專利名稱：：端頭超徑灌注樁用鋼筋骨架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋼筋混凝土灌注樁的施工方法,特別是具有大直徑樁基的灌注樁的施工方法及專用機具，尤其涉及高層、超高層工民建工程在以非基巖為持力層的地質(zhì)情況下，通過增大樁基底部受力面積，在不改變樁徑樁深前提下成倍提高單樁承載力，提高整體抗震能力的施工技術(shù)及專用器具。
背景技術(shù)：
：目前在以非基巖為持力層的地質(zhì)情況下，上部荷載極大的高層、超高層工民建工程為保證不超過地基承載力，一般采用加大樁徑、增加樁身長度來提高單樁承載力；但是，加長加大樁體直徑必然會導(dǎo)致混凝土用量巨增，而且，當樁體長度和直徑之比過大時，樁體的承載力以及抗剪能力顯著降低。在有的工程采用人工挖擴樁，但極度危險；也有一些工程采用了機鉆端頭擴孔的方法，但擴孔能力僅在0.5—ld(d為樁身直徑)。中國專利文件公開了"一種大承載力疊合樁(CN1106491A)，它主要由高壓旋噴樁與灌注樁疊合而成"。中國專利文獻還披露了一種"高壓旋噴插芯擴底槽"(CN1441124A)，其大直徑的樁底同樣采用高壓旋噴方法擴底后，插入鋼筋混凝土的沉管樁等形成。有與底部均采用高壓旋噴方式形成，存在樁底尺寸難以準確保證的缺點。此外，中國專利文獻還公開了一種"灌注樁樁底的處理方法"(CN1051771A)，它是由已成孔的灌注樁孔底巖土中，噴注加壓水泥素漿，震搗密實后，再使用注漿管加壓灌注形成樁底。它樁底尺寸同樣難以保證，且不能加鋼筋籠形成鋼筋混凝土的大直徑樁底。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種機鉆端頭超徑擴孔的灌注樁施工方法，以適應(yīng)高層、超高層工民建工程要求，解決在以非基巖為持力3層的地質(zhì)情況下，在不增加樁徑、不加長樁深前提下，通過端頭超徑擴孔成倍增大樁底受力面積，提高單樁承載力，提高抗震能力。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種機鉆端頭超徑擴孔的灌注樁施工方法，按以下步驟進行a)采用常規(guī)樁工鉆機施工至預(yù)定擴孔深度；b)更換擴孔鉆頭進行擴孔段施工，使樁底形成直徑為24倍樁身直徑的近圓柱體或錐臺體；C)利用重力或外力下放鋼筋籠；d)澆注混凝土形成灌注樁。本發(fā)明的另一目的是提供上述機鉆端頭超徑擴孔的灌注樁施工方法專用的擴孔鉆頭，以解決端頭超徑孔的鉆孔問題。本發(fā)明的另一目的是這樣實現(xiàn)的一種端頭超徑灌注樁用擴孔鉆頭，鉆頭結(jié)構(gòu)為用作與鉆桿連接的變徑接頭的下部固聯(lián)有外環(huán)套和內(nèi)環(huán)套，內(nèi)、外環(huán)套之間活動地設(shè)置有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿頂部的內(nèi)、外環(huán)套之間設(shè)有彈簧，四組設(shè)有刀頭的刀架均布鉸接在變徑接頭底部，每組刀架由相互鉸接的兩個條形刀架組成，且條形刀架的下部固聯(lián)在導(dǎo)向桿上。上述導(dǎo)向桿內(nèi)的注水通道與變徑接頭內(nèi)的水通道連通，兩個條形刀架內(nèi)設(shè)置有相互連通的水通道，且該水通道經(jīng)通孔與導(dǎo)向桿內(nèi)的注水通道連通；每個條形刀架上開有與其內(nèi)水通道連通、用于冷卻刀頭的噴孔。本發(fā)明的再一個目的是提供上述機鉆端頭超徑擴孔的灌注樁施工方法專用的，能夠收放的鋼筋骨架，以解決將預(yù)先制作的鋼筋骨架從上向下放入端頭超徑孔、再進行澆注的問題。本發(fā)明的再一目的是這樣實現(xiàn)的一種端頭超徑灌注樁用鋼筋骨架，包括沿同一圓周分布的多根縱向鋼筋，沿豎向方向分布、與縱向鋼筋連接的多根環(huán)形鋼筋，位于灌注樁擴孔段內(nèi)的縱向鋼筋上均布設(shè)置有徑向發(fā)散鋼筋，發(fā)散鋼筋由一根直筋彎折成上豎向段、水平段和下豎向段構(gòu)成，且發(fā)散鋼筋鉸接在縱向鋼筋或環(huán)形鋼筋上；縱向鋼筋上對應(yīng)于每一發(fā)散鋼筋還設(shè)置有卡固定位機構(gòu)定位卡和定位片分別焊接在縱向鋼筋外側(cè)和內(nèi)測，位于下方的定位卡正面設(shè)有供發(fā)散鋼筋卡入的開口槽，定位卡側(cè)面開有一個盲孔，盲孔貫穿開口槽并延伸向外，盲孔內(nèi)從內(nèi)向外依次設(shè)置有插銷、彈簧以及調(diào)節(jié)螺釘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點和優(yōu)點擴大樁底受力面積通過端頭超徑擴孔，根據(jù)S二JlR2，端頭樁徑擴大一倍，樁底受力面積擴大為4倍。1、提高單樁的荷載承載力由〔P〕l/2Ui:fiLi+m。(0〕A，知樁底截面積的增大能提高單樁的荷載承載力。式中U為樁周各土層的極限樁側(cè)摩阻力；fi為樁端阻力折減系數(shù)；Li為樁身穿過i土層的長度；mo為樁身截面周長(M)，按成孔樁徑計算；(o)為樁底地基土的容許承載力(KPa)，-o。+K2r2(4d-3)+K'2r2(6d);A為樁底截面積(M2);0。為基底地基土的基本承載力。K2為修正系數(shù)，K'2對于黃土和粘性土為l.O，對于其他土，為1(2的一半，r2為基底以上土的平均容重。根據(jù)不同直徑擴底樁下的單樁承載力的試驗(見下表)及公式計算校核，可以看出隨著擴底直徑的加大，樁能承受的荷載也在急劇增加。不同直徑擴底樁下的單樁承載力<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2、提高單樁的底部抗剪能力底部雙層高強度發(fā)散鋼筋固定在距樁底和樁側(cè)10CM的位置，增強樁底的抗剪能力。3、提高整體抗震能力通過擴大樁底受力面積、減小樁底受力荷載、變摩擦樁為端承樁，可減小樁基在振動條件下基礎(chǔ)被液化、軟化的程度，從而提高整體抗震的能力。4、構(gòu)思巧妙、設(shè)計新穎、機械結(jié)構(gòu)簡單，擴孔效率高利用條形刀架旋轉(zhuǎn)的離心力張開刀架，對巖土進行切割、剝離、撞擊，擴孔效率高。5、刀架刀頭的使用壽命長鉆孔時，經(jīng)鉆桿引入的壓力水從變徑接頭進入導(dǎo)向桿，再經(jīng)導(dǎo)向桿上的通孔注入條形刀架內(nèi)的水通道，最后，從刀架上的噴孔噴出，對條形刀架上的硬質(zhì)含金刀頭進行冷卻，從而延長了刀架刀頭的使用壽命。6、采用本擴孔頭施工，可形成端頭超徑灌注孔，一方面擴大樁底受力面積(端頭樁徑擴大l倍，樁底受力面積擴大為4倍)，另一方面極大提高單樁的荷載承載力，最終提高了建筑物的整體抗震能力。7、鋼筋骨架上的發(fā)散鋼筋可以收攏，也可以放開，收攏時發(fā)散筋的上豎向段與豎向筋平行，因而可以方便地從上至下放入端頭超徑孔中，再置于孔中當發(fā)散筋放開后，再經(jīng)卡固定位機構(gòu)定位，而處于徑向發(fā)散位置，有利于灌注樁的現(xiàn)場澆注。8、可以加快端頭超徑灌注樁的施工進度，鋼筋骨架可以預(yù)先焊接制作，其制作可與鉆孔同時進行，可縮短工期。9、預(yù)先制作鋼筋骨架，有利于保證灌注樁施工質(zhì)量。10、發(fā)散高強鋼筋骨架，有利于提高混凝土灌注樁的抗剪能力，從而增強該型樁基的穩(wěn)定性。11、改變樁基荷載的分布形式，提高該型樁基承受動荷載的能力，從而進一步增強該型樁基的穩(wěn)定性。圖l是擴孔鉆頭的立體圖2是圖1所示縱向(Y向)剖面圖3是圖2所示條形刀架的斷面圖4是圖2所示刀頭沿A-A線的剖面圖5是圖2所示刀頭底部嵌合在刀架上的示意圖6是鋼筋骨架置于端頭超徑孔內(nèi)的主視圖7是圖6所示鋼筋骨架的俯視圖(只示出一個層面上的發(fā)散鋼筋)；圖8是卡固定位機構(gòu)與一根發(fā)散鋼筋的立體示意圖(發(fā)散鋼筋處于收攏位置)；圖9是圖8所示卡固定位機構(gòu)與一根發(fā)散鋼筋的立體示意圖(發(fā)散鋼筋處于放開位置)；圖10是圖8的縱向剖面圖；圖11是圖9的縱向剖面圖12是圖IO所示定位卡的Z向(垂直于紙面方向)剖面圖；圖13是圖11所示定位卡的Z向(垂直于紙面方向)剖面圖。具體實施例方式一種機鉆端頭超徑擴孔的灌注樁施工方法，其特征是按以下步驟進行a)采用常規(guī)樁工鉆機施工至預(yù)定擴孔深度；b)更換擴孔鉆頭進行擴孔段施工，使樁底形成直徑為24倍樁身直徑的圓柱體或錐臺體；C)利用重力或外力下放鋼筋籠；d)澆注混凝土形成灌注樁。本發(fā)明詳細施工步驟如下施工工藝為平整場地一放樁位線并復(fù)測一鉆機就位一校正鉆桿對中和垂度—鉆孔一出渣一清運土一安放孔口鋼護孔管一測量孔深、垂直度一繼續(xù)鉆孔一達到預(yù)定擴孔深度，更換鉆頭一啟動防止擴孔段垮塌、并排出鉆渣的重泥漿循環(huán)系統(tǒng)一檢査孔深一清孔底沉積至合格一下鋼筋籠一漿液置換一邊澆混凝土，邊拔出孔口鋼護孔管。圖1圖2示出，鉆頭結(jié)構(gòu)為用作與鉆桿連接的變徑接頭1的下部固聯(lián)有外環(huán)套3和內(nèi)環(huán)套4，內(nèi)、外環(huán)套之間活動地設(shè)置有導(dǎo)向桿5，導(dǎo)向桿頂部的內(nèi)、外環(huán)套之間設(shè)有彈簧2，四組設(shè)有刀頭的刀架均布鉸接在變徑接頭底部，每組刀架內(nèi)都由相互鉸接的兩個條形刀架(如，條形刀架6、8)組成，且條形刀架6的下部固聯(lián)在導(dǎo)向桿上。圖中變徑接頭l上有臺肩，變徑接頭用作與鉆桿連接。內(nèi)環(huán)套與外環(huán)套相當于兩根圓管形成的套管，導(dǎo)向桿5活動地設(shè)置在內(nèi)、外環(huán)套之間。未受外力作用時，一組的兩個條形刀架之間的夾角可為180°，此時彈簧處于未受力狀態(tài)。圖1中，條形刀架6、8為一組，條形刀架IO、12為一組，條形刀架7、9為一組，條形刀架ll、13為一組。條形刀架6(上端)、8(下端)相互鉸接，條形刀架8的上端鉸接在變徑接頭上，條形刀架6的下端與導(dǎo)向桿5固聯(lián)。另外三組的連接方式與條形刀架6、8完全相同。四組刀架上設(shè)有(鋼絲)定位繩14，以限制刀架張開角度。導(dǎo)向桿5內(nèi)的注水通道5a與變徑接頭l內(nèi)的水通道la連通，兩個條形刀架6、8內(nèi)設(shè)置有相互連通的水通道6b,且該水通道經(jīng)通孔與導(dǎo)向桿內(nèi)的注水通道5a連通；每個條形刀架6上開有與其內(nèi)水通道連通、用于冷卻刀頭的噴孔。從噴孔引出冷卻水對刀頭進行冷卻，同時，利用水的壓力帶出鉆孔時的巖屑。所有條形刀架上的刀頭按等間距設(shè)置，且左、右相鄰的兩個條形刀架8、12上的刀頭錯位設(shè)置(參見圖1，如，條形刀架12上的刀頭與條形刀架8上的刀頭在同一豎直高度上相互錯位；同樣，條形刀架IO、6上的刀頭相互錯位)。參見圖3，每個條形刀架的結(jié)構(gòu)均為硬質(zhì)合金刀頭6a的端頭呈十字形(圖5)，并固定在刀條6c上，刀條嵌設(shè)在條架6e上、并經(jīng)螺釘6d固定。圖1中刀頭采用硬質(zhì)合金鉆頭，其形狀不局限于圖示形狀，本處僅給出示意。圖6圖7示出，端頭超徑孔由上部鉆孔24和下部擴孔段25組成，擴孔段25的直徑一般可為鉆孔24的24倍。擴孔段底部可與水平方向呈015度夾角。多根縱向鋼筋21沿同一圓周均布在環(huán)形鋼筋22上，多根環(huán)形鋼筋沿豎向(圖7中)分布并與縱向鋼筋連接，位于灌注樁擴孔段內(nèi)的縱向鋼筋上均布設(shè)置有徑向發(fā)散鋼筋23，且發(fā)散鋼筋鉸接在縱向鋼筋或環(huán)形鋼筋上；縱向鋼筋上對應(yīng)于每一發(fā)散鋼筋還設(shè)置有卡固定位機構(gòu)?？梢栽诳v向鋼筋上焊接一個限位塊作為定位卡固機構(gòu)，發(fā)散鋼筋放開時，被縱向鋼筋上的限位塊擋住而使其定位，并處于與豎向筋垂直的灌注樁的徑向位置。發(fā)散鋼筋可以是一根直筋，也可以是由一根直筋彎折成上豎向段、水平段和下豎向段構(gòu)成(也可以說由一根直筋順時針彎折90度，再逆時針彎折90度而成。圖8圖10圖12中，發(fā)散鋼筋處于收攏位置，即其上彎折段位于與豎向鋼筋平行的位置。圖9圖11圖13中，發(fā)散鋼筋處于放開位置，即其上彎折段位于與豎向鋼筋垂直的位置(也是徑向位置)。圖10、11、12、13中，卡固定位機構(gòu)為定位卡26和定位片27分別焊接在縱向鋼筋外側(cè)和內(nèi)側(cè)，位于下方的定位卡26正面設(shè)有供發(fā)散鋼筋卡入的開口槽26d，定位卡側(cè)面開有一個盲孔，盲孔貫穿開口槽并延伸向外，盲孔內(nèi)從內(nèi)向外依次設(shè)置有插銷26c、彈簧26b以及調(diào)節(jié)螺釘26a。參見圖7，發(fā)散鋼筋的上豎向段處于豎向位置(與縱向鋼筋平行)時，插銷由于彈簧作用力，抵靠在發(fā)散鋼筋上；參見圖8，發(fā)散鋼筋受外力偏轉(zhuǎn)后，位于開口槽底部，插銷從開口槽中穿過，將發(fā)散鋼筋卡固在開口槽中。本發(fā)明的概述如下a、特制的擴孔鉆頭，能讓樁底形成直徑為l一4d(d為樁身直徑)的圓錐體；b、利用重泥漿、孔內(nèi)加壓等方法維持擴孔段的穩(wěn)定；c、利用重力或機械外力使放入樁孔鋼筋網(wǎng)的擴孔段底部雙層高強度發(fā)散鋼筋固定在距樁底和樁側(cè)10CM的位置，使高強度發(fā)散鋼筋在向上(灌注樁的徑向上)布滿整個擴孔段。權(quán)利要求1、一種端頭超徑灌注樁用鋼筋骨架，包括沿同一圓周分布的多根縱向鋼筋(1)，沿豎向方向分布、與縱向鋼筋連接的多根環(huán)形鋼筋(22)，其特征是所述位于灌注樁擴孔段(25)內(nèi)的縱向鋼筋(21)上均布設(shè)置有徑向發(fā)散鋼筋(23)，發(fā)散鋼筋由一根直筋彎折成上豎向段、水平段和下豎向段構(gòu)成，且發(fā)散鋼筋鉸接在縱向鋼筋或環(huán)形鋼筋上；縱向鋼筋上對應(yīng)于每一發(fā)散鋼筋還設(shè)置有卡固定位機構(gòu)定位卡(26)和定位片(27)分別焊接在縱向鋼筋(21)外側(cè)和內(nèi)測，位于下方的定位卡正面設(shè)有供發(fā)散鋼筋卡入的開口槽(26d)，定位卡側(cè)面開有一個盲孔，盲孔貫穿開口槽并延伸向外，盲孔內(nèi)從內(nèi)向外依次設(shè)置有插銷(26c)、彈簧(26b)以及調(diào)節(jié)螺釘(26a)。全文摘要本發(fā)明公開了一種端頭超徑灌注樁用鋼筋骨架，包括沿同一圓周分布的多根縱向鋼筋，沿豎向方向分布、與縱向鋼筋連接的多根環(huán)形鋼筋，位于灌注樁擴孔段內(nèi)的縱向鋼筋上均布設(shè)置有徑向發(fā)散鋼筋，發(fā)散鋼筋由一根直筋彎折成上豎向段、水平段和下豎向段構(gòu)成，且發(fā)散鋼筋鉸接在縱向鋼筋或環(huán)形鋼筋上；縱向鋼筋上對應(yīng)于每一發(fā)散鋼筋還設(shè)置有卡固定位機構(gòu)定位卡和定位片分別焊接在縱向鋼筋外側(cè)和內(nèi)測，位于下方的定位卡正面設(shè)有供發(fā)散鋼筋卡入的開口槽，定位卡側(cè)面開有一個盲孔，盲孔貫穿開口槽并延伸向外，盲孔內(nèi)從內(nèi)向外依次設(shè)置有插銷、彈簧以及調(diào)節(jié)螺釘。本發(fā)明形成的端頭超徑擴孔樁具有樁底受力面積大、單樁荷載承載力高、單樁底部抗震能力強的優(yōu)點。文檔編號E02D5/44GK101591910SQ20091013780公開日2009年12月2日申請日期2007年7月23日優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日發(fā)明者劉俊君,張仕超,詹登民申請人:安蓉建設(shè)總公司