本發(fā)明屬于支盤樁領(lǐng)域，特別涉及一種支盤灌注樁及其成形裝置。

背景技術(shù)：

普通擠擴支盤樁是在原普通灌注樁基礎(chǔ)上增加設(shè)置承力盤或整理分支而成，樁身由主樁、底盤、中盤、頂盤及數(shù)個分支所組成。增加的支盤使整個樁基的受力機理發(fā)生根本性的改變，在成樁過程中，對支盤樁成樁質(zhì)量的檢測內(nèi)容除普通灌注樁的檢測之外，還有支盤的盤徑、盤位的檢測項目。

現(xiàn)有支盤樁的支盤厚度不均，與支盤厚度均勻的擠擴樁相比存在一定的受力缺陷?，F(xiàn)有成樁工具有dx擠擴裝置與yzj型支盤擠擴機。支盤樁檢測包括孔深檢測、孔徑和盤徑檢測?？讖胶捅P徑檢測可以歸為3類：1、檢測成孔后鉆頭直徑；2、采用井徑儀進行抽檢；3、用聲波孔壁測定儀檢測。

采用dx擠擴裝置時，dx多節(jié)擠擴灌注樁(以下簡稱dx樁)，是在鉆(沖)孔后向孔內(nèi)下入專用的dx擠擴裝置，通過地面液壓站控制該裝置的弓壓臂的擴張和收縮，按承載能力要求和地層土質(zhì)條件在樁身不同部位擠壓出3岔分布或3n岔(n為擠擴次數(shù))分布的擴大岔腔或近似的圓錐盤狀的擴大頭腔后，放入鋼筋籠，灌注混凝土，形成由樁身、分岔、分承力盤和樁根共同承載的樁型。但其設(shè)計參數(shù)及承載力計算公式尚需進一步完善，擠擴力還需增大。按現(xiàn)有裝置，承力盤和承力岔可設(shè)置在標準貫入試驗錘擊數(shù)n<40擊的粉土和砂土中；也可以設(shè)置在標準貫入試驗錘擊數(shù)n≥40擊的粉土、砂土和卵礫石層的頂面上。如果增大擠擴壓力，則可在比上述土層更硬的土層中擠擴。

采用yzj型支盤擠擴機(單向液壓油缸兩支腔擠擴機)單缸單向往下擠壓，擠擴過程中擠擴臂上部產(chǎn)生“臨空區(qū)”，對土體擾動大，沉渣多，擠擴過程中活塞桿單向外伸運動，活塞桿受壓，兩擠擴臂對活塞桿不能穩(wěn)固支撐，在橫向力不平衡時作用力矩大，活塞桿易彎曲受損。一次擠擴完成一字形兩支擴大腔在土體受力不均或孔壁偏斜時，擠擴機不能準確與樁身軸心對中。此外，需要指出的是，yzj型擠擴支盤成形機的主要技術(shù)特征已被zky-100型擴孔器及日本久保田鐵工株式會社的擠擴裝置專利(1978)的主要特征所涵蓋。

用聲波孔壁測定儀檢測主要是由振蕩器產(chǎn)生一定頻率的電脈沖信號，經(jīng)過處理可以得出測量的孔壁孔徑。用滑線電阻井徑儀和聲波孔壁測定儀檢測時，都需將擠擴支盤主機頭起吊并提升出樁孔，再將測試儀器從孔口放入；也即，需要另外一個工序，而不是在支盤擠擴的同時就一并完成；井徑儀工作時，對所測區(qū)域是井徑臂與樁孔的接觸的兩點，工作區(qū)域小，工作效率不高；此外，樁孔擠擴之后，樁孔之內(nèi)存在著淤泥和水，工作條件比較惡劣，對滑線電阻井徑儀的四個井臂的張開和收攏都造成一定的影響，對井徑儀提升拉桿的在滑動工況下的密封防水有嚴格的要求。

通過上述可見，現(xiàn)有的成樁裝置存在如下缺點：

1)采用擠擴臂進行擠擴，擠擴出的支盤厚度不均，易夾土；

2)多次擠擴時擠擴臂往往不能順利回位，造成擠擴裝置出孔困難或斷臂；

3)易受工作環(huán)境影響，適用范圍較小，對防水密封性能有很高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種支盤灌注樁及其成形裝置

本發(fā)明提供了一種支盤灌注樁成形裝置，包括：

擠擴組件，包括液壓千斤頂和推進腔，所述液壓千斤頂水平布置于所述推進腔的內(nèi)側(cè)，所述液壓千斤頂?shù)捻敵龆伺c所述推進腔的內(nèi)側(cè)固定連接，與所述液壓千斤頂?shù)捻敵龆讼鄬Φ乃鲆簤呵Ы镯數(shù)牧硪欢伺c液壓千斤頂連接塊固定連接；

接長桿，包括上接長桿和下接長桿，所述上接長桿的一端和所述液壓千斤頂連接塊的頂面固定連接；所述上接長桿的另一端和鉆孔機的鉆桿的端部連接；所述下接長桿的一端和所述液壓千斤頂連接塊的底面固定連接。

優(yōu)選地，所述液壓千斤頂和所述推進腔的數(shù)量相等；所述推進腔的數(shù)量為多個；進一步優(yōu)選地，所述液壓千斤頂和所述推進腔的數(shù)量均為四個；所述液壓千斤頂連接塊具有與所述液壓千斤頂相對應(yīng)的四個面以供所述液壓千斤頂固定連接在所述液壓千斤頂連接塊上。

優(yōu)選地，所述上接長桿和所述下接長桿均為薄壁空心結(jié)構(gòu)，并且均可以接長；所述推進腔為弧形結(jié)構(gòu)，多個所述推進腔均完全收攏時形成一個完整的空心圓柱體。

優(yōu)選地，所述液壓千斤頂上設(shè)有進油管接入口和回油管接入口；其中，所述進油管接入口通過油管與進油總管相連，以向所述液壓千斤頂內(nèi)輸入液壓油，從而使得所述液壓千斤頂驅(qū)動所述推進腔擠擴土體形成支盤；所述回油管接入口通過油管與回油總管相連，以將所述液壓千斤頂內(nèi)的液壓油輸出，從而使得所述液壓千斤頂將所述推進腔收回。

優(yōu)選地，所述支盤灌注樁成形裝置還包括：護筒，所述護筒分為上護筒和下護筒；所述上護筒和所述下護筒的內(nèi)部均設(shè)有護筒支撐板以防止所述護筒變形；所述上護筒通過所述護筒支撐板與所述上接長桿和所述液壓千斤頂連接塊連接成為一個整體；所述下護筒通過另一個所述護筒支撐板與所述下接長桿和所述液壓千斤頂連接塊連接成為一個整體。

優(yōu)選地，所述擠擴組件位于所述上護筒和所述下護筒之間，并且所述擠擴組件的所有推進腔均完全收攏時形成的空心圓柱的直徑與所述護筒的直徑基本相同。

優(yōu)選地，所述上接長桿的另一端和鉆孔機的鉆桿的端部為可拆卸連接，優(yōu)選為通過法蘭連接。

優(yōu)選地，所述支盤灌注樁成形裝置還包括：活瓣空腔，所述活瓣空腔的前面板為弧形結(jié)構(gòu)，上、下面具有蓋板，并且通過所述上、下面上的蓋板包覆在所述推進腔的外表面上；所述活瓣空腔的一端通過鉸鏈連接在所述推進腔的外側(cè)面上，所述活瓣空腔的另一端的所述上、下面分別與一根復位彈簧的一端相連，所述復位彈簧的另一端與所述液壓千斤頂連接塊固定連接。

優(yōu)選地，所述活瓣空腔的一端通過所述鉸鏈連接在所述推進腔的外側(cè)面的1/3處；所述活瓣空腔和所述推進腔的數(shù)量相等；所述推進腔為弧形結(jié)構(gòu)；進一步優(yōu)選地，所述活瓣空腔的前面板的弧長與所述推進腔的弧長相等。

一種使用上述任一個支盤灌注樁成形裝置制備得到的具有多個支盤的支盤灌注樁，所述具有多個支盤的支盤灌注樁具有相互間隔設(shè)置的多個支盤和多節(jié)柱狀樁體。

本發(fā)明提供的支盤灌注樁成形裝置結(jié)構(gòu)合理，重量輕，使用方便，施工速度快，使用它制備的支盤厚度均勻，在制備支盤的過程中也不易夾土；而且多次擠擴后推進腔也可以順利收回，方便整個裝置在鉆孔中自由移動；此外，該裝置使用范圍廣，不易受工作環(huán)境的影響，也不需要特殊的防水密封處理。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在如下的具體實施方式部分詳細描述。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。

圖1為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的支盤灌注樁成形裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，示出了工作時推進腔完全頂出時的結(jié)構(gòu)；

圖2為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的支盤灌注樁成形裝置的擠擴組件的結(jié)構(gòu)示意圖，示出了推進腔完全收回時的結(jié)構(gòu)；

圖3為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的支盤灌注樁成形裝置的擠擴組件的結(jié)構(gòu)示意圖，示出了推進腔完全頂出時的結(jié)構(gòu)；

圖4為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的支盤灌注樁成形裝置的擠擴組件的結(jié)構(gòu)示意圖，示出了具有活瓣空腔時的推進腔完全收回時的結(jié)構(gòu)；

圖5為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的支盤灌注樁成形裝置的擠擴組件的結(jié)構(gòu)示意圖，示出了具有活瓣空腔時的推進腔完全頂出時的結(jié)構(gòu)；

圖6為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的支盤灌注樁成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，示出了工作時推進腔完全收回時的結(jié)構(gòu)；

圖7為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的支盤灌注樁成形裝置的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為使用本發(fā)明的優(yōu)選實施例的支盤灌注樁成形裝置制備得到的具有多個圓盤的混凝土灌注樁。

其中，圖中的附圖標記說明如下：

1圓盤2柱狀樁體3下護筒4上護筒

5護筒支撐板6進油總管7上接長桿8回油總管

9活瓣空腔10鉸鏈11推進腔12下接長桿

13液壓千斤頂連接塊14回油管接入口15液壓千斤頂

16進油管接入口17復位彈簧

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1-7所示，本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例提供了一種支盤灌注樁成形裝置，包括擠擴組件和接長桿。其中：

擠擴組件(例如，擠擴腔)，包括液壓千斤頂15和推進腔11。液壓千斤頂15水平布置于推進腔11的內(nèi)側(cè)。液壓千斤頂15的頂出端與推進腔11的內(nèi)側(cè)固定連接(例如，焊接)。與液壓千斤頂15的頂出端相對的液壓千斤頂15的另一端與液壓千斤頂連接塊13固定連接(例如，焊接)。液壓千斤頂15和推進腔11的數(shù)量相等；例如，液壓千斤頂15和推進腔11的數(shù)量均可以為兩個或兩個以上(例如，三個、四個或更多個)。在一種優(yōu)選的實施方式中，如圖3所示，液壓千斤頂15和推進腔11的數(shù)量均為四個，液壓千斤頂連接塊13具有與液壓千斤頂15相對應(yīng)的四個面以供液壓千斤頂15固定連接在液壓千斤頂連接塊13上。推進腔11為弧形結(jié)構(gòu)，所有的推進腔11均完全收攏時形成一個完整的空心圓柱體。

如圖2、圖3和圖5所示，液壓千斤頂15上設(shè)有進油管接入口16和回油管接入口14。其中，進油管接入口16通過油管與進油總管6相連，以向液壓千斤頂15內(nèi)輸入液壓油，從而使得液壓千斤頂15可以驅(qū)動推進腔11擠擴土體形成支盤。回油管接入口14通過油管與回油總管8相連，以將液壓千斤頂15內(nèi)的液壓油輸出，從而使得液壓千斤頂15可以將推進腔11收回。

接長桿，包括上接長桿7和下接長桿12。上接長桿7和下接長桿12均可以為薄壁空心結(jié)構(gòu)，并且均可以根據(jù)需要接長(例如，通過套接或者螺接另外一根接長桿接長)。上接長桿7的一端和液壓千斤頂連接塊13的頂面固定連接。上接長桿7的另一端可以和鉆孔機的鉆桿的端部連接，優(yōu)選為可拆卸連接，例如可以通過法蘭連接。下接長桿12的一端和液壓千斤頂連接塊13的底面固定連接。

本發(fā)明的支盤灌注樁成形裝置還可以包括護筒。如圖1所示，護筒可以分為上護筒4和下護筒3。上護筒4和下護筒3的內(nèi)部均設(shè)有護筒支撐板5以防止護筒變形。如圖6和圖7所示，護筒支撐板5可以為互相交叉設(shè)置的兩塊。上護筒4通過護筒支撐板5與上接長桿7和千斤頂連接塊13連接成為一個整體，下護筒3通過另一個護筒支撐板(未圖示)與下接長桿12和千斤頂連接塊13連接成為一個整體。

擠擴組件位于上護筒4和下護筒3之間，并且擠擴組件的所有推進腔11均完全收攏時形成的空心圓柱的直徑與護筒的直徑基本相同(“基本相同”是指所有推進腔11均完全收攏時，二者的直徑相差不大(比如相差2cm以內(nèi))，可以順利的通過鉆孔而不會被卡住)。護筒的直徑與普通樁(沒有盤的柱狀樁)的直徑相等(也即，上護筒4和下護筒3的直徑與鉆孔的直徑基本相等)，例如可以為660-700mm，優(yōu)選680mm。由于護筒和推進腔11完全收攏時的尺寸相同，使得推進腔11在一次推擠作業(yè)結(jié)束收回后，可以在鉆孔中自由的上下移動，方便了整個裝置的使用。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，為了避免當推進腔11向外頂出時，相鄰的推進腔11之間形成空隙，使得不能形成完整的圓盤狀空間，進而不能形成具有完整的圓盤的支盤灌注樁，可以設(shè)置活瓣空腔9。如圖4和圖5所示，活瓣空腔9的前面板為弧形，活瓣空腔9的上、下面具有蓋板，并且通過上、下面上的蓋板包覆在推進腔11的外表面上?；畎昕涨?的一端通過鉸鏈10連接在推進腔11的外側(cè)面(即，與土體接觸的頂出面)上，優(yōu)選連接在推進腔11的外側(cè)面的1/3處(連接在推進腔11的外側(cè)面的1/3處可以更好的彌補因推進腔11頂出時半徑變大在推進腔11之間出現(xiàn)的空隙，這樣就能夠使擴擠出的圓柱形支盤一次成形)。活瓣空腔9的另一端的上、下面分別與一根復位彈簧17的一端連接，復位彈簧17的另一端與液壓千斤頂連接塊13固定連接，從而可以使得當推進腔11向外頂進和向內(nèi)收回時，活瓣空腔9能夠始終沿推進腔11的外表面滑動而不會脫離推進腔11。而且，當推進腔11向外頂進時，可以有效填補多個推進腔11之間形成的空隙，使得多個推進腔11在向外頂進時，外側(cè)面始終保持形成一個完整的圓環(huán)，從而保證在土體中形成一個完整的厚度均勻的圓盤狀空間，以進一步形成具有完整的圓盤的支盤灌注樁。優(yōu)選地，活瓣空腔9的前面板的弧長與推進腔11的弧長相等，這樣就能充分彌補因推進腔11向土體頂出時因半徑變大而出現(xiàn)的空隙，使擠擴出的圓柱盤成為一個整體且一次成形，而且不會影響推進腔11的收攏。由于本發(fā)明采用了上述的推進腔11結(jié)合活瓣空腔9的結(jié)構(gòu)方式，使得推進腔11在推進和收回的過程中都不容易產(chǎn)生夾土現(xiàn)象，進而影響整個裝置的連續(xù)使用。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，為了將多個擠擴組件連接起來，以一次性制備如圖8所示的多盤灌注樁(圖8中的多盤灌注樁包括多個圓盤1(即：圓柱形支盤)和多節(jié)柱狀樁體2)，可以通過接長桿將多個擠擴組件連接起來。例如，通過一個擠擴組件的上接長桿7與另一個擠擴組件的下接長桿12連接(優(yōu)選為可拆卸連接(例如，通過法蘭連接、套接或者螺接))起來，或者通過一個擠擴組件的下接長桿12與另一個擠擴組件的上接長桿7連接起來，從而形成具有兩個擠擴組件的支盤灌注樁成形裝置。進一步地，可以重復使用上述方式，形成具有多個擠擴組件的支盤灌注樁成形裝置。

下面舉例說明使用本發(fā)明提供的支盤灌注樁成形裝置制備具有多盤的支盤灌注樁的方法。

當用于制備具有多盤的支盤灌注樁的圓柱形鉆孔成型以后，根據(jù)鉆孔的深度選擇與鉆孔的深度基本相等的上接長桿7，將上接長桿7的另一端通過法蘭連接到鉆孔機的鉆桿端部，然后將進油總管6和回油總管8分別與鉆孔機液壓站對接。操縱鉆孔機將擠擴組件伸至鉆孔內(nèi)需要設(shè)置支盤的深度，啟動液壓站，使得液壓油進入液壓千斤頂15，從而驅(qū)動推進腔11向土體內(nèi)水平推進以擠擴土體。在擠擴過程中，推進腔11水平頂進到土體中，包覆在推進腔11的外表面上的活瓣空腔9可以隨著推進腔11的運動而相對推進腔11滑動，從而充分填補由于推進腔11向外頂出時，相鄰的推進腔11之間形成的空隙，能夠使擠擴出的圓柱形圓盤成為一個完整的圓盤且一次成形。由于上護筒4和下護筒3的作用(上護筒4和下護筒3的直徑與鉆孔的直徑基本相同)，同時護筒支撐板5對上護筒4和下護筒3的支撐保護，使得上護筒4和下護筒3緊靠鉆孔的壁，在推進腔11擠擴土體的過程中，鉆孔壁的土體的變形受到抑制，從而使得圓柱形土體空腔(即，支盤孔腔體)周圍的土體不容易發(fā)生塌落和突出。

當推進腔11頂進到設(shè)計位置后就能夠在土體中形成規(guī)定尺寸的圓柱形土體空腔。然后，液壓油通過液壓千斤頂15上的回油管接入口14經(jīng)由油管和回油總管8流回液壓站，推進腔11收回。在推進腔11收回的過程中，活瓣空腔9在復位彈簧17的作用下重新返回到包覆在推進腔11的外表面上，并且由于活瓣空腔9的上、下面上的蓋板包覆在推進腔11的外表面上，因此不會脫離推進腔11，保證了活瓣空腔完整順利復位。然后通過鉆孔機將支盤灌注樁成形裝置移動到另一個需要設(shè)置支盤的深度，重復上述操作即可以得到具有多個圓盤的支盤灌注樁孔。待具有多個圓盤的支盤灌注樁孔施工完畢后，可以向樁孔內(nèi)灌注混凝土，從而形成如圖8所示的具有多個圓盤的混凝土灌注樁。

本發(fā)明還涉及使用上述支盤灌注樁成形裝置制備得到的具有多個支盤的支盤灌注樁，具有多個支盤的支盤灌注樁具有相互間隔設(shè)置的多個支盤和多節(jié)柱狀樁體。

如圖8所示，在一種優(yōu)選的實施方式中，具有多個支盤的支盤灌注樁具有相互間隔設(shè)置的多個圓盤1和多節(jié)柱狀樁體2。圓盤1的直徑可以為800-1200mm，優(yōu)選1000mm，厚度可以為180-220mm，優(yōu)選200mm。柱狀樁體2的直徑可以為600-800mm，優(yōu)選700mm。

如上所述，使用本發(fā)明提供的支盤灌注樁成形裝置，可以在土中形成多個盤腔，灌注混凝土固化后可以形成厚度均勻的盤體，豎向承載時各個圓盤1(圓柱形支盤)的下表面受到被動土壓力作用。例如，對于長25m直徑700mm的灌注樁，每4.0m設(shè)1道盤，共設(shè)六道盤，盤外徑1000mm、內(nèi)徑700mm、盤厚度取250mm，經(jīng)數(shù)值模擬與分析得知該混凝土灌注樁的豎向承載力是普通樁的2倍之多，豎向位移大幅減小，大大改善了灌注樁的豎向承載性能。同時，六道盤僅消耗混凝土0.6m³，而25m長，半徑350mm的普通樁消耗混凝土9.6m³，新增混凝土用量占比僅為6.25％。

此外，采用多個支盤的支盤灌注樁還可以提高混凝土灌注樁的豎向承載特性，在承載力相等的條件下，樁體長度縮短，從而減少鉆孔長度與混凝土的用量，因此降低了施工費用。

采用液壓千斤頂推動擠擴腔進行擴擠，擴擠出的支盤厚度均勻，解決了傳統(tǒng)擴擠裝置易夾土的弊端，多次擠擴時擠擴腔能順利回位，不會造成擠擴裝置出孔困難。

在推進腔的1/3處增加了活瓣空腔，該活瓣空腔的弧長與推進腔的弧長相等，這樣就能彌補因推進腔頂出時半徑變大而出現(xiàn)的空隙，能夠使擴擠出的圓盤一次成形。該裝置重量輕，易操作，施工速度快。

該裝置設(shè)有護筒和半封閉的擴擠腔，護筒緊靠孔壁，擴擠腔擴擠土體時，孔壁土體變形受到限制，腔體周圍土體不易發(fā)生塌落和突出。

根據(jù)上述內(nèi)容可知，本發(fā)明提供的支盤灌注樁成形裝置結(jié)構(gòu)合理，重量輕，使用方便，施工速度快，使用它制備的支盤厚度均勻，在制備支盤的過程中也不易夾土；而且多次擠擴后推進腔也可以順利收回，方便整個裝置在鉆孔中自由移動；此外，該裝置使用范圍廣，不易受工作環(huán)境的影響，也不需要特殊的防水密封處理。

由技術(shù)常識可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。