專利名稱：管樁施工方法及樁端承載力加強器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑基樁施工方法及建筑基樁施工裝置，特別是管樁施工工藝及其提高管樁樁端承載力的裝置。
背景技術(shù)：
目前管樁的施工方法，分為靜壓沉樁法和錘擊沉樁法兩種。靜壓沉樁法是用靜壓反力將管樁壓入巖土層，而錘擊沉樁法則是靠強大的沖擊力沖擊管樁頂部將管樁貫入土層中。它們的施工工藝流程是測量定位，樁機安裝就位，樁起吊就位對中，兩相正交方向調(diào)直，采用靜壓或錘擊方法沉第一節(jié)樁，吊第二節(jié)樁就位對正，用焊接或硫磺膠泥等方式接樁，沉第二節(jié)樁，直至送樁至設(shè)計標(biāo)高。為了在沉樁過程中便于沉樁或擠壓樁端土體，在管樁下端連接一個樁靴。
實用新型專利ZL94214365“瓣式活頁樁靴”，于1995年11月29日公開了一種主要由樁管和數(shù)個瓣式活頁相互咬合成一個空心狀圓錐體，每個瓣式樁靴活頁設(shè)有一個掛鉤，樁管下端邊緣有內(nèi)環(huán)，沿內(nèi)環(huán)上端管周圍有開口，每個開口處有一根小軸，從而實現(xiàn)瓣式活頁同樁管的相互咬合。
實用新型專利ZL96250250“可拆卸式合瓣樁頭”，于1997年9月17日公開了一種合瓣樁頭，它是由數(shù)塊上部寬、下部窄的單塊錐狀瓣共同構(gòu)成，在單塊錐狀瓣的上部有承臺板，承臺板上直接有一個連接板，連接板上開有數(shù)個孔洞；與合瓣樁頭活動連接的沉管壁上尚有相應(yīng)的定位槽或者數(shù)個定位孔洞；承臺板可由連接鉸鏈接的上承臺板和下承臺板構(gòu)成。
現(xiàn)有樁靴存在以下問題1、開口型樁靴，在沉樁過程中，無法對樁端的土體有效地擠壓。
2、封口平底樁靴，在沉樁過程中，導(dǎo)向性不好，樁位偏移較大對，破巖能力即穿透性較差，某些地質(zhì)條件不適應(yīng)。
3、封口錐形樁靴，在沉樁過程中，錐尖使破巖能力提高，穿透性增強，提高了施工效率，但成樁后，錐尖的刺入作用削弱了樁端承載力，易引起基樁下沉，導(dǎo)致承載力降低，沉降量增大。
4、使用開口型樁靴，對于內(nèi)徑較大的管樁，沉樁時涌入管樁內(nèi)的土體未受擠壓，不夠密實，形成的土塞，對內(nèi)壁增加的側(cè)摩阻力相對樁端受到增加的地基反力貢獻較小。成樁后，在更大的荷載作用下，管樁內(nèi)部的土塞滑移，形成活動土塞，導(dǎo)致承載力降低，沉降增大。
5、管樁施工工藝中沒有用混凝土封堵土塞這一過程，僅靠土塞與管樁內(nèi)壁側(cè)摩阻力，這樣對樁端承載力貢獻不大。即便采用混凝土封堵土塞，但由于擠入管內(nèi)土體土質(zhì)不均，密實度不高，在上部荷載作用下，土塞有一被擠密過程，同樣會削弱樁端承載力，增大沉降。
6、對于管樁，無論是端承型還是摩擦型樁，基樁樁端持力層土的強度總是高于淺層地基土的強度，如果增加樁端土的密實度，更多地利用強度較高的持力層土體，則基樁承載力可以進一步提高。
7、對于開口樁靴，沉樁過程中涌入管內(nèi)的土體形成的土塞的土質(zhì)、長度都是由地質(zhì)條件和樁徑?jīng)Q定的，人為不可控制。在土質(zhì)條件差的區(qū)域，涌入的土體的側(cè)摩阻力對樁承載力貢獻不大，對大直徑管樁影響更顯著。
8、無論是開口還是閉口樁靴，由于固定于樁端，樁靴在成樁后都不可以重復(fù)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要提供一種管樁施工方法及樁端承載力加強器，解決原有封口樁靴在擠密樁端土體、排開不良土質(zhì)后因刺入作用而削弱樁端承載力的技術(shù)問題；并解決開口樁靴沉樁結(jié)束后管樁內(nèi)土塞在荷載作用下被再次擠壓和滑移的問題。
本發(fā)明管樁施工方法的技術(shù)方案其特征在于施工步驟如下步驟(1)在樁基定位點安放由樁靴、樁靴支撐裝置組成的樁端承載力加強器；步驟(2)樁機就位，使管樁樁端對準(zhǔn)樁端承載力加強器的樁靴，并確保垂直；
步驟(3)開始沉樁，樁端承載力加強器的樁靴擠壓樁端土層；步驟(4)待管樁穿過不良土層或進入樁端持力層時暫停沉樁，從樁頂上拉動樁端承載力加強器的提繩，使之收縮到管樁內(nèi)，從管樁內(nèi)取出樁端承載力加強器，供下次沉樁時重復(fù)使用；步驟(5)繼續(xù)沉樁至設(shè)計深度，在此過程中，樁端擠壓密實的土體涌入管樁內(nèi)，樁內(nèi)土體高度穩(wěn)定后形成土塞；步驟(6)在管樁內(nèi)灌注混凝土，封堵土塞，形成土塞帽，成樁。
上述步驟(3)中的沉樁方式是靜壓沉樁或錘擊沉樁。
上述在步驟(3)、(4)之間在取出樁靴前根據(jù)設(shè)計要求，接樁或不接樁。
上述步驟(6)中灌注混凝土過程中，混凝土厚度控制在0.5～5米。
本發(fā)明的樁端承載力加強器，由樁靴和樁靴支撐裝置組成，其特征在于樁靴支撐裝置是傘狀，它包括中軸傘桿、套在中軸傘桿中部的環(huán)形滑塊、與中軸傘桿連接的斜撐、兩端與斜撐中段和環(huán)形滑塊鉸接的支撐連桿；斜撐上端部插入中軸傘桿上的環(huán)槽形頂帽中；中軸傘桿上端有一提手，提手與提繩連接，中軸傘桿下端穿過樁靴中心孔，中軸傘桿在樁靴中心孔下端有活動擋塊，在樁靴中心孔上端有固定擋塊。
上述樁靴是錐形鋼樁靴或十字刃鋼樁靴。
上述活動擋塊是連接在中軸傘桿根部的螺母或銷栓。
上述斜撐由至少兩瓣鋼板傘狀排列組成。
上述斜撐下端有承臺。
上述斜撐下端的兩角是坡角。
本發(fā)明的工作原理樁靴的反力是由樁靴支撐裝置提供的，而樁靴支撐裝置的斜撐依附在管樁內(nèi)壁和樁端鋼板，樁靴反力的大小除了與樁靴面積和地質(zhì)情況有關(guān)，還取決于樁靴支撐裝置和管樁的接觸情況。本發(fā)明利用斜撐在管樁內(nèi)壁，同時使鋼板一端搭在樁端鋼板上，由于管樁端部都有鋼箍，管樁管壁不會出現(xiàn)撐破現(xiàn)象，樁端鋼板也確保管壁不會擠壓破壞。1、從管內(nèi)提出樁靴時，樁靴支撐裝置由“傘”狀變成“H”狀，分瓣鋼板斜撐由傘狀變?yōu)榕c管壁平行，下端面積縮小，使樁靴和樁靴支撐裝置從管內(nèi)順利提出。2、在沉樁過程中，要保證樁靴和樁靴支撐裝置的穩(wěn)定，本發(fā)明用中軸傘桿貫穿樁靴，并利用中軸傘桿下端的活動擋塊提升樁靴，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全可靠。
有益效果本發(fā)明的施工方法和裝置可解決原有封口樁靴在擠密樁端土體、排開不良土質(zhì)后因刺入作用而削弱樁端承載力的技術(shù)問題；并解決開口樁靴沉樁結(jié)束后管樁內(nèi)土塞在荷載作用下被再次擠壓和滑移的問題。
可以充分發(fā)揮管樁內(nèi)土塞的閉塞效應(yīng)，進一步提高樁基承載力，減少沉降量，提高施工效率和成樁質(zhì)量。本發(fā)明施工方法與現(xiàn)有管樁施工工藝的根本區(qū)別在于本發(fā)明的施工方法在沉樁過程中，可以將樁端承載力加強器取出，重復(fù)使用，充分利用了閉口樁靴和開口樁靴的優(yōu)點，而且在沉樁至設(shè)計位置后增加了灌注一定厚度混凝土帽封堵土塞這一工藝。其優(yōu)點有以下幾點1.通過沉樁過程中樁靴對樁端土層的擠壓，同時排開土層中的雜填土、淤泥等不良土質(zhì)，可使樁端土層密實。
2.沉樁至某一深度取出樁靴后，成為開口樁，使擠密后的土體直接壓入管樁，樁內(nèi)土體達到一定長度后形成致密土塞，又相當(dāng)于樁端，繼續(xù)沉樁，對樁端土體進一步擠壓，最終使樁端置于密實的持力層上，有利于提高樁的端承力，減少沉降量。
3.沉樁過程中，利用樁靴進行排土并起導(dǎo)向作用；成樁后，依靠平底樁端土塞與樁基擠密的持力層土體形成承壓支承面，提高了樁端的支承作用，而且不會因為施工時樁靴的刺入作用而削弱樁端承載力。
4.沉樁至設(shè)計深度后，在管內(nèi)灌注的一定厚度混凝土，可以有效地封堵管樁內(nèi)部下端的土塞，確保管樁內(nèi)的土塞不會滑移，從而提高成樁質(zhì)量。
本發(fā)明的工藝及裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全可靠，樁靴從管樁內(nèi)取出重復(fù)使用，降低了施工成本。根據(jù)地質(zhì)條件，靈活選用樁靴形式，有利于順利沉樁，從而提高施工效率?？蓱?yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土(PC)管樁、預(yù)應(yīng)力高強混凝土(PHC)管樁、預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁(PTC)管樁及鋼管樁的施工。


圖1是本發(fā)明管樁施工工藝示意圖；圖2是本發(fā)明樁端承載力加強器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明樁端承載力加強器中的斜撐為四瓣鋼板時的俯視圖；圖4是本發(fā)明樁端承載力加強器中的斜撐為四瓣鋼板時的主視圖；圖5是樁端承載力加強器中斜撐為六瓣鋼板時的俯視圖；圖6是樁端承載力加強器中斜撐為六瓣鋼板時的主視圖；圖7是本發(fā)明樁端承載力加強器中頂帽的主視圖；圖8是圖7的1-1剖面圖；圖9是樁靴支撐裝置中環(huán)形滑塊的主視圖；圖10是圖9的1-1剖面圖；圖11是環(huán)形滑塊對應(yīng)六瓣鋼板斜撐的主視圖；圖12是圖11的1-1剖面圖；圖13是樁端承載力加強器中樁靴的俯視圖；圖14是樁端承載力加強器中樁靴的主視圖；圖15是樁端承載力加強器中樁靴為十字刃樁靴的俯視圖；圖16是樁端承載力加強器中樁靴為十字刃樁靴的主視圖。
圖中1—斜撐、2—樁靴、3—頂帽、4—環(huán)形滑塊、5—支撐連桿、6—固定擋塊、7—活動擋塊、8—提手、9—中軸傘桿、10—管樁管壁、11—樁端鋼板、12—承臺、13—坡角、14—十字刃、15—管芯、16—連接槽孔。
具體實施例方式
實施例管樁施工工藝如圖1所示步驟(1)在樁基定位點安裝樁端承載力加強器；步驟(2)樁機就位，使管樁樁端對準(zhǔn)樁靴，并確保垂直；步驟(3)用靜壓、錘擊等方式沉樁，根據(jù)設(shè)計要求，接樁或不接樁，待管樁穿過不良土層或進入樁端持力層時，暫停沉樁；沉樁時，樁靴擠壓斜撐鋼板，斜撐鋼板下端向四周擴張，依靠頂帽、樁端鋼板和管樁樁壁承擔(dān)傳來的壓力。
步驟(4)從管樁內(nèi)取出樁端承載力加強器，先從樁頂上拉動繩子，帶動與提手8相連的中軸傘桿9，首先提升頂帽3，解除對分瓣鋼板斜撐1的約束，繼續(xù)提升，固定擋塊6帶動活動滑塊4，使支撐連桿5向四周推展斜撐1，使之與樁壁平行，斜撐下端也收縮到管樁內(nèi)，繼續(xù)提升，活動擋塊7帶動樁靴2的頂板，樁靴和樁靴支撐裝置順利提出；步驟(5)繼續(xù)沉樁至設(shè)計深度，在此過程中，樁端擠壓密實的土體涌入管樁內(nèi)，樁內(nèi)土體高度穩(wěn)定后形成土塞；步驟(6)在管樁內(nèi)灌筑混凝土，混凝土厚度為1～1.5米，封堵土塞，成樁。
本發(fā)明樁端承載力加強器裝置的實施例如圖2所示樁靴2通過傘狀樁靴支撐裝置與樁端連接，樁靴支撐裝置由斜撐1、中軸傘桿9、支撐連桿5、頂帽3、環(huán)形滑塊4、固定擋塊6及活動擋塊7組成。中軸傘桿上端有一提手8，繩子從中穿入，在管樁頂部拉繩子即可取出整個樁靴裝置。中軸傘桿中間有固定擋塊6，提升時可推動環(huán)形滑塊4。上述活動擋塊7可以采用螺母或銷栓形式連接中軸傘桿9，便于安裝拆卸，提升時帶動樁靴。
斜撐1如圖3、4、5、6所示，根據(jù)管樁直徑大小做成兩瓣或多瓣的分瓣鋼板，一般以4～6瓣為宜，并使之閉合后成傘狀。各分瓣鋼板斜撐的兩端有一定的角度，下端的承臺12可以緊貼樁端鋼板11，上端能夠插入頂帽3。分瓣鋼板斜撐下端的兩角有一個坡角13，以便分瓣鋼板斜撐平行管壁時能從管樁管壁10內(nèi)提出。
如圖7、8所示，上述中軸傘桿9與頂帽3固定，該頂帽有一倒置的環(huán)槽，剖面成“巾”字狀。
環(huán)形滑塊4的實施例如圖9、10、11、12所示，周圍有連接槽孔16，便于與支撐連桿鉸接。
樁靴2可以是錐形鋼樁靴或十字刃鋼樁靴。如圖13、14所示，錐形鋼樁靴或混凝土錐形樁靴在沉樁過程中能擠密樁端土層，而且由于刺入作用有利于沉樁。如圖15、16所示，十字刃鋼樁靴在十字刃14切削土層沉樁過程中可壓密樁靴底面的土層，提高樁端的支承作用。中軸傘桿穿入樁靴中心孔，為保持中軸傘桿垂直度，樁靴中心孔固定連接一管芯15。
權(quán)利要求
1.一種管樁施工方法，其特征在于施工步驟如下步驟(1)在樁基定位點安放由樁靴、樁靴支撐裝置組成的樁端承載力加強器；步驟(2)樁機就位，使管樁樁端對準(zhǔn)樁端承載力加強器，并確保垂直；步驟(3)開始沉樁，樁端承載力加強器的樁靴擠壓土層；步驟(4)待管樁穿過不良土層或進入樁端持力層時暫停沉樁，從樁頂上拉動樁端承載力加強器的提繩，使之收縮到管樁內(nèi)，從管樁內(nèi)取出樁端承載力加強器，供下次沉樁時重復(fù)使用；步驟(5)繼續(xù)沉樁至設(shè)計深度，在此過程中，樁端擠壓密實的土體涌入管樁內(nèi)，樁內(nèi)土體高度穩(wěn)定后形成土塞；步驟(6)在管樁內(nèi)灌注混凝土，封堵土塞，形成土塞帽，成樁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管樁施工方法，其特征在于上述步驟(3)中的沉樁方式是靜壓沉樁或錘擊沉樁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管樁施工方法，其特征在于上述在步驟(3)、(4)之間在取出樁靴前根據(jù)設(shè)計要求，接樁或不接樁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的管樁施工方法，其特征在于上述步驟(6)中灌注混凝土過程中，混凝土厚度控制在0.5～5米。
5.一種樁端承載力加強器，由樁靴支撐裝置和樁靴組成，其特征在于樁靴支撐裝置是傘狀，它包括中軸傘桿、套在中軸傘桿中部的環(huán)形滑塊、與中軸傘桿連接的斜撐、兩端與斜撐中段和環(huán)形滑塊鉸接的支撐連桿；斜撐上端部插入中軸傘桿上的環(huán)槽形頂帽中；中軸傘桿上端有一提手，提手與提繩連接，中軸傘桿下端穿過樁靴中心孔，中軸傘桿在樁靴中心孔下端有活動擋塊，在樁靴中心孔上端有固定擋塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樁端承載力加強器，其特征在于上述樁靴是錐形鋼樁靴或十字刃鋼樁靴。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的樁端承載力加強器，其特征在于上述活動擋塊是連接在中軸傘桿根部的螺母或銷栓。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的樁端承載力加強器，其特征在于上述斜撐由至少兩瓣鋼板傘狀排列組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的樁端承載力加強器，其特征在于上述斜撐下端有承臺。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的樁端承載力加強器，其特征在于上述斜撐下端的兩角是坡角。
全文摘要
一種管樁施工方法及樁端承載力加強器，在樁基定位點安放樁端承載力加強器；樁機就位，使管樁樁端對準(zhǔn)樁端承載力加強器；開始沉樁，待管樁穿過不良土層或進入樁端持力層時暫停沉樁，拉動提繩，帶動中軸傘桿，頂帽解除對斜撐上端的約束，固定擋塊帶動環(huán)形滑塊，使支撐連桿向四周推展斜撐，使之收縮到管樁內(nèi)，活動擋塊帶動樁靴，取出樁端承載力加強器；沉樁至設(shè)計深度，樁端擠壓密實的土體涌入管樁內(nèi)形成土塞；在管樁內(nèi)灌注混凝土形成土塞帽，成樁。本發(fā)明能增加管樁的穿透性，擠密樁端土體，提高樁端承載力，減少沉降量，提高成樁質(zhì)量和施工效率，防止管內(nèi)土體滑動。適用于各種預(yù)應(yīng)力砼管樁、預(yù)應(yīng)力高強砼管樁、預(yù)應(yīng)力砼薄壁管樁及鋼管樁施工。
文檔編號E02D5/24GK1544762SQ20031011508
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者黃強, 王建軍, 顏小榮, 魏巍, 黃 強 申請人:黃強, 王建軍, 顏小榮, 黃 強