專利名稱：靜壓沉管擴頭灌注樁的成型方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明適用于沿海海相沉積與內(nèi)陸湖相沉積的天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1或1.5的淤質(zhì)粘土、淤質(zhì)亞粘土或淤泥的飽和軟土地質(zhì)條件，以及地表下20米以內(nèi)存在粘土、亞粘土、粉細(xì)砂、輕亞粘土等持力層或其厚度在樁徑d的3～6倍厚的薄層持力層，均可采用的一種擴頭混凝土灌注樁的施工方法和所用的專用設(shè)備。
目前世界上擴頭灌注砼的成樁方法很多，如美國專利No406.359成樁方法的發(fā)明專利，是將鋼模管沉入地下所需深度，然后向鋼模管內(nèi)底部灌入21/2倍模管直徑高度的砼作為砼塞，待砼塞于半硬狀態(tài)時，牽動一錘式樁頭于砼塞上，將其打入所要的位置，使砼塞產(chǎn)生壓縮變形，起動夾緊在鋼模管頂部的振拔器，使砼塞和模管之間的任何粘著力都釋放，與此同時在砼塞上放置干硬性的拌合砼灰，用振拔器退出鋼模管與砼塞脫離，停在約鋼模管直徑一倍的高度上，使砼灰充滿砼塞四周和所形成的柱形空間里，牽動錘式樁頭加力于砼灰上，使砼塞形成大樁頭，退出牽動式錘式樁頭，放入鋼筋骨架和砼，利用振拔器緩慢地將鋼模管振拔起來，就形成所需要的樁型。此種方法只適用較硬土質(zhì)的地層中。若在天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1或1.5的淤質(zhì)粘土、淤質(zhì)亞粘土或淤泥的飽和軟土質(zhì)里，采用此種成樁方法，經(jīng)多次試驗是無法灌注出擴頭成型樁來。當(dāng)用此法操作進行到用振拔器退出鋼模管與砼塞脫離時，由于軟土是具有結(jié)構(gòu)性的靈敏土，一旦擠壓擾動，土的結(jié)構(gòu)性受到破壞，成為流動重塑土，在深層流動重塑土的壓力作用下，砼塞和重塑土擁向鋼模管腔內(nèi)，由下向上移動，直到進入鋼模管內(nèi)的砼塞和重塑土的重量等于深層土的壓力和砼塞、重塑土與鋼模管的摩擦力之和時，才停止向上運動，致使擴底樁頭無法成型。其次是采用鋼模管直接定位成樁，若在軟土層應(yīng)用，定位較差。又因為使用吊錘錘擊砼塞時噪聲、振動聲都很大。
再如英國專利GB2129856A擴頭定型砼成樁的方法和器具，此種擴頭樁的成型方法也不適用于飽和軟粘土地層而且使用的設(shè)備較復(fù)雜，工程成本高。
本發(fā)明的目的就是要把這種承載力高、工程造價低的擴頭灌注樁應(yīng)用在承載力低、變形大的飽和軟土層地基上。樁砼采用200號流動砼，同時采用靜壓沉管、靜壓擴頭，實現(xiàn)無噪聲、無振動的施工方案，以改善施工環(huán)境。
參看附圖，對發(fā)明作詳細(xì)說明。


圖1是預(yù)制砼樁靴(3)和鋼模管(1)一起靜壓沉管至設(shè)計標(biāo)高，并灌入擴頭砼(5)，插入壓擴桿(2)，并固定壓擴桿頂蓋(8)的剖面圖。
圖2是提升鋼模管(1)到一定高度，加靜壓力于壓擴桿頂蓋(8)上，將管內(nèi)擴頭砼(5)擠出管外的剖面圖。
圖3，壓擴桿頭(4)封閉鋼模管(1)口的下端，加壓于壓擴桿頂蓋(8)上，壓擴桿(2)與鋼模管(1)同步下壓擠進擴頭砼(5)的剖面圖。
圖4，鋼模管(1)、壓擴桿(2)、壓擴桿頭(4)同步進入擴頭砼(5)，形成空心梨形頭的剖面圖。
圖5，靜壓沉管擴頭灌注樁已成型的剖面圖。
靜壓沉管擴頭灌注樁的成型方法，就是利用軟土層易擠擴的有利條件，在持力層與軟土層交界面擠擴成空心梨形的樁頭，然后放鋼筋骨架，灌注砼的成樁方法。下面結(jié)合圖1～圖5來說明本發(fā)明總的指導(dǎo)思想。為了使擴頭灌注樁在軟土質(zhì)條件下也能成型，首先改進了沉管灌注樁設(shè)備。它要求鋼模管(1)的長度等于壓擴桿(2)加壓擴桿頭(4)的高度之和;壓擴桿頭(4)的直徑比鋼模管(1)的內(nèi)徑小1cm，壓擴桿頭(4)的形狀是園柱體和園錐角為175°～178°園錐體的組合體;壓擴桿頂蓋(8)的直徑比鋼模管(1)的外徑大2cm以上。經(jīng)過這樣一些改進后，就能保證靜壓沉管擴頭灌注樁的成型。
本發(fā)明的施工步驟是這樣進行的，見圖6。根據(jù)設(shè)計的樁距，布好予制砼靴(3)，樁架就位，鋼模管(1)套入予制的砼靴(3)，鋼模管(1)的外徑略小于予制砼靴(3)，靜壓沉管到設(shè)計標(biāo)高，灌注擴頭砼(5)于鋼模管(1)內(nèi)，灌入擴頭砼(5)的高度為h1m，應(yīng)滿足D=h1+h2h2d1η]]>(式中H鋼模管(1)的高度，d1-鋼模管(1)的內(nèi)徑，η-擴頭直徑增大系數(shù)(見原表)，D-擴頭樁頭的直徑。)。插入壓擴桿(2)，加予壓于壓擴桿頂蓋(8)上，固定壓擴桿頂蓋(8)。提升鋼模管(1)到h2m〔h2＝(3～4)d1〕，固定鋼模管(1)。加靜壓于壓擴桿頂蓋(8)上，將擴頭砼(5)擠出鋼模管(1)。由于加靜壓于壓擴桿頂蓋(8)上，擴頭砼(5)受到壓力，壓縮變大，提升鋼模管(1)時，擴頭部及周圍的流態(tài)重塑土充不到擴頭砼(5)的內(nèi)部。又因為壓擴桿頭(4)的直徑僅小于鋼模管(1)的內(nèi)徑1cm，當(dāng)加壓使壓擴桿頂蓋(8)蓋住鋼模管(1)時，壓擴桿頭(4)正好封閉鋼模管(1)的下部管口，在加壓的情況下擴頭砼(5)與重塑流態(tài)土不可能進到鋼模管(1)內(nèi)，使擴頭砼(5)保持連續(xù)的砼柱體。繼續(xù)加靜壓于壓擴桿頂蓋(8)上，使壓擴桿(2)與鋼模管(1)同步下壓并進入擴頭砼(5)內(nèi)，形成空心梨形樁頭。固定鋼模管(1)，退出壓擴桿(2)，向鋼模管(1)內(nèi)灌注砼(6)，放入鋼筋骨架(7)，提升鋼模管(1)，用靜壓沉管擴頭灌注樁方法灌注的梨形大頭灌注樁成型。
圖6就是靜壓沉管擴頭灌注樁成型方法的施工步驟示意圖。
a、予制靴(3)就位，b、鋼模管(1)套入予制靴(3)，c、沉管到設(shè)計標(biāo)高，d、向鋼模管(1)內(nèi)灌入擴頭砼(5)，為h1m高，插入壓擴桿(2)，加壓并固定壓擴桿頂蓋(8)，e、提升鋼模管(1)為h2m高度，f、將擴頭砼(5)擠出鋼模管(1)，壓擴桿頭(4)封閉鋼模管(1)下部管口，g、加壓于壓擴桿頂蓋(8)上，壓擴桿(2)與鋼模管(1)同步下壓，h、形成空心梨形樁頭，并拔出壓擴桿(2)，i、向鋼模管(1)內(nèi)放入鋼筋骨架(7)，和灌入砼(6)，提升鋼模管(1)，j、梨形大頭灌注樁成型。
此種成樁方法還要考慮最小樁距和施工程序，相鄰樁入土間隔時間為5～6天，這時入土樁體砼強度已達(dá)到設(shè)計強度的40～50%，可免受土體豎向變形，使未達(dá)到一定強度的樁體砼拉斷。一般入樁程序可由中排向二側(cè)施工。
由于采用了靜壓沉管，靜壓擴頭，沒有振動和噪音，減少砼柱體周圍土的擾動。
施實例1，用靜壓擴頭灌注樁的方法和其設(shè)備灌注了一根樁長11.7m，樁身直徑d＝325mm，計算擴頭直徑參數(shù)為，h1＝2.3m，h2＝1.2m，d1＝305mm，h2/h1＝0.52，η＝1.1，計算出D＝570mm，用高壓水沖切土拔出完整樁體，實測樁身直徑d＝340mm，擴頭梨形樁頭直徑D＝610mm。
施實例2，用靜壓擴頭灌注樁的方法和其設(shè)備灌注的第二根樁，樁長12.5m，樁身直徑325mm，h1＝2.95m，h2＝1.5m，d1＝305mm，h2/h1＝0.508，η＝1.1，計算出D＝578mm，實測梨形樁頭直徑D＝580mm，樁身直徑d＝340mm。由此看出實測，基本符合計算結(jié)果。
靜壓沉管擴頭灌注樁的方法，可以利用薄層持力層，即使1m厚的薄層持力層。在薄層持力層與軟土層交界面上擠擴成梨形樁頭，此梨形樁頭嵌入持力層0.3～0.4m，其直徑相當(dāng)于1倍的樁徑，樁尖下臨界厚度就能保證。由于梨形樁頭增大了支承面面積，相當(dāng)于支承在彈性薄板上，增強了支承上部載荷的能力，使軟土層和薄持力層的不良地質(zhì)條件，也有了工程利用的價值，這對降低工程造價和提高工程的社會經(jīng)濟效益具有現(xiàn)實意義。
η系數(shù)表
權(quán)利要求
1.一種擴頭灌注樁的方法，鋼模管(1)套入予制樁靴(3)，沉管到設(shè)計標(biāo)高，其特征在于a、向鋼模管(1)灌入擴頭砼(5)，其高度為h1m，應(yīng)滿足D=h1+h2h2d1η ,]]>b、插入壓擴桿(2)，加予壓于壓擴桿頂蓋(8)上，并固定頂蓋(8)，c、提升鋼模管(1)的高度h2[h2=(3～4)d1]，固定鋼模管(1)，d、加靜壓于壓桿頂蓋(8)上，將擴頭砼(5)擠出模管(1)，e、加靜壓于壓擴桿頂蓋(8)上，鋼模管(1)和壓擴桿(2)同步下壓，形成空心梨形樁頭，f、退出壓擴桿(2)，向鋼模管(1)內(nèi)放入鋼筋骨架(7)，灌注砼(6)，g、提升鋼模管(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴頭灌注樁的方法，它所用的專用設(shè)備由靜壓沉管灌注樁架，予制樁靴(3)、鋼模管(1)、壓擴桿(2)組成，其特征在于h、鋼模管(1)的長度等于壓擴桿(2)加壓擴桿頭(4)的高度的和，i、壓擴桿頂蓋(8)的直徑比鋼模管(1)的外徑大2cm，j、壓擴桿頭(4)的形狀是園柱體和園錐角為175°～178°的園錐體的組合體，k、壓擴桿頭(4)的外徑比鋼模管(1)的內(nèi)徑小1cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的擴頭灌注樁的方法，其特征在于，相鄰樁入土間隔時間為5～6天。
全文摘要
本發(fā)明是涉及一種適用于軟土質(zhì)地基的擴頭灌注樁的方法及其專用設(shè)備。它利用軟土層易擠易擴的有利條件，在持力層與軟土層交界面擴成空心梨形樁頭，然后放入鋼筋骨架，灌注砼的成樁方法。由于實心梨形樁頭增大了支承面積，提高了單樁的承載力，增強了支承上部載荷的能力，使軟土層存在薄持力層的不良地質(zhì)條件，也有了工程利用的價值。
文檔編號E02D7/28GK1035696SQ88107179
公開日1989年9月20日 申請日期1988年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月11日
發(fā)明者孔清華 申請人:寧波市機電工業(yè)研究設(shè)計院