CN1222612A

CN1222612A - 旋喷变截面组合灌注桩及其施工方法

Info

Publication number: CN1222612A
Application number: CN 98114443
Authority: CN
Inventors: 牧一征; 李郢; 于鸿章; 卫尔营; 于劲前; 刘文义; 汤天鹏
Original assignee: 牧一征
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 1999-07-14

Abstract

一种旋喷变截面组合灌注桩及其施工方法,其特征是由桩身和高压旋喷水泥浆液形成的桩础组成,在桩身上可设置一个或多个旋喷形成桩腰,桩础和桩腰的形状可以是圆柱形的,也可以是截圆锥体,本发明的灌注桩通过一次或多次变截面可增加桩的端承面积和局部的桩侧面积,以增加土对桩的支承阻力,进而调整土对桩的阻力使之与桩身材料强度的数值相等或趋近,体现等强度的设计思想,节省材料的使用,降低工程费用旋喷变截面组合灌注桩实际上是充分发挥地基与桩各自承载能力的等强度桩。

Description

旋喷变截面组合灌注桩及其施工方法

本发明涉及固定建筑物技术领域，特别是一种用于土、木建筑工程中的桩基础的旋喷变截面组合灌注桩及施工方法。

高压喷射注浆法是国内外用于处理地基十分成熟的方法，在我国《建筑处理技术范》中做出了系统的规定，但是、这种技术，在此之前只适用于对软弱地基的处理，未有人提出把它与普通灌注桩结合在一起成为一种新型桩，即还未把旋喷固结体做为灌注桩的组成进行设计、制作和应用；所谓的高压喷射注浆，就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20--50兆帕的高压喷射流从喷咀中射出，冲击破坏土体，当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体上剥落下来，一部分细小的土粒随着浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力，离心力和重力等作用下与浆液搅拌混合，并按照一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列，浆液凝固后便在土中形成一个强度很高的固结体，固结体的形状和喷射流的移动规律有关，如喷咀一边喷射一边旋转和提升，即为高压旋喷，此种情况下其固结体可根椐工程的需要，在旋喷过程中加以控制，可呈圆柱状，多次变截面圆柱状，或者是截锥体形状；高压喷射注浆法的基本种类有单管法、二重管法和三重管法等，单管法的特点是形成的固结体强度高，但固结体直径小当旋喷压力为20兆帕时其旋喷直径在0.4--0.8米之间，三重管法的直径最大，其旋喷直径可达2米，旋喷形成的固结体的最大抗压强度因喷射法种类和土质种类不同有所差异，砂土类可达10--20兆帕，粘性土和黄土可达5--10兆帕，而砂砾土则可达8--20兆帕，在不同土质情况下，固结体的最大抗压强度跨越范围的上、下限，分别等同于C_7.5和C₃₀级混凝土的轴心抗压强度。

本发明的目的是提供一种在同一荷载作用下桩与地基可以同时达到各自极限承载能力的新的旋喷变截面组合灌注桩及其施工方法。

本发明是这样实现的，其特征是由桩身和高压旋喷水泥浆液形成的桩础组成，在桩身上可设置一个或多个旋喷形成桩腰，桩础和桩腰的形状可以是圆柱形的，也可以是截圆锥体。

其施工方法的特征是首先用成孔机或人工完成桩身成孔，成孔后成孔机移位；将高压喷射注桨设备的钻机就位，特种钻杆的喷头中心与桩身孔的轴心对准，再把钻杆下降并将喷头伸至孔底，然后钻至桩础底标高，停钻；上提钻杆时，需边喷射、边旋喷、边提升，直至桩身孔底浮土的上皮，形成桩础；特种钻杆从桩孔中提出后，再放钢筋和浇注混凝土；施工时在遇有地下水或孔壁塌落部位时，需低压喷射水泥浆，直至该部位的上皮或桩孔的上端，然后放钢筋，投入碎石，形成无砂混凝土，对于桩孔的余下部位可以浇注混凝土。

本发明的灌注桩通过一次或多次变截面可增加桩的端承面积和局部的桩侧面积，以增加土对桩的支承阻力，进而调整土对桩的阻力使之与桩身材料强度的数值相等或趋近，体现等强度的设计思想，节省材料的使用，降低工程费用旋喷变截面组合灌注桩实际上是充分发挥地基与桩各自承载能力的等强度桩；用高压旋喷注浆的施工方法，可以较准确地在桩身上制做出所需要的变截面，实现等强度桩基础设计高压旋喷注浆所形成的固结体有较高的抗压强度和良好的耐久性，能满足桩的受力要求；本发明的制品方法不仅适于在淤泥、淤泥质土、砂土、人工填土和碎石土等地基中作业成桩，并可以在有地下水的地基中进行施工。

以下结合附图对本发明做进一步的描述，

图1是旋喷变截面组合灌注桩的结构示意图，

实施例1：

图1中的1为桩身、2为桩腰、3为钢筋笼、4为桩础；

建筑场地表层为松散杂质土，厚2米；其下为中密细砂，厚5米；再下为中密粗砂，厚8米；再下为密实圆，无软弱下卧层，施工期间地下水位位于地表下7米，采用灌注桩基础，单桩桩顶轴向压力设计值为800千牛，混凝土采用C₂₀级，桩础固结体轴心抗压强度相当于C₁₅桩身不设通长钢筋，根椐土的物理指标与承载力参数之间的关系，桩的极限侧阻力标准值依土层自上而下的次序分别为18千帕，50千帕，85千帕；持力层处桩的极限端阻力标准值=2000千帕，建筑安全等级为二极；根椐规范计算出的两种桩型进行设计尺寸承载能力以及旋喷变截面组合灌注桩的施工方法如下；

(1)首先计算出普通钻孔灌注桩的直径为650毫米，长度为8米单桩的竖向承载力设计值为832千牛；旋喷变截面组合灌注桩的桩身直径为350毫米，桩身直径为800毫米，桩础长度为0.5米，单桩的竖向承载力设计值为866千牛。

(2)施工方法：用成孔机或人工完成桩身成孔，桩孔为350毫米深度为7.5米，成孔后成孔机移位；将高压喷射注桨设备的钻机就位，特种钻杆的喷头中心与桩身孔的轴心对准，再把钻杆下降并将喷头伸至孔底7.5米深处，然后钻至桩础底标高8米处，停钻；上提钻杆时，需边喷射、边提升，直至桩身孔底浮土的上皮，喷射压力为25兆帕，形成圆柱形桩础，直径为800毫米，注浆特种钻杆从桩孔中提出后，再放钢筋笼、浇注C20级桩身钢筋混凝土。实施例2：

建筑场地表层为松散杂质土，厚15米；其下为粉土，孔隙比为092，厚4米；再下为细粉砂，厚4米；再下为粘性土，其液性指数为075米，再下为中砂，中密，厚10米，再下为卵石层，无软弱下卧层；施工期间地下水位位于地表下12.5米，考虑普通螺旋钻孔灌注桩和旋喷变截面组合灌注桩两方案，作为比较，桩身混凝土为C₂₀级，桩础旋喷固结体轴心抗压强度相当于C₁₅级混凝土，桩身不设长钢筋，单桩桩顶轴向压力设计值为1100千牛，根椐地质条件确定以中密中砂层为持力层，根椐土的物理指标与承载力参数之间的关系，桩的极限侧阻力标准值依土层自上而下的次序分别为18千帕，20千帕，40千帕，48千帕，65千帕，中砂层桩的极阻端阻力标准值为2800千帕，建筑安全等级为二极，根椐规范计算出的两种桩型进行设计尺寸承载能力以及旋喷变截面组合灌注桩的施工方法如下；

(1)首先计算出普通钻孔灌注桩的直径为700毫米，长度为12米，单桩的竖向承载力设计值为1149千牛；旋喷变截面组合灌注桩的桩身直径为400毫米，桩身长度为11.5米，桩身直径为800毫米，桩础长度为0.5米，单桩的竖向承载力设计值为1144千牛。

(2)施工方法：用成孔机或人工完成桩身成孔，桩孔为350毫米深度为7.5米，成孔后成孔机移位；将高压喷射注桨设备的钻机就位，特种钻杆的喷头中心与桩身孔的轴心对准，再把钻杆下降并将喷头伸至孔底7.5米深处，然后钻至桩础底标高8米处，停钻；上提钻杆时，需边喷射、边提升，直至桩身孔底浮土的上皮，喷射压力为25兆帕，形成圆柱形桩础，直径为800毫米，注浆特种钻杆从桩孔中提出后，再放钢筋笼、浇注C20级桩身钢筋混凝土。

(2)施工方法：用成孔机或人工完成桩身成孔，桩孔为400毫米深度为11.5米，成孔后成孔机移位；将高压喷射注桨设备的钻机就位，特种钻杆的喷头中心与桩身孔的轴心对准，再把钻杆下降并将喷头伸至孔底11.5米深处，然后钻至桩础底标高12米处，停钻；上提钻杆时，需边喷射、边提升，直至桩身孔底浮土的上皮，喷射压力为25兆帕，形成圆柱形桩础，直径为800毫米，注浆特种钻杆从桩孔中提出后，再放钢筋笼、浇注C20级桩身钢筋混凝土。

实施例3：

建筑场地表层为粘性土，液限指数为0.6米；桩的极限侧阻力标准值为48千帕，干作业钻孔桩的极限端阻力值为1260千帕；其下仍为粘性土，液限指数为0.25米，厚20米，桩的极限侧阻力标准值为78千帕，水下钻孔桩的极限端阻值为900千帕；再下为10米厚的粗砂层，无软弱下卧层，施工期间地下水位位于地表下8米，设计要求单桩竖向承载力设计值为1100千牛，原设计方案为直径650毫米，度14米的普通钻孔灌注桩，C₂₀级，不设通长钢筋，其单桩竖向承载力设计值为1198千牛，试设计一个长度相同的旋喷变截面组合灌注桩，以资比较；其桩身混凝土C₂₀级，旋转固结体强度相等于C₁₅级混凝土。

(1)根椐《建筑桩基础技术规范》计算结果为：旋喷灌变截面注桩的直径为400毫米，桩础直径800毫米，长度为0.5米，桩腰直径700毫米，长0.5米，其下皮设在距地表7.5米，整个桩长14米，其单桩的竖向承载力设计值为1130千牛；旋喷变截面组合灌注桩的桩身直径为350毫米，桩身直径为800毫米，桩础长度为0.5米，单桩的竖向承载力设计值为866千牛。

(2)施工方法：用成孔机或人工完成桩身成孔，桩孔为400毫米深度为11.5米，成孔后成孔机移位；将高压喷射注桨设备的钻机就位，特种钻杆的喷头中心与桩身孔的轴心对准，再把钻杆下降并将喷头伸至孔底11.5米深处，然后钻至桩础底标高14米处，停钻；上提钻杆时，需边喷射、边提升，直至桩身孔底浮土的上皮，形成直径为800毫米的圆柱形桩础，其喷射压力为25兆帕，继续上提注浆管，喷注压力降至1兆帕，向桩孔内注浆，直至了下水位上皮左右，注浆管上提移位，向桩孔投入碎石，形成无砂混凝土桩身下部，直至桩腰下皮，注浆管就位，喷咀置于腰下皮，上提旋喷0.5米，注浆压力为25兆帕，形成直径为700毫米的圆柱形桩腰，再把注浆特种钻杆从桩孔中提出移位，放钢筋笼、浇注余下部位的混凝土，成桩。

Claims

1，一种旋喷变截面组合灌注桩，其特征是由桩身和高压旋喷水泥浆液形成的桩础组成。

2，根椐权利要求1所述的旋喷变截面组合灌注桩，其特征是在桩身上可设置一个和多个旋喷形成的桩腰。

3，根椐权利要求1所述的旋喷变截面组合灌注桩，其特征是桩础和桩腰的形状可以是圆柱形的，也可以是截圆锥体。

4，一种旋喷变截面组合灌注桩的施工方法，其特征是：首先用成孔机或人工完成桩身成孔，成孔后成孔机移位；将高压喷射注桨设备的钻机就位，特种钻杆的喷头中心与桩身孔的轴心对准，再把钻杆下降并将喷头伸至孔底，然后钻至桩础底标高，停钻；上提钻杆时，需边喷射、边旋转边提升，直至桩身孔底浮土的上皮，形成桩础；特种钻杆从桩孔中提出后，再放钢筋和浇注混凝土。

5，根椐权利要求4所述的旋喷变截面组合灌注桩的施工方法，施工时在遇有地下水或孔壁塌落部位时，需低压喷射水泥浆，直至该部位的上皮或桩孔的上端，然后放钢筋，投入碎石，形成无砂混凝土，对于桩孔的余下部位可以浇注混凝土。