專利名稱：用于現(xiàn)澆擴底楔形鋼筋混凝土樁的振動打樁機及施工方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑樁基礎技術領域，涉及一種現(xiàn)澆擴底楔形鋼筋混凝土樁施工方法。
背景技術：
樁基礎豎向承載力由樁側(cè)摩阻力和樁端阻力兩部分組成。傳統(tǒng)的等截面樁存在單位材料 強度利用率低、樁體受樁側(cè)負摩阻力影響顯著等不足；楔形樁、擴底樁等通過改變樁體縱向 截面形式能有效地提高單位材料強度利用率。在本發(fā)明之前，楔形樁，如中國專利預應力錐 形管樁(ZL200420063381.x)等，利用倒錐形體斜面，將部分垂直向下的力轉(zhuǎn)化為水平力， 充分發(fā)揮樁側(cè)土體承載能力，從而提高樁側(cè)摩阻力；較等截面樁而言，有更好的土層穿透力 、更高的樁體單位承載力等方面的優(yōu)勢；但是由于樁底截面積較小，導致樁端阻力發(fā)揮受到 限制。擴底樁，如中國專利ZL200410102711.6和ZL200510009681.9等，是在傳統(tǒng)等截面樁的 基礎上，對樁底進行擴大頭以增大樁端截面積，從而提高樁端阻力值；但是該法對樁側(cè)摩阻 力的提高并無改進，且容易受到樁側(cè)負摩阻力的影響而削落樁基礎整體承載能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服上述缺陷，提供了一種可以同時提高樁側(cè)正摩阻力和樁端阻力值，且有效降 低樁側(cè)負摩阻力對樁體影響的現(xiàn)澆擴底楔形鋼筋混凝土樁施工方法。
本發(fā)明所使用的振動打樁機上部設有振動頭、鋼制蓋板螺絲鉚接振動頭和楔形鋼制套管 ，振動打樁機的振動頭下部與可裝卸的鋼制蓋板連接，鋼制蓋板下端與帶活瓣樁靴的楔形鋼 制套管連接；楔形鋼制套管中間為空腔、底端連接活瓣式樁靴，鋼制蓋板中間設置圓孔，楔 形鋼制套管具有較高的剛度和強度；活瓣樁靴由鎖軸和活瓣組成；楔形鋼制套管上部外側(cè)設 置混凝土進料口，且楔形鋼制套管外側(cè)設置可以觀測沉樁深度的標志；楔形鋼制套管、活瓣 樁靴和小型夯擊錘構(gòu)成沉樁專用成模裝置。楔形鋼制套管由部分等截面段和楔形段組成，其 整體樁長在5-30米之間，楔形段楔形角在()G-5、
其施工方法如下
將帶活瓣樁靴的樁模套管在指定的打樁位置就位； 啟動振動頭向下振動，將樁模套管打至指定位置；
通過混凝土進料口向楔形鋼制套管空腔內(nèi)注入CFG等干硬性混凝土固體填料； 啟動振動頭振動，填筑干硬性性固體填料之前，將楔形鋼制套管上拔0.2-1.0m，上拔速率為O. 5-1. 4m/min，以便活瓣樁靴更容易打開和填料的擠擴；
打樁機上換安一個小型夯擊錘，對套管底部填料進行夯擊以形成擴大頭； 利用自重或者振動力將鋼筋籠下放到指定位置；
重新啟動振動頭振動，將套管向上拔出地面，并同時通過進料口向套管內(nèi)填筑混凝土以 形成上部楔形樁身，最終形成擴底楔形樁。
本發(fā)明的優(yōu)點和益處在于與等截面現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁相比，當要達到同等承載力條件 時，現(xiàn)澆擴底楔形樁具有更優(yōu)化合理的截面受力形式，明顯節(jié)省混凝土用量，從而節(jié)約造價 ;與常規(guī)擴底樁相比，楔形樁身的設置提高了樁側(cè)正摩阻力，并同時能有效降低負摩阻力對 樁身的影響；與常規(guī)楔形樁相比，擴大頭的設置有效地提高樁端阻力值?，F(xiàn)澆擴底楔形樁屬 于剛性樁，邊振動邊加壓的沉管方式以及夯擊擴底方式使得該樁型處理深度可達到30米左右 ，其施工工藝簡單、施工壓入效率高、可操作性強，便于質(zhì)量控制、檢測，單樁承載力高。


圖l為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的鋼制蓋板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的楔形鋼制套管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4 (a)為本發(fā)明的活瓣樁靴打開狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4 (b)為本發(fā)明的活瓣樁靴閉合狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明的施工過程示意圖，其中a為振動沉樁模，b為樁模沉管完成，c為填筑干 硬性混凝土固體填料，d為夯擊形成擴大頭，e為下放鋼筋籠，f為振動拔管澆注混凝土，成 樁。
圖中l(wèi)為振動打樁機，2為振動頭，3為鋼制蓋板，4為楔形鋼制套管，5為鋼制蓋板中 的圓孔，6為活瓣樁靴，7為鎖軸，8為活瓣，9為混凝土進料口， IO為觀測沉樁深度的標志， ll為小型夯擊錘，12為鋼筋籠。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的具體實施例。本發(fā)明的保護范圍并不僅僅局 限于本實施方式的描述。
如圖l、圖2、圖3、圖4(a)、圖4(b)和圖5所示，振動打樁機1上部設有振動頭2，鋼制蓋 板3螺絲鉚接振動頭2和楔形鋼制套管4，蓋板3中間設置圓孔5，楔形鋼制套管4具有較高的剛 度和強度，且中間為空腔，楔形鋼制套管4下部連接活瓣樁靴6;活瓣樁靴6由鎖軸7和活瓣8 組成；楔形鋼制套管4上部外側(cè)設置混凝土進料口9，且楔形鋼制套管4外側(cè)設置可以觀測沉樁深度的標志10;楔形鋼制套管4，活瓣樁靴6以及小型夯擊錘11構(gòu)成沉樁專用成模裝置。
實施時，先平整場地并將振動打樁機l就位，將下部連接活瓣樁靴6的楔形鋼制套管4在 指定的打樁位置定位，啟動振動頭2向下振動，使與之相連接的蓋板3、楔形鋼制套管4和活 瓣樁靴6—起沉入地基土中；通過觀察楔形鋼制套管4外側(cè)的標志10判斷沉模是否已經(jīng)達到設 計深度，當楔形鋼制套管4沉入到預先設計深度時，將楔形鋼制套管4上拔0. 5倍設計擴大頭 直徑(約O. 2-1.0 m左右)，以利于活瓣樁靴6的打開和填料夯擴形成擴大頭；通過楔形鋼制 套管4上部外側(cè)的進料口9向楔形鋼制套管4空腔內(nèi)注CFG等干硬性混凝土固體填料，移開振動 頭2，通過蓋板3的圓孔5利用夯擊錘11對楔形鋼制套管4空腔底部填料進行夯擊形成擴大頭； 移開夯擊錘l 1 ，將鋼筋籠l l通過蓋板3中間的圓孔5放入楔形鋼制套管4空腔內(nèi)隨后注入混凝 土；最后，啟動振動頭2振動向上拔出楔形鋼制套管4，上拔時的速度控制在0.5-1.4m/min左 右以利于成樁；待楔形鋼制套管4和活瓣樁靴6完全拔出地面后，在地基中就已形成了現(xiàn)澆擴 底楔形鋼筋混凝土樁。
當作為軟土地基處理方案時， 一般不需要很高的樁體強度，因此也可以不放置鋼筋籠 12而直接形成現(xiàn)澆擴底楔形混凝土樁。
權(quán)利要求
1.一種用于現(xiàn)澆擴底楔形鋼筋混凝土樁的振動打樁機，其特征在于振動打樁機(1)上部設有振動頭(2)、鋼制蓋板(3)螺絲鉚接振動頭(2)和楔形鋼制套管(4)，振動打樁機(1)的振動頭(2)下部與可裝卸的鋼制蓋板(3)連接，鋼制蓋板(3)下端與帶活瓣樁靴(6)的楔形鋼制套管(4)連接；楔形鋼制套管(4)中間為空腔、底端連接活瓣式樁靴(6)，鋼制蓋板中間設置圓孔(5)，楔形鋼制套管(4)具有較高的剛度和強度；活瓣樁靴(6)由鎖軸和活瓣組成；楔形鋼制套管(4)上部外側(cè)設置混凝土進料口(7)，且楔形鋼制套管外側(cè)設置可以觀測沉樁深度的標志；楔形鋼制套管(4)、活瓣樁靴(6)和小型夯擊錘(11)構(gòu)成沉樁專用成模裝置；楔形鋼制套管(4)由部分等截面段和楔形段組成，其整體樁長在5-30米之間，楔形段楔形角在00-50。
2.使用權(quán)利要求l所述振動打樁機的方法，其特征在于如下步驟(1) 將帶活瓣樁靴的樁模套管在指定的打樁位置就位；(2) 啟動振動頭向下振動，將樁模套管打至指定位置；(3) 通過混凝土進料口向楔形鋼制套管空腔內(nèi)注入CFG等干硬性混凝土固體填料；(4) 啟動振動頭振動，填筑干硬性性固體填料之前，將楔形鋼制套管上拔0.2-l.Om，上 拔速率為O. 5-1. 4m/min9;(5) 打樁機上換安一個小型夯擊錘，對套管底部填料進行夯擊以形成擴大頭；(6) 利用自重或者振動力將鋼筋籠下放到指定位置；(7) 重新啟動振動頭振動，將套管向上拔出地面，并同時通過進料口向套管內(nèi)填筑混凝 土以形成上部楔形樁身，最終形成擴底楔形樁。
全文摘要
一種現(xiàn)澆擴底楔形鋼筋混凝土樁的振動打樁機及施工方法，建筑樁基礎技術領域。振動打樁機的振動頭下部和楔形鋼制套管上部由鋼制帶圓孔蓋板銜接，楔形鋼制套管下端連接活瓣樁靴；啟動振動頭向下帶動楔形鋼制套管和活瓣樁靴打入地基中，通過進料口向楔形鋼制套管內(nèi)空腔填筑干硬性混凝土固體填料，夯擊形成擴大頭；下放鋼筋籠，澆注混凝土，振動頭振動帶動楔形鋼制套管向上拔出形成楔形樁身，最后形成擴底楔形鋼筋混凝土樁。本發(fā)明新型樁與等截面現(xiàn)有型樁相比，節(jié)省混凝土，提高了樁側(cè)正摩阻力，擴大頭有效地提高樁端阻力值，并能有效降低負摩阻力對樁身的影響。其處理深度達到30米左右，工藝簡單、效率高、可操作性強，便于控制檢測，單樁承載力高。
文檔編號E02D5/66GK101672034SQ20091030840
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者孔綱強, 慶 楊 申請人:大連理工大學