CN105113498A - 高强劲芯复合桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高强劲芯复合桩施工方法工作程序：整平场地，将钻头对准桩位；启动动力头，下钻至设计要求深度，旋转提升钻头，下钻和提升中均可压入水泥浆，形成外围水泥土桩；下钻和提升压浆可多次重复循环；最后一次钻头下钻至设计深度旋转提升时，同时将混凝土注入钻杆拔出过程中形成的钻孔中，形成现浇混凝土芯桩；将钻头提升至桩顶设计标高，施工结束。该施工方法大幅提升了搅拌桩承载力，有效降低了工后地基沉降；实现了外围搅拌桩和芯桩的一次成型，简化了复合桩的成桩流程，缩短了工期；因采用现浇混凝土取代预制管桩作为芯桩，节约了复合桩工程成本；芯桩成型时能始终保证与搅拌桩的同轴度，成桩质量可靠。

Description

高强劲芯复合桩施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工地基处理技术领域，具体指高强劲芯复合桩施工方法。

背景技术

水泥土搅拌桩因其施工工艺简便、造价相对较低，在国内的软土地基处理中得到了广泛的使用，但搅拌桩因成桩质量问题以及作为散体材料桩桩身强度不足导致复合地基承载力不高和后期沉降量较大，常常不能满足建筑物构筑物或道路、管线对承载力和沉降的要求。

为解决上述问题，专利申请号为200910063340.8中所公开的提升承载力的方法是：先按照常规做法，完成单根水泥土搅拌桩的成桩，在水泥土固化前插入预制混凝土芯桩，实现对水泥土搅拌桩承载力的提升，目前能实现的一般为预制管桩。这种方法在一定程度上提升了水泥土搅拌桩的承载力，但由于需制作打入预制芯桩，其成本远高于常规水泥土桩；为满足预制芯桩的压入或锤击要求，预制芯桩的混凝土强度要求很高，往往无法充分发挥预制芯桩桩身强度，造成了大量的材料浪费；预制混凝土芯桩在沉入前需重新对准搅拌桩中心，难以保证芯桩桩位的绝对居中，且在沉入过程中易与搅拌桩产生偏心夹角，成桩质量堪忧，最终难以保证形成组合桩的实际效果。预制混凝土芯桩的沉入过程，采用液压式压芯，对施工机械设备的提出了更高的要求，进一步增大了成本；预制混凝土芯桩的架设、定位及沉入过程，均大大增加了成桩时间，降低了施工效率。

专利申请号为99125965.3公开了一种水泥土加强复合桩工法，水泥土搅拌桩施工完毕后，在其固化前通过筒底封闭的桩芯护筒，挤压出芯桩孔，然后取出护筒，进行混凝土的灌注，最终成桩。这种方法虽解决了预制混凝土芯桩的种种弊端，但其繁琐的施工工艺降低了施工效率；且护筒在压入及拔出对水泥土桩的破坏，也降低了复合桩的成桩质量；直径偏小的现浇芯桩采用后期成孔施工，很难保证芯桩混凝土的密实度和成桩质量；芯桩成孔护筒的压入需在桩机上加设压入设备，增大了施工成本。

发明内容

针对现有地基处理技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种施工简单方便，桩芯强度较高，施工工期短，地基处理造价和施工成本低的高强劲芯复合桩施工方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：高强劲芯复合桩施工方法，包括如下步骤：

S1：施工前准备：整平场地，确定桩位，架设施工桩机完毕后，将钻头(5)对准桩位；

S2：启动动力头(1)，待动力头(1)转速正常后，再启动加压装置，带动钻头(5)向下旋转切土钻进，同时可选择将水泥浆压入至钻头(5)外侧的土层，直至设计要求深度；

S3：提升钻杆(2)及钻头(5)，同时将水泥浆压入至钻头(5)外侧的土层，钻头(5)一边旋转提升一边搅拌；

S4：水泥土桩成型：继续步骤S3，将钻杆(2)及钻头(5)提升至桩顶标高，完成空心水泥土桩的初步成型；

S5：再次下钻：钻头(5)再次旋转下钻，对水泥土桩进行复搅，直至设计要求深度；

S6：灌注混凝土：提升钻杆(2)及钻头(5)，将水泥浆压入至钻头(5)外侧的土层进行复搅，同时将混凝土注入钻杆(2)拔出过程中形成的钻孔中；

S7：复合桩成桩：继续步骤S6，将钻杆(2)及钻头(5)提升至设计桩顶标高，完成高强劲芯复合桩的施工。

作为优选，所述钻杆底部具有水泥浆导出孔，钻杆内设有独立水泥浆导管，该独立水泥浆导管的底端与水泥浆导出孔连通，顶端通过水泥浆导管与水泥浆泵站连通。

作为优选，所述步骤S2中，提升钻杆及钻头，同时开启水泥浆泵站，通过水泥浆导管将水泥浆输入独立水泥浆导管中，并通过钻杆底部的水泥浆导出孔注入土层，然后钻杆一边旋转提升一边搅拌。

作为优选，所述钻杆为具有同时输送水泥浆和混凝土的双通道管，混凝土导管将混凝土泵站与钻杆内的空心部分连通；钻头与钻杆铰接连接。

作为优选，所述步骤S2-S5，可根据现场土质情况不同，多次重复上述钻进、提钻、喷浆过程，钻进和喷浆次数可根据土层情况确定，喷浆可在钻进或提钻中进行。

作为优选，所述步骤S6中，提升钻杆及钻头，同时开启混凝土泵站，通过混凝土导管将混凝土输入空心钻杆中，混凝土注入钻杆拔出过程中形成的钻孔中。

作为优选，所述步骤S6中，提升钻杆及钻头，同时开启混凝土泵站，通过混凝土导管将混凝土压入空心钻杆过程中，可以开启水泥浆泵站，通过水泥浆导管将水泥浆输入独立水泥浆导管中，并通过钻杆底部的水泥浆导出孔注入土层，也可不再开启泥浆泵压入水泥浆注入周边土层中，视周边土层情况确定。

作为优选，所述步骤S6中，提升钻杆及钻头，和通过混凝土导管将混凝土压入空心钻杆中，拔管完毕混凝土亦压灌到桩顶，搅拌桩和加劲芯桩同时完成。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：方法工艺简单，现浇混凝土芯桩对外围搅拌桩进行了有效增强，形成一种高强劲芯复合桩，对单一水泥土搅拌桩承载力提升明显；该施工方法通过多管路设计实现了搅拌桩和芯桩的一次成型，简化了复合桩的成桩流程，缩短了施工工期；因采用压灌现浇混凝土取代静压或锤击打入预制芯桩作为芯桩，大大节约了复合桩工程成本；现浇混凝土芯桩大大提升了搅拌桩承载力，降低了工后沉降；芯桩成型时无需重新对准桩位，能始终保证芯桩在搅拌桩中轴线上，成桩质量可靠。

附图说明

图1是高强劲芯复合桩施工方法的施工流程示意图。

图中：1—动力头，2—钻杆，3—水泥浆导管，4—切削叶片，5—钻头，6—水泥浆导管，7—水泥浆泵站，8—混凝土导管，9—混凝土泵站。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，图1中图(1)～(7)分别对应下列步骤S1～S7：

S1：施工前准备：整平场地，确定桩位，架设施工桩机完毕后，将钻头5对准桩位；

S2：启动动力头1，待动力头1转速正常后，再启动加压装置，带动钻头5向下旋转切土钻进，同时可选择将水泥浆压入至钻头(5)外侧的土层，直至设计要求深度；设计要求深度是具体实施时勘测设定。

S3：提升钻杆2及钻头5，同时将水泥浆压入至钻头5外侧的土层，钻头5一边旋转提升一边搅拌；该步骤可以采用任何现有技术完成，最好采用如下结构和步骤：

所述钻杆2底部具有水泥浆导出孔，钻杆2内设有独立水泥浆导管3，该独立水泥浆导管3的底端与水泥浆导出孔连通，顶端通过水泥浆导管6与水泥浆泵站7连通。通过设置独立水泥浆导管3，实现了水泥浆与混凝土同一钻杆施工，且互不影响，提高了施工速度，并节约了施工成本。

提升钻杆2及钻头5，同时开启水泥浆泵站7，通过水泥浆导管6将水泥浆压入独立水泥浆导管3中，并通过钻杆2底部的水泥浆导出孔压入土层，然后钻杆2一边旋转提升一边搅拌。与常规搅拌桩施工方法相比，成功实现了单根钻杆同时完成注浆及搅拌工序，无需将注浆管与搅拌钻头分开，简化了施工设备工艺。

S4：水泥土桩成型：继续步骤S3，将钻杆2及钻头5提升至桩顶标高，完成空心水泥土桩的初步成型；

S5：再次下钻：钻头5再次旋转下钻，对水泥土桩进行复搅，直至设计要求深度；

S6：压灌混凝土：提升钻杆2及钻头5，将水泥浆压入至钻头5外侧的土层进行复搅，同时将混凝土注入钻杆2拔出过程中形成的钻孔中；该步骤可以采用任何现有技术完成，最好采用如下结构和步骤：

所述钻杆2为内设多通道传输的空心管，混凝土导管8将混凝土泵站9与钻杆2内的空心部分连通；钻头5与钻杆2铰接连接。实现了混凝土通过钻杆注入土层，无需单独加设装置进行施工，简化了施工工艺，并提升了效率。

提升钻杆2及钻头5，同时开启混凝土泵站9，通过混凝土导管8将混凝土输入空心钻杆2中，钻头5与钻杆2为铰接连接，钻头5在提升过程中，在钻头5的自重及混凝土泵送压力作用下，钻头5现对于钻杆2转动，使空心的钻杆2的底端自动打开，混凝土注入钻杆2拔出过程中形成的钻孔中。现浇混凝土芯桩通过压入混凝土并提升钻杆成桩，无需二次核定芯桩桩位，且钻杆拔出过程所成芯桩，不会与原搅拌桩产生偏心夹角，成桩质量得到保证。

S7：复合桩成桩：继续步骤S6，将钻杆2及钻头5提升至桩顶标高，完成高强劲芯复合桩的施工。

所述步骤S2-S7，可根据现场土层情况进行改变和优化，既可一次下钻搅拌，一次提升搅拌喷浆并灌注混凝土，即二搅一喷一灌注；也可一次下钻搅拌喷浆，一次提升搅拌喷浆并灌注混凝土，即二搅二喷一灌注；还可多次重复上述过程，增加搅拌和喷浆次数，实现多次下钻搅拌喷浆、多次提升搅拌喷浆，只需在最后一次搅拌提升时，一并压灌混凝土，即多搅多喷一灌注，最终完成搅拌加芯复合桩的一次成型。

本发明提供的方法采用同一根钻杆传输水泥浆和混凝土，拔管结束时搅拌桩和现浇高强芯桩同时形成，实现了高强现浇混凝土芯桩与水泥土搅拌桩采用同一设备一次成型，施工质量非常可靠。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.高强劲芯复合桩施工方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：施工前准备：整平场地，确定桩位，架设施工桩机完毕后，将钻头(5)对准桩位；

S2：启动动力头(1)，待动力头(1)转速正常后，再启动加压装置，带动钻头(5)向下旋转切土钻进，同时可选择将水泥浆压入至钻头(5)外侧的土层，直至设计要求深度；

S3：提升钻杆(2)及钻头(5)，同时将水泥浆压入至钻头(5)外侧的土层，钻头(5)一边旋转提升一边搅拌；

S4：水泥土桩成型：继续步骤S3，将钻杆(2)及钻头(5)提升至桩顶标高，完成空心水泥土桩的初步成型；

S5：再次下钻：钻头(5)再次旋转下钻，对水泥土桩进行复搅，直至设计要求深度；

S6：灌注混凝土：提升钻杆(2)及钻头(5)，将水泥浆压入至钻头(5)外侧的土层进行复搅，同时将混凝土注入钻杆(2)拔出过程中形成的钻孔中；

S7：复合桩成桩：继续步骤S6，将钻杆(2)及钻头(5)提升至设计桩顶标高，完成高强劲芯复合桩的施工。

2.如权利要求1所述高强劲芯复合桩施工方法，其特征在于：所述钻杆(2)底部具有水泥浆导出孔，钻杆(2)内设有独立水泥浆导管(3)，该独立水泥浆导管(3)的底端与水泥浆导出孔连通，顶端通过水泥浆导管(6)与水泥浆泵站(7)连通。

3.如权利要求2所述高强劲芯复合桩施工方法，其特征在于：所述步骤S2中，提升钻杆(2)及钻头(5)，同时开启水泥浆泵站(7)，通过水泥浆导管(6)将水泥浆输入独立水泥浆导管(3)中，并通过钻杆(2)底部的水泥浆导出孔注入土层，然后钻杆(2)一边旋转提升一边搅拌。

4.如权利要求1-3任一项所述高强劲芯复合桩施工方法，其特征在于：所述钻杆(2)为具有同时输送水泥浆和混凝土的双通道管，混凝土导管(8)将混凝土泵站(9)与钻杆(2)内的空心部分连通；钻头(5)与钻杆(2)铰接连接。

5.如权利要求4所述高强劲芯复合桩施工方法，其特征在于：所述步骤S2-S5，可根据现场土质情况不同，多次重复上述钻进、提钻、喷浆过程，钻进和喷浆次数可根据土层情况确定，喷浆可在钻进或提钻中进行。

6.如权利要求5所述高强劲芯复合桩施工方法，其特征在于：所述步骤S6中，提升钻杆(2)及钻头(5)，同时开启混凝土泵站(9)，通过混凝土导管(8)将混凝土压入空心钻杆(2)中，混凝土注入钻杆(2)拔出过程中形成的钻孔中。

7.如权利要求6所述高强劲芯复合桩施工方法，其特征在于：所述步骤S6中，提升钻杆(2)及钻头(5)，同时开启混凝土泵站(9)，通过混凝土导管(8)将混凝土压入空心钻杆(2)过程中，可以开启水泥浆泵站(7)，通过水泥浆导管(6)将水泥浆输入独立水泥浆导管(3)中，并通过钻杆(2)底部的水泥浆导出孔压入土层，也可不再开启泥浆泵压入水泥浆注入周边土层中，视周边土层情况确定。

8.如权利要求7所述高强劲芯复合桩施工方法，其特征在于：所述步骤S6中，提升钻杆(2)及钻头(5)，和通过混凝土导管(8)将混凝土压入空心钻杆(2)中，拔管完毕混凝土亦压灌到桩顶，搅拌桩和加劲芯桩同时完成。