[发明专利]一种桩侧承力的楔式桩头及成桩施工方法

说明书

本发明公开了一种桩侧承力的楔式桩头及成桩施工方法，其特征是在管桩的桩头上套装有锥形外套筒，锥形外套筒的内腔为锥形腔，锥形腔的顶面直径大于底面直径；在管桩桩头与锥形外套筒之间自上而下楔入有筒形内楔块，筒形内楔块的内侧壁以与桩侧的光壁相贴合，锥形外套筒的内侧壁与筒形内楔块的外侧壁以锯齿啮合；锥形外套筒在顶面连接碗状承击板形成上部锤击钢桩帽，或连接碗状钢箍形成柔性桩帽，筒形内楔块的顶面凸出于管桩桩头的顶面。本发明利用顶面承力的筒形内楔块和锥形外套筒将受力分解至桩侧，有效地保护了预制管桩的桩端在施工中不受损，解决桩体部分与桩间土部分的变形不协调的问题，提高复合地基承载力和稳定性。

技术领域

本发明涉及建筑复合地基领域，具体涉及一种锤击钢桩帽及柔性桩帽与预制桩的连接结构及其施工方法。

背景技术

我国幅员辽阔，江河纵横，地质条件复杂多变，特别是沿海、沿江地区软土等不良地质分布较广，随着我国经济的快速发展，预制管桩技术广泛应用于各类软土复合地基处理工程中。其具体的施工方法主要有锤击沉桩和静压沉桩两种，其中，锤击法是利用锤的冲击力克服土对桩的阻力，使桩沉到设计深度或达到持力层，其施工灵活，桩机对地基耐力要求较低，施工进度快，效率高，操作方便，地层穿透性良好。由于桩端承受较大的外部荷载，易出现桩顶、桩身易打坏，桩身倾斜等工程技术问题。而使用过程中，同样桩端承受较大的外部荷载作用，也会产生桩端局部应力较大而产生破坏现象。目前传统做法是在桩头0.5～1m范围内加钢筋、箍筋和钢筋网片，来增强预制桩桩端的承载力及抗破坏能力，但由于外部荷载较大，桩端承载力易产生应力集中现象，造成桩端局部破坏及桩身倾斜的事故时有发生，预制管桩报废率居高不下。

预制管桩复合地基在使用过程中一般均采用桩、桩帽、土工格栅与褥垫层，并且所采用的桩帽均为刚性较大的刚性桩帽，其作用在于对桩头进行保护以防止桩头破裂，其中所采用的土工格栅与褥垫层组成加筋垫层。由于桩的承载能力远大于桩网复合地基所承受的上部荷载，而桩间土的承载能力远小于桩的承载能力，因而桩体部分的变形量原小于桩间土体部分的变形量，并且在长期荷载作用下，二者之间的变形差距表现得更为明显。长期使用后，桩体部分与桩间土部分的变形不协调问题，将会严重影响上部结构的稳定性。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种桩侧承力的楔式桩头及成桩施工方法，将外部荷载分散传递至桩端和桩侧，从而保护预制管桩的桩端、解决桩体部分与桩间土部分的变形不协调问题，降低预制管桩的报废率，提高复合地基承载力和稳定性。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明桩侧承力的楔式桩头的特点是：在管桩的桩头上套装有锥形外套筒，锥形外套筒的内腔为锥形腔，锥形腔的顶面直径大于底面直径；在所述管桩桩头与锥形外套筒之间自上而下楔入有筒形内楔块，所述筒形内楔块的内侧壁以与桩侧的光壁相贴合，锥形外套筒的内侧壁与筒形内楔块的外侧壁以锯齿啮合；所述锥形外套筒在顶面连接碗状承击板形成上部锤击钢桩帽，或连接碗状钢箍形成柔性桩帽，所述筒形内楔块的顶面凸出于管桩桩头的顶面。

本发明桩侧承力的楔式桩头的特点也在于：所述锥形外套筒为整体式或瓦片状，瓦片状锥形外套筒是以至少两片瓦片状钢管片合抱成筒形，设置抱箍对钢管片进行固定。

本发明桩侧承力的楔式桩头的特点也在于：所述锥形外套筒在顶面连接碗状承击板的结构形式是：在所述管桩桩头的顶面放置网状钢板，在网状钢板上设置橡胶垫，利用高强螺栓在碗状承击板的碗底边贯穿橡胶垫和网状钢板与锥形外套筒的上段紧固连接，使所述碗状承击板和锥形外套筒固定连接为整体，形成上部锤击钢桩帽；所述筒形内楔块的顶面凸出于网状钢板的上平面，顶面承力的筒形内楔块和锥形外套筒将受力分解至桩侧。