[发明专利]一种冲孔扩底灌注桩的施工方法及扩底装置

说明书

技术领域

本发明涉及冲孔扩底灌注桩技术领域，更具体涉及一种冲孔扩底灌注桩的施工方法，同时还涉及一种冲孔扩底灌注桩的扩底装置。

背景技术

目前，各类工程中使用的主导桩型主要有钻孔灌注桩、沉管灌注桩、预应力管桩、人工挖孔桩以及用于软基处理的各种柔性半柔性桩（如搅拌桩、粉喷桩、散体材料桩等）。实践中发现这些桩型都有很大的局限性，如：沉管灌注桩设备简单，施工方便，但其致命弱点是在饱和土中挤土常导致桩身缩颈、离析和断裂，且桩径过小，限制了单桩承载力；钻孔灌注桩桩径大，桩长可调节，单桩承载力大，但工艺复杂，施工时间较长，固体废弃量大，环境污染严重，泥浆护壁的泥皮减弱了侧摩阻力，桩端的沉渣减弱了桩端承载力；预应力管桩有单位面积承载力高、质量易于控制、桩身混凝土密度大、施工功效高等优点，但其有单价较高、存在挤土截桩、受起吊设备限制和单节桩不能过长等问题。为此，一些新型桩型与施工方法应运而生，例如：单管注浆扩底桩成型方法（93112088.8，CN1083150A）、内击扩底桩（93117428.7，CN1099448A），静压扩底桩（97114230.0，CN1209491），螺旋钻孔灌注桩（95104637.3，CN1115818A）等，但这些桩型与施工方法仍存在受某些客观条件限制，适用性差的特点。

扩底桩近年来广泛使用的一种桩型，是一种底部直径大于上部桩身直径的灌注桩，现有工程经验表明在相同的桩轴直径尺寸下，扩底桩轴向容许承载力比等径桩提高30％以上；在相同承载力的情况下，比等径桩混凝土用量节省25％以上，而且桩径越大，节省量越多。但该桩仍存在桩底沉渣难以清除，进而对成桩质量有不利影响，同时扩底时如遇到硬粘土，普通的扩底器的扩底效果较差，以至于虽然桩身质量达到了设计要求，但灌注桩的极限侧摩阻力和极限端阻力均不能满足设计要求的问题。在这种背景下，一些基于扩底桩的新型桩型被发明并得以推广。2009年，我国颁布了《三岔双向挤扩灌注桩设计规程（JGJ171-2009）》，该桩型具有适用土层广泛，成桩过程易控制，单桩承载力高等特点，但从以往的施工案例中表明该桩型仍存在一定问题，如由于该桩的承力盘是挤压土体形成，如果相邻桩间距小且标高不同，施工时相邻桩之间可能相互挤压形成桩身倾斜或缩孔，桩的质量对泥浆性能要求高，泥浆的大量使用也会造成场地的污染等等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，目的在于提供了一种冲孔扩底灌注桩的施工方法，方法易行，操作简便，使用较少的混凝土，施工方便，成桩质量可靠、造价低、承载力高、又不污染环境的新型冲孔扩底灌注桩。

本发明的另一个目的是在于提供了一种冲孔扩底灌注桩的扩底装置，结构简单，使用方便，不仅能够实现常规的扩底器功能，还能有效的解决了常规扩底钻头无法有效清理桩底沉渣的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种冲孔扩底灌注桩的施工方法，包括以下步骤：

1）冲孔。预定桩位，利用液压将护筒压入土中，将重锤放入护筒内，利用一边重锤夯击土层一边压护筒的方式将护筒至设计深度，提出重锤，将护筒向上拔起一定距离，提出的距离一般为扩底高度的2倍。

2）扩底。将钻杆与扩底装置连接放入护筒内，利用钻杆下压使扩底装置中的支撑结构扩张。驱动钻杆带动扩底装置钻动，对直孔扩底，生产出的钻渣落入清渣筒中，提出钻杆，清除清渣筒中的钻渣。反复进行1～5次，直至扩底结束，提出钻杆、扩底装置与清渣筒。

3）桩端施工。向孔内倒入硬性的散体材料（碎砖或瓦片或渣土或钢渣或水泥土或卵石），利用重锤反复夯击至密实，向护筒中分次投放干硬性混凝土，重锤夯实，形成桩端的形状类似“葫芦形”的桩端，将圆锥形的桩头用重锤压入桩端中。

4）桩身施工。在护筒中下放钢筋笼，一边浇注振捣混凝土，一边反转提升护筒，将护筒从土体中旋出，直至完全提出护筒，完成桩身施工。

在上述的冲孔扩底灌注桩的施工方法中，优选地，上述步骤1）中的护筒长度应大于设计桩长，但不应比桩长长1m。

在上述的冲孔扩底灌注桩的施工方法中，优选地，上述步骤1）中的护筒压入地底过程，采用的是一边重锤夯击土层一边压护筒的方式，护筒的下落距离应大于重锤夯击土层沉降距离。

在上述的冲孔扩底灌注桩的施工方法中，优选地，上述步骤2）中宜先对钻杆采用较小的压力，如让扩底器张开压力的50%，使扩底装置的支撑结构半扩张，进行扩底工作，采用一边清渣一边增大钻杆压力，如让扩底器张开压力的75%，增大扩底装置的支撑结构的扩张角度至最大张扩角度，加大扩底范围进行扩底。