专利名称：全夯式多头扩底灌注桩的施工方法
技术领域：
本发明涉及桩基的施工方法，尤其是涉及一种全夯式多头扩底灌注桩的施工方法。
背景技术：
在桩基施工技术中，普通夯扩桩是一种挤土型混凝土灌注桩。普通夯扩桩在一定程度上发挥了沉管类混凝土灌注桩的施工方便、操作简单、造价低、对地质条件适应性强、 设备简单、工期短的优势，并进行了一些改良，即在夯扩成形时，在桩端形成扩大头，从而提高了单桩承载力，同时夯扩桩还借助内夯管和柴油吊锤的重量加压成桩。与沉管类混凝土灌注桩相比，普通夯扩桩提高了桩身灌注的质量，减少了桩身缩颈的弊端。但普通夯扩桩仍存在遇淤泥和淤泥质土层(特别是承压水层)时，成桩困难、没有完成解决施工时产生断桩、 离析、吊脚等质量通病的问题。由于上述原因及夯击力等多因素的限制，造成单桩承载力仍停留在较低的水平上。因此，普通夯扩桩是第一代夯扩类桩基施工工艺技术。“全夯式扩底灌注桩”则是在普通夯扩桩的基础上发展起来的第二代夯扩类桩基施工工艺技术。它充分发挥了沉管类灌注桩和普通夯扩桩的优势。与普通夯扩桩相比，全夯式扩底灌注桩采用了电动吊锤，从成孔、桩端扩大头到桩身成型全过程均采取夯压成型新工艺，不但产生了良好的振密桩端土和桩周土的振密挤土效应，而且对外管的混凝土产生了挤出效应，从而达到了提高单桩承载力的目标，基本上消除了断桩、离析、吊脚等质量通病。它把普通夯扩桩的发展向前大大地迈出了一大步。但由于受桩管口径等因素的影响，特别是常遇到相对较硬的持力层埋置较深或桩端阻力于桩侧摩助力之和无法与桩身抗压强度相匹配时，桩的承载力尚有较大的发展空间。同时，全夯式扩底灌注桩在钢筋笼的安装方面也不能满足新规范标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的规定。端承桩、抗拔桩的钢筋笼应插入桩端扩大头的通常配筋要求。施工中易发生撞笼、扭笼和墩笼，有时会发生钢筋笼标高失控的现象，造成工程桩顶部主筋重接的尴尬局面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单桩承载力更高、工程造价更经济的全夯式多头扩底灌注桩的施工方法，即在全夯式扩底灌注桩的基础上发明的第三代夯扩类桩基施工工艺技术。本发明的目的是这样实现的
一种全夯式多头扩底灌注桩的施工方法，特征是
1、施工组织设计对设计文件和工程地质勘察资料进行深入研究，按设计文件的工程桩单桩承载力要求、持力层的规定、技术特点和独特的施工艺程序编写施工组织设计；
2、根据工程桩的国家标准、规范的规定和本发明的技术特点，对多头扩大头的构造、 持力层和结构进行施工设计，提出了全夯式多头扩底灌注桩的具体技术参数和施工工艺程序；3、按国家标准和规范要求进行工程桩试桩
(1)按设计要求进行工程桩试施工；
(2)对施工中的具体实施步骤和参数，要重视多节扩大头有变化的参数分析研究，并做好记录；
(3)对试施工出现的问题和变异参数做出判断处理意见；
(4)按规定进行载荷试验；
(5)最后确定施工程序和各项施工参数夯击次数、拔管速度、成孔停锤贯入度、各扩大头埋植深度以及与地勘报告的对应性、混凝土的标号、夯灌量、各段夯击停锤标准、分段桩长、充盈系数和载荷试验承载力、变形沉降；上述工作需得到设计和监理单位的认可；
(6)填写“全夯式多头扩底灌注桩试桩施工记录”；
4、测量放线及桩机就位根据建设单位提供的建筑物的红线，测定轴线桩，施放每个桩位，用做好标记的竹钎或钢筋打入土中，并用砼包住固定，经相关单位验收合格后将桩机就位；
5、沉管至持力层，封底止水
(1)锤击沉管前，应在桩位放置足够的干硬性混凝土，混凝土的数量，应以填满管底空腔为准，以保证止水阻淤的效果；
(2)锤击沉管时按地质报告的持力层埋深指标，控制沉管最后贯入度，以确保满足以贯入度为主、以控制标高为辅的技术规范的要求；
(3)锤击沉管采用重锤低击的办法施打，落锤高度为1.0 m,正负偏差控制在0. Im以
内；
(4)最后收锤标准①最后三阵的贯入度按工程的经验或设计要求为每阵10击，最后贯入度小于10 cm ；②结合地质报告揭示的持力层埋深相对照；
(5)停锤后应抽出内夯管，检查内夯管的下端是否干燥，确定外管内无泥、水进入；
6、抽出内夯管灌注桩端混凝土，进行桩端扩大头的夯扩扩大头混凝土灌注量按夯扩程序、夯扩参数计算确定，扩大头混凝土的强度按设计要求配制，坍落度应控制在80mm以内；
7、上拔外管同步下沉内夯管完成桩端扩大头混凝土的夯击，扩大头锤击夯扩时，夯扩时间不得超过45min ；
8、抽出内管灌注桩身下部混凝土桩身混凝土的用量应根据桩长、桩径、地质条件及相关参数确定，桩身混凝土强度应按设计要求配制，如混凝土强度大于C30时，则应采用商品混凝土 ；拔内管时速度均勻，且控制在1. 5 2. Om/min范围之内；在软弱土层内、软硬土层交界处及有承压水的土层内，应减慢拔管速度，并控制在0. 8-1. Om/min范围之内；
桩身混凝土夯击、振密拔管成桩时，将内夯管压在外管内的混凝土上；当外管均勻上拔时，锤击内管或振动内、外管使之慢慢密实；
夯击拔管时采用低锤密击的办法，在软弱土层中，应适当减少锤击次数，同时必须保证在外管上拔时，内管同时均勻下沉；在流塑性淤泥层中，如内管下沉过快，宜停止击锤，只须依靠桩锤压力便可达到夯击的效果；
9、上拔外管至预设扩大头部位，进行桩身扩大头的施工
(1)多节扩大头应按照勘察报告数据，使桩程范围内的多个扩大头底部落在相对较硬的持力层；选取上软下硬位置、以下部较硬土层或可利用中低压缩性相对硬土层作为多个扩大头的持力层；
(2)当地质勘察资料中横向土层坡度较大时，施工时应保证桩身扩大头进入持力层的深度；
(3)详细记录各节扩大头标高，混凝土夯入量和停夯条件，特别是当发现异常情况的具体记录；
(4)夯击、振密桩身混凝土，并在预设扩大头位置形成倒锥形扩大头倒锥形扩大头施工同桩端扩大头施工工艺；
10、根据设计要求，完成上述6-7工序，获得桩身部位多个扩大头；
11、抽出外管，完成上部桩身混凝土的夯击、振密桩身混凝土用量、拔管速度、锤击方法等同工序8；
12、安装钢筋笼
(1)移开外立架，钢筋笼吊装就位，插入震动器并安放在导轨上；
(2)将振能传杆与震动器相连接，并使振能传杆端点、导轨中心与基桩中心轴重合，以保证钢筋笼插入时的中心不变；
(3)将振能传杆端部与钢筋笼底部紧密连接后启动震动器；
(4)随着振能传杆的震动和震动装置(震动器、振能传杆和导轨的合称)的自重及加压作用，将钢筋笼送至设计标高；
(5)分离振能传杆与钢筋笼的链接，继续开振，上拔振能传杆及震动器；
13、完成单根全夯式多头扩底桩基桩的施工。本发明的多扩大头技术具有如下优点
(1)通过提高夯击力和桩体混凝土强度标号等技术措施，可以增加桩身扩大头、增大桩端扩大头的承载面积、全面提高承载力和穿越土层的能力。(2)采取桩身夯扩形成多个扩大头的新工艺，可以发挥桩体的比表面积、长径比等几何特征，增加桩的总侧阻力和总端阻力，在不增加或少增加设备、材料用量和工程造价情况下，达到大幅度提高单桩竖向承载力的效果。其单桩竖向承载力比其它同类型桩提高 0. 4—2. 5 倍。(3)本发明可以按照设计的要求的标高和土层承载性能夯扩成多节扩大头。(4) “多节扩大头”工艺技术可以形成“葫芦形态”桩体和多节扩大头，从而较大程度的提高单桩抗拔力，其抗拔力比其它同类型桩提高1-2倍，为用户提供了一种理想的抗拔桩型。(5)由于成桩全过程夯击和钢筋笼振插安装，使桩身混凝土密实度和混凝土抗拉强度设计值ft提高，从而使单桩水平承载力特征值Ra得到较大提高。(6)本发明充分利用了土体的承载作用
本发明在“成孔、桩端扩大头、夯扩桩身和桩身扩大头、振插钢筋笼”的成桩过程中，多次挤土和振密作用形成了挤(振)密桩周土和桩端土明显效应，增强了桩周土摩阻力和桩端土的端阻力，从而达到了充分利用桩端土、桩周土、桩身扩大头下的地基土，桩端扩大头下的地基土的综合承载性能，最终达到大幅度提高单桩承载力的效果。其具有如下优点 ①根据各种不同土层特性及桩长变化设置2个或多节扩大头，将承台以下各层土的强度进行综合利用。特别适合桩端承载力不高，当承台以下存在强度较高的土层时，则可充分利用该若干较硬土层作为桩身扩大头的持力层。②根据各种土层性能特征，利用不同的混凝土充盈系数协调土层的收缩应力变化，确保达到设计计算的桩身直径。
图1为施工机具定位的示意图(机具定位，在桩位放置足够的干硬性混凝土)； 图2为锤击沉管的示意图(双管套合，锤击沉管至设计持力层)； 图3为桩端扩大头投料的示意(提起内夯管，向外管中投入桩端扩大头混凝土)； 图4为桩端扩大头形成的示意图(放入内夯管，将外管上拨并夯击管内混凝土，形成桩端扩大头)；
图5为第一层桩身形成的示意图(上拨内夯管，放入第一层桩身混凝土，并夯击内管形成第一层桩身)；
图6为第一桩身扩大头形成的示意图(再上拨内夯管，放入第一节桩身扩大头混凝土， 夯成第一节桩身扩大头。重复图2至图6，形成第二层桩身和第二节桩身扩大头)；
图7为钢筋笼导轨就位的示意图(完成桩体混凝土后，将钢筋笼导轨就位，移动振能传杆与钢筋笼连接，并使钢筋笼和桩体中心相重合)；
图8为钢筋笼震插施工的示意图(开动震动器，由振能传杆将钢筋笼插入液化的桩体混凝土中，直至达到设计标高深度)；
图9为成桩的示意图(将振能传杆与钢筋笼分开，边振边拨起振能传杆成桩)。
具体实施例方式下面结合实施步骤对本发明作进一步详细说明。一种全夯式多头扩底灌注桩的施工方法，实施步骤按下列程序进行
1、施工组织设计按设计文件的工程桩单桩承载力要求、持力层的规定和本发明提出的编制程序编写施工组织设计；
2、根据国家标准规范和本发明的要求的规定，对多头扩大头的构造、持力层和结构进行施工设计，提出全夯式多头扩底灌注桩的各项初步技术参数和施工工艺程序；
3、按国家标准规范和本发明的技术要求进行工程桩试桩
(1)按设计要求进行工程桩试施工；
(2)按规定进行载荷试验；
(3)最后确定施工程序和各项施工参数夯击次数、拔管速度、各扩大头埋植深度以及与地勘报告的对应性、混凝土的标号、夯灌量、各段夯击停锤标准、分段桩长、充盈系数和载荷试验承载力、变形沉降等等。上述工作需得到设计和监理单位的认可；
(4)填写“全夯式多头扩底灌注桩试桩施工记录”。4、测量放线及桩机就位根据建设单位提供的建筑物的红线，测定轴线桩，施放每个桩位。5、沉管至持力层，封底止水
(1)锤击沉管前，应在桩位放置足够的干硬性混凝土，混凝土的数量，应以填满管底空腔为准，以保证止水阻淤的效果；
6(2)停锤后应抽出内夯管，检查内管下端是否干燥，外管内是否有泥、水进入；
6、抽出内管灌注桩端混凝土，进行桩端扩大头的夯扩扩大头混凝土灌注量应按夯扩程序、夯扩参数进行，扩大头混凝土的强度宜大于C30，坍落度应控制在80mm以内(宜采用商品混凝土)；
7、上拔外管同步下沉内管完成桩端扩大头混凝土的夯击，扩大头锤击夯扩时，夯扩时间不得超过45min ；
8、抽出内管灌注桩身下部混凝土桩身混凝土的用量应根据桩长、桩径、地质条件及相关参数确定，桩身混凝土强度大于C30时，应采用商品混凝土。拔内管时速度应均勻，且应控制在1. 5 2. Om/min范围之内；在软弱土层内、软硬土层交界处及有承压水的土层内，应减慢拔管速度，并控制在0. 8-1. Om/min范围之内；
桩身混凝土夯击拔管成桩时，应将内夯管压在外管内的混凝土上；当外管均勻上拔时， 锤击内管使之徐徐下夯；
9、上拔外管至预设桩身扩大头部位，进行桩身扩大头的施工
(1)多节扩大头应按照勘察报告数据，使桩程范围内的多个扩大头底部落在相对较硬的持力层；一般宜选取上软下硬位置、以下部较硬土层作为多个扩大头的持力层；不应将多个扩大头设置在上硬下软位置，应以下部较硬土层作为多节扩大头的持力层；
(2)当地质勘察资料中横向土层坡度较大时，施工时应相应处理，保证桩身扩大头进入持力层的深度；
(3)详细记录扩大头标高，混凝土夯入量和夯停条件，特别是当发现异常情况的具体记
录；
10、夯击外管内混凝土，并在预设扩大头位置形成倒锥形扩大头倒锥形多节扩大头施工同桩端扩大头施工工艺；
11、根据设计要求，完成上述工序，得桩身部位多个扩大头；
12、抽出外管，完成上部桩身混凝土的夯击桩身混凝土用量、拔管速度、锤击方法等同工序5。 13、吊装钢筋笼
(1)移外立架，钢筋笼吊装就位，并安放在导轨上；
(2)插入震动器，将振能传杆与震动器螺栓相连，并使振能传杆端、导轨中心与基桩中心轴重合，以保证钢筋笼插入时的中心不变；同时调整导轨位置，使导轨在钢筋笼插入时起到扶正作用，以避免钢筋笼下沉过程中发生偏移；
(3)启动震动器震动使钢筋笼下沉，随着振能传杆的震动，直至钢筋笼下至设计标高； 14、完成单根全夯式多节扩底桩基桩的施工。
权利要求
1. 一种全夯式多头扩底灌注桩的施工方法，其特征在于(1)、采用全程夯压振密施工工艺，不仅可确保成桩的质量，而且可利用相对较硬持力土层形成单节或多节扩大头，达到提高单桩承载力的目标，同时可提高单桩竖向抗拔承载力；(2)、利用振压装置将钢筋笼插送至成型桩体的混凝土中设计位置，有效保证了设计标高的要求，不但可对桩身混凝土进行二次振捣挤密，而且满足端承桩，抗拔桩的钢筋笼统长安放的规范要求。
全文摘要
本发明公开了一种全夯式多头扩底灌注桩的施工方法，它是在“成孔、桩端扩大头、夯扩桩身和桩身扩大头、振插钢筋笼”的成桩过程中，多次挤土和振密作用形成了挤(振)密桩周土和桩端土明显效应，增强了桩周土摩阻力和桩端土的端阻力，从而达到了充分利用桩端土、桩周土、桩身扩大头下的地基土，桩端扩大头下的地基土的综合承载性能，最终达到大幅度提高单桩承载力的效果。其具有如下优点①根据各种不同土层特性及桩长变化设置2个或多节扩大头，将承台以下各层土的强度进行综合利用。②根据各种土层性能特征，利用不同的混凝土充盈系数协调土层的收缩应力变化，确保达到设计计算的桩身直径。
文档编号E02D5/44GK102444120SQ20111028551
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者刘献刚, 徐升才 申请人:刘献刚