡圈结构比溶洞10高度高出30cm。
28.挡圈结构优选为一个上大下小的碟形圈11，该碟形圈11由弹性橡胶构成，该碟形圈 11的外径大于桩孔13孔径。这样，当碟形圈11外缘超过钢护筒2内径的部分，以及碟形圈11外缘超过桩孔13孔径的部分，都会形成上翻的卷边11.1，从而彻底封住上部的间隙，防止漏浆。
29.挡圈结构的另一种优选为，它包括一个环状气囊14和一根l形气管15，l形气管 15
的主体部分预埋在预制桩身1内，l形气管15入口伸出预制桩身1顶面，l形气管15 出口与预制桩身1侧面的环状气囊14连通。
30.上述的挡圈结构可以支承搁置在某层的两个预制凸齿4上，但这样挡圈结构的高度就受限了，无法做到无级调节，所以，挡圈结构的支承结构优选如下。预制桩身1外设有左右对称的两个抱箍16，每个抱箍16两端均设有带螺孔的端板16.1，左边抱箍16的两个端板16.1分别与右边抱箍16的两个端板16.1经调节螺栓12连接；挡圈结构搁置在左右两抱箍16上以实现高度向定位。人们旋紧调节螺栓12，从而调节抱箍16对预制桩身1的卡紧程度。
31.每个抱箍16由搁置挡圈结构的环形横板16.2和箍紧预制桩身1的环形竖套16.3构成，环形横板16.2固定在环形竖套16.3上端且两者一体铸造成型，环形横板16.2和环形竖套16.3之间设有三角加强肋板16.4。
32.利用本实用新型预制齿桩的施工桩基的方法如下。
33.利用双动力头钻机的下动力头将钢护筒2旋压至桩底标高，并利用上动力头驱动筒钻钻进，向上排出碎土或碎渣，从而将钢护筒2中心孔掏干净；再将预先制备的桩侧带预制凸齿4的预制桩身1下放至钢护筒2内；再起拔钢护筒2，土层8范围内土体回弹以贴合预制桩身1；为加大贴合，利用第一补浆管5直接从桩底向上注浆，以填充岩层9范围内的预制桩身1侧面与桩孔13孔壁的间隙，并利用第二补浆管6，由多根分支补浆管 7向外注浆，多点出浆，以填充满土层8范围内的预制桩身1侧面与桩孔13孔壁的间隙；若岩层9为岩溶结构，则在溶洞10上方一定高度如30cm处布设两个抱箍16并螺接卡紧，并搁置挡圈结构，从而防止上部的浆液从溶洞10流失。