[发明专利]静压沉管扩底灌注桩的成桩方法及成桩装置

说明书

技术领域：本发明设计一种用于桩基础工程施工的成桩方法及机具。

背景技术：随着先进施工机械的不断涌现，是的施工的手段和方法愈来愈科学、先合理，取得的经济效果更佳显著，抱压式静力压桩机比顶压式静力压桩机就先进了一步，使其不但压桩深度提高，而且减少了爆桩率。专利号200710072654.5的专利技术，是通过静力压桩机将一根底部带活瓣桩尖的钢管压至设计标高。或设计荷载，往钢管内吊放钢筋笼，压灌大流动砼，而后将钢管拔出后成桩，此工艺克服了桩管遇沙层受阻，另爆桩的问题。夯扩桩是一种用重锤通过卷扬机钢丝绳垂吊直接向地基土夯击，套管跟进而后往套管内投放建筑垃圾，经反复多次夯击，使桩底出现打头状，放入钢筋笼，灌注砼后震动拔出套管成桩。本工艺的优点是：经济、单桩承载力相对较高，缺点是：机械性能受限，只能做小桩，短桩，单桩承载力水平低下，同时对土体扰动大满足不了高层建筑或大型的工业民用建筑的要求，施工速度慢，往往是群机施工产生噪音杂乱，扰民，只能再旷野，多层建筑场地进行施工。

发明内容：静压沉管扩底灌注成桩方法及其装置就能克服上述问题，并使工程造价相对较低。

本发明的方法是通过以下步骤来实现的：

1、采用压拔机将底部带锥形活瓣桩尖上部带料斗的厚壁钢管压入设计标高或设计荷载；

2、将钢管拔起略高于活瓣桩尖高度，而后往管内投放填料，

3、用卷扬机将夯锤吊放入钢管内，对管内填料进行夯击使其在管底部形成大头，

4、提出夯锤往管内吊放钢筋笼至笼顶标高处；

5、往管内压灌砼至略高于桩顶标高处或注满孔；

6、将钢管拔出地面后，摘掉悬挂钢筋笼的吊环、固定好笼顶标高并移机，施工下一桩位。

本发明的工作原理是：底部带活瓣桩尖的钢管，在大功率静力压拔机的作用下，比预制桩靴和管桩的穿透力强的多，实践证明，目前穿透砂层不是问题，3米左右厚的圆砾层都能穿透，因此，它要比振动跟管夯孔扩底的夯扩桩施工的速度要快的多，尤其采用双夹持机构装置的压拔机，其施工的速度是单夹持机构装置的1.5～2倍。双夹持机构即：一组夹持机构下压或上拔时，另一组夹持机构则松开卡瓦上行或下行，当运行至上行或下行的位置锁紧卡瓦开始下压或上拔时，而先一组夹持机构完成了一次下压或上拔，于是便松开卡瓦上行或下行，周而复始，连续不断的将钢管下压或上拔，当把钢管压制设计标高后便将钢管拔起大于桩尖的高度(意在使桩尖活瓣打开，若发现打不开时可用夯锤点击)。在管顶料斗上方往管内投放填料；填料可以是建筑垃圾、碎石或干硬性砼，也可按设计要求或甲方要求投放何种填料，之后将夯锤吊放入钢管内距孔底2～4m高度夯击填料，经多次夯击，使管底形成扩大头，扩头的大小可根据设计要求，因此，填料的多少和锤击次数决定扩大的大小，扩大头的大小决定着桩端力的大小。因此，填料的数量不少于1.5倍桩经。根据地质条件和设计要求可做二次填料或三次填料接续夯击，被夯击物向桩周扩散，活瓣桩尖也会随之向外开放，因其为轴活动连接，一般不会轻易被破坏，夯击期间，根据填料和夯锤在孔底的深度，可粗略计算出扩大头形状和体积，最后可根据锤击二级或三级贯入度，可参考估算确定端受力。提出夯锤后往管内吊放钢筋笼与标高处，同时压灌大流动砼拔管后成桩。

由于本工艺成桩过程中的桩身砼是自密实充振捣的，故砼的粒料直径为0.5cm～3cm，塌落度为18～25cm之间的大流动砼，为了避免出现刮笼现象，钢筋笼的砼保护层一般要在7.5～10cm。

本发明的成桩装置除单夹持或双夹持机构的静力压拔机外，还有通过机上抱杆鄂头上的滑轮组及卷扬机垂吊于夹持机构中用螺丝扣连接或销轴连接的上部带料斗，底部带活瓣桩尖的厚壁钢管(图2)，及夯出填料扩底用的吊锤(图5)组成。

本发明的成桩方法的有益效果是：

1、本方法应用广泛，施工方便，由于钢管底部带活瓣的桩尖其穿透力强，不仅用于一般地质条件下的地基土，同时也适用于砂类土圆砾、砾石等地基土。

2、本工艺下压的是一根厚壁钢管，不存在像水泥管桩被下压过程中易产生爆管和断裂现象。

3、本方法是在施工现场灌注砼后成桩，砼与孔壁地基土紧密结合后，增加侧阻力，同时底部扩大头，增加了端承力；而遇地下水丰富、水位高时，不存在像管桩的上浮问题。

4、用本方法施工，其工程造价相对更低，不像管桩那样，从工厂制作出再运输到现场其费用较大；且在施工中出现断桩、爆桩现象还要进行补桩。