專利名稱：填芯管樁水泥土復合基樁的施工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在軟土地區(qū)使用的高承載力基樁，即一種大直徑水泥土樁中插入 填芯高強預應力管樁復合而成的基樁。
背景技術：
目前公開及使用的外層為水泥土、內芯為管樁的復合樁根據成樁尺寸可分為兩 種，一種是中等直徑樁型，一種是大直徑樁型。中等直徑樁型為外層水泥土樁由深層攪拌法或高壓旋噴法形成，中心插入中小直 徑管樁而形成。中等直徑樁型由于受成樁方法及樁工設備限制，樁徑集中在50(T700mm之 間，樁長相對較短，所提供承載力仍相對較低，且一般作為復合地基中增強體使用。中國專利申請200710113491.0公開了一種復合樁，包括樁芯和包裹在樁芯外的 外層樁，外層樁為水泥土樁，其特征是所述的樁芯為截面為圓環(huán)形的預應力混凝土管樁。 所述水泥土樁的直徑為800-1500mm，長度為20_30m，所述樁芯由多節(jié)長度為7_15m，直徑 為300mm，400mm或500mm預應力混凝土管樁接成，預應力混凝土管樁的強度等級為C60或 C80o這種新型復合樁集中水泥土樁和鋼筋混凝土樁二者的優(yōu)點，由預應力混凝土管樁作為 樁芯承擔豎向荷載，用較大截面的水泥土樁來傳遞樁側摩阻力，可最大程度地發(fā)揮出預應 力混凝土管樁的極限承載力，其受力機理明確，單樁承載力高，質量可靠；插入管樁時，對水 泥土樁有擠密效應，可提高樁土間的結合力。與其他的基樁相比在摩擦樁條件下，可大大節(jié) 省鋼筋用量，降低工程造價。新型復合樁能實現低噪音、無振動施工，對環(huán)境無影響。單樁 豎向承載力特征值940kN-2700kN。中國專利申請200710113495. 9公開了一種大載荷復合樁，與上述復合樁的主要 區(qū)別是外層樁為素混凝土樁，單樁豎向承載力特征值1000kN-3000kN，由高強度預應力混凝 土管樁和素混凝土樁共同承擔豎向載荷，大截面的低標號素混凝土樁增大了樁側摩阻力， 能最大程度地發(fā)揮出高強度預應力混凝土管樁的極限承載力；插入管樁時，對素混凝土樁 有一種擠密效應，可提高素混凝土的密度，有擴徑和增強樁土結合力的作用。在地質和樁 長、樁徑等相同條件下，與其他基樁相比，其單樁豎向承載力大，可大大減少鋼筋用量，造價 低。能實現低噪音、無振動施工，對環(huán)境影響小，應用范圍廣。單樁豎向極限承載力標準值指單樁在豎向荷載作用下達到破壞狀態(tài)前或出現不 適于繼續(xù)承載的變形時多對應的最大荷載，取決于土對樁的支承阻力和樁身承載力，即土 對樁的支承阻力和樁身承載力應同時充分發(fā)揮。但目前公開的大直徑復合樁存在如此缺 陷(1)未提供芯樁與外層樁的幾何尺寸及強度的經濟匹配關系，導致芯樁材料強度和樁 周土對外層水泥土提供的樁側摩阻力不能同時充分發(fā)揮，進而增加了單位承載力造價； (2)單樁承載力由作為芯樁的預應力混凝土管樁樁身結構承載力所決定，單樁承載力提高 有限制，往往會導致芯樁承載力達到了極限而外層水泥土樁側摩阻力還未完全發(fā)揮出來， 即芯樁與外層水泥土樁未達到經濟匹配關系，存在外層水泥土樁側摩阻力浪費現象；即使 芯樁材料強度和樁周土對外層水泥土提供的樁側摩阻力同時達到極限，由于單樁承載力由
3芯樁樁身結構承載力所決定，也限制了外層水泥土樁直徑最大為1500mm; (3)未解決與承 臺的連接問題，無法直接作為基樁使用，而作為復合地基增強體使用時，容易出現外層水泥 土先破壞進而導致管樁壓爆破壞現象；(4)施工方法簡單，未提供達到設計要求的詳細技 術參數及保證措施，難以指導具體實施。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是(1)提出作為芯樁使用的預應力混凝土管樁與包裹 在芯樁周圍的外層水泥土樁兩者間的幾何尺寸(包括外徑與樁長)及強度的經濟匹配關系， 降低單位承載力造價；(2)解決單樁承載力受芯樁樁身材料強度限制的問題，大幅提高單 樁承載力、增大外層水泥土樁經濟直徑；(3)提出復合樁作為基樁使用時與承臺的連接方 法，避免復合樁作為增強體使用時的破壞問題；(4)提出外層水泥土成樁及與高強預應力 管樁結合過程中技術參數及保證措施，提高施工效率；(5)在解決上述問題的基礎上提出 一種填芯高強預應力混凝土管樁與大直徑水泥土樁復合而成的基樁。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種填芯管樁水泥土復合基樁，包 括芯樁和包裹在芯樁周圍的水泥土樁，其特征在于所述水泥土樁的直徑為80(T2000mm、 長度為12、0m ；所述芯樁為高強預應力管樁，所述高強預應力管樁的直徑為30(Tl000mm， 長度為6 30m ；所述高強預應力管樁與水泥土樁的直徑比值為0. 375、. 50、長度比值為 0. 5(Γ0. 76 ；高強預應力管樁上下端封閉后，在外層水泥土初凝之前，自外層水泥土樁中心 同心靜力壓入至設計標高；
在所述水泥土樁上部及水泥土樁位于高強預應力管樁底端以下的部分分別設置復噴 段，所述復噴段長度為2飛m;
在高強預應力管樁上部空心中填入強度等級C3(TC80的微膨脹混凝土，填芯混凝土長 度為高強預應力管樁樁徑的6 10倍。為了突破單樁承載力受芯樁樁身結構承載力限制及提高水平承載力，在高強預應 力管樁上部空心中填入強度等級C3(TC80的微膨脹混凝土，填芯混凝土長度為芯樁樁徑的 6^10倍，在外層水泥土樁上部及芯樁底端以下各2飛m范圍進行復噴形成復噴段；
為了增加芯樁插入時對周圍水泥土的擠密效應、提高豎向承載力及便于填芯，插入前， 高強預應力管樁上下端分別用薄鐵皮封閉。為了作為基樁使用，在高強預應力管樁填芯混凝土中設置4、根錨固鋼筋，把高 強預應力管樁樁頂及錨固筋錨入上部承臺形成樁基礎。所述水泥土樁由高壓噴射融合攪拌法施工，包括如下步驟以三支點式履帶打樁 機為樁架，與樁架平行設置的鉆桿頂端設置高壓旋噴水龍頭、動力頭，鉆桿底端設置攪拌 桿、水平向噴嘴、豎向噴嘴及鉆頭，鉆桿通過高壓旋噴水龍頭與高壓噴漿、噴氣系統(tǒng)連接后 以2飛m/min的速度噴漿、噴氣下沉，下沉至設計標高后，按照2(T25Cm/min的速度噴漿、 噴氣提升，并在水泥土樁上部及在水泥土樁位于芯樁底端以下的部分分別設置復噴段，所 述復噴段為2 6m ；鉆桿轉速2(T30r/min，水泥漿壓力2 30MPa、流量35 320L/min，氣壓 0. 6^0. 7MPa、流量3飛m3/min ；遇局部硬土層時，通過增大豎向噴嘴噴漿壓力保證下沉速度 不小于2m/min，豎向噴嘴噴漿壓力增大幅度為5 10MPa。為了增大局部硬土層中鉆具下沉速度，提高成樁效率，在鉆桿底部設置豎向噴嘴并通過增大豎向噴嘴噴漿壓力保證下沉速度不小于2m/min，豎向噴嘴噴漿壓力增大幅度為 IOMPaο一種填芯管樁水泥土復合基樁的施工方法，其特征是它包括如下步驟(a)外層 水泥土樁由高壓噴射融合攪拌法施工；(b)封閉芯樁上下兩端；(c)在外層水泥土初凝之 前，在水泥土樁中心同心靜力壓入高強預應力管樁至設計標高；(d)高強預應力管樁上部 6^10倍樁徑范圍填入C3(TC80微膨脹混凝土并設置4、根錨固鋼筋。因為本發(fā)明復合基樁由呈特定數量匹配關系的作為芯樁的高強預應力管樁和包 裹在芯樁周圍的水泥土樁、樁頂及芯樁底端下部水泥土樁特定長度的復噴段、高強預應力 管樁頂部特定長度的填芯混凝土、與承臺連接的錨固鋼筋組成，并采用上述方法施工，所以 產生了以下有益效果
(1)解決了水泥土樁、高強預應力管樁各自應用的局限性，可同時充分發(fā)揮樁周土對外 層水泥土樁提供的側摩阻力及高強預應力管樁樁身結構承載力，大幅度提高本發(fā)明填芯管 樁水泥土復合基樁豎向承載能力、降低工程造價，單樁承載力特征值可達到IOOOOkN (圖3、 4)，相比已經公開資料中單樁承載力提高2倍左右，單位承載力造價相比簡單復合情況降 低 30 60% (圖 5、6)；
(2)突破了單樁承載力受芯樁樁身結構承載力控制的缺陷，相比芯樁樁身結構承載力 提高4(Γ100%，為外層水泥土樁側摩阻力充分發(fā)揮提供了保障，使得外層水泥土樁最大經濟 直徑可以擴大到2000mm ；消除了水平荷載較大時芯樁易產生抗剪脆性破壞的問題，能承擔 較大水平荷載，與現有技術中復合樁水平承載力或相同規(guī)格管樁相比提高8(Γ150%，解決了 高強預應力管樁在高層建筑和高烈度地區(qū)應用的局限性；
(3)解決了復合樁作為基樁使用時與承臺的連接方法，避免了作為復合地基增強體使 用時外層水泥土先破壞進而導致管樁被壓爆的問題；
(4)增加了芯樁插入時對周圍及底端水泥土的擠密效應，提高了外層水泥土與芯樁 界面的粘結力，能把芯樁承擔荷載最大程度地擴散到周圍地基水泥土及土中，受力機理明 確；
(5)有效縮短局部硬土層中鉆具下沉時間，大幅提高施工效率，減小水泥用量，與現有 技術相比施工效率提高約90 120%。


圖1為大直徑填芯管樁水泥土復合基樁剖面示意圖； 圖2為大直徑填芯管樁水泥土復合基樁截面示意圖3為不同直徑比條件下單樁承載力特征值隨長度比變化圖4為不同長度比條件下單樁承載力特征值隨直徑比變化圖5為不同直徑比條件下單位承載力造價隨長度比變化圖6為不同長度比條件下單位承載力造價隨直徑比變化圖中1 一高強預應力管樁、2—水泥土樁、3—復噴段、4一填芯混凝土、5—錨固鋼筋。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細地描述。
如圖廣2所示，由作為芯樁的高強預應力管樁1、包裹在芯樁周圍的高壓噴射攪拌 水泥土樁2、樁頂及芯樁底端下部水泥土樁復噴段3、高強預應力管樁頂部填芯混凝土 4、與 承臺連接的錨固鋼筋5組成。一種填芯管樁水泥土復合基樁的施工方法，其特征是它包括如下步驟(a)外層 水泥土樁由高壓噴射融合攪拌法施工；(b)封閉芯樁上下兩端；(c)在外層水泥土初凝之 前，在水泥土樁中心同心靜力壓入高強預應力管樁至設計標高；(d)高強預應力管樁上部 6^10倍樁徑范圍填入C3(TC80微膨脹混凝土并設置4、根錨固鋼筋。所述水泥土樁由高壓噴射融合攪拌法施工，包括如下步驟以三支點式履帶打 樁機為樁架，與樁架平行設置的鉆桿頂端設置高壓旋噴水龍頭、動力頭，鉆桿底端設置攪 拌桿、水平向噴嘴、豎向噴嘴及鉆頭，鉆桿通過高壓旋噴水龍頭與高壓噴漿、噴氣系統(tǒng)連接 后以2飛m/min的速度噴漿、噴氣下沉，鉆桿轉速2(T30r/min，水泥漿壓力2 30MPa、流量 35 320L/min，氣壓0. 6^0. 7MPa、流量3飛m7min，遇局部硬土層時，通過增大豎向噴嘴噴漿 壓力保證下沉速度不小于2m/min，豎向噴嘴噴漿壓力增大幅度為5 10MPa。下沉至設計標 高后，按照2(T25Cm/min的速度噴漿、噴氣提升，并在樁上部及芯樁底端以下各2飛m范圍 內進行復噴，形成直徑為80(T2000mm、長度為12、0m的外層水泥土樁2。按照樁徑比值 0. 375 0. 50、樁長比值0. 5(Γ0. 76的原則選擇高強預應力管樁1，相應直徑為30(Tl000mm、 長度為6 30m，上下端封閉后，在外層水泥土初凝之前同心插入水泥土樁2中至設計標高； 高強預應力管樁1上部6 10倍樁徑范圍內填入C3(TC80微膨脹混凝土作為填芯混凝土 4， 并設置與上部承臺連接的錨固鋼筋5。實施例1
一種填芯管樁水泥土復合基樁的施工方法，其特征是它包括如下步驟(a)外層水泥 土樁由高壓噴射融合攪拌法施工；(b)封閉芯樁上下兩端；(c)在外層水泥土初凝之前，在 水泥土樁中心同心靜力壓入高強預應力管樁至設計標高；(d)高強預應力管樁上部6 10倍 樁徑范圍填入C3(TC80微膨脹混凝土并設置4、根錨固鋼筋。所述水泥土樁由高壓噴射融 合攪拌法施工，包括如下步驟以三支點式履帶打樁機為樁架，與樁架平行設置的鉆桿頂端 設置高壓旋噴水龍頭、動力頭，鉆桿底端設置攪拌桿、水平向噴嘴、豎向噴嘴及鉆頭，鉆桿通 過高壓旋噴水龍頭與高壓噴漿、噴氣系統(tǒng)連接后以2 5m/min的速度噴漿、噴氣下沉，鉆頭 轉速23r/min，水灰比1. 0，水泥漿壓力2MPa、流量35. OL/min，氣壓0. 6 0. 7MPa、流量；T6m7 min，遇局部硬土層時，豎向噴嘴噴漿壓力增大5 10MPa以保證下沉速度不小于2m/min。鉆 頭下沉至設計標高后，按照2(T21Cm/min的速度噴漿、噴氣提升，在樁上部2m、芯樁底端以 下an范圍內進行復噴，形成直徑800mm、長度I^i的外層水泥土樁2。選用直徑300mm、長度 6m的高強預應力管樁1上下端用薄鐵皮封閉后，在外層水泥土初凝之前同心插入水泥土樁 2中至設計標高；高強預應力管樁1上部2. Om范圍內填筑C50微膨脹混凝土作為填芯混凝 土 4，并設置與上部承臺連接的四根直徑16mm的HRB335錨固鋼筋5。高強預應力管樁1與 外層水泥土樁2直徑比值為0. 375、長度比值為0. 50。試驗表明單樁承載力特征值為1360kN，呈復合樁整體刺入破壞模式，相比芯樁樁 身結構承載力900kN提高51%，突破了單樁承載力受芯樁樁身結構承載力控制的缺陷；外層 水泥土樁側摩阻力平均值為85kPa，相比實施例2中側摩阻力Mltfa提高57%，能較充分發(fā) 揮外層水泥土樁側摩阻力；單位承載力造價為12. 5元/10kN，比實施例2中單位承載力造
6價18. 7元/IOkN降低33% ；單樁水平承載力特征值為49kN，相比實施例2中水平承載力特 征值23kN提高113% ；外層水泥土樁施工效率為8. Om/h，相比實施例2中采用未設置豎向噴 嘴鉆具的施工效率4. lm/h提高95%。實施例2 (對比例)
采用目前公開資料中未設置豎向噴嘴的鉆具，未設置復噴段3、填芯混凝土 4及錨固鋼 筋5，芯樁上下端不封閉，其余參數及施工方法同實施例1。試驗表明單樁承載力特征值為910kN，與芯樁樁身結構承載力900kN非常接近， 即單樁承載力受芯樁樁身結構承載力控制；由于無復噴加強段，破壞模式為外層水泥土首 先被壓碎進而導致芯樁在管頂以下40cm處被壓爆斷裂；外層水泥土樁側摩阻力平均值為 MkPa，相比實施例1中側摩阻力85kPa降低36%，未能充分發(fā)揮出外層水泥土樁側摩阻力； 單位承載力造價為18. 7元/10kN，比按照本專利技術方案實施的實施例1中單位承載力造 價12. 5元/IOkN增加50% ；單樁水平承載力特征值為23kN，相比實施例1中單樁水平承載 力特征值49kN降低53% ；由于局部硬土層中鉆具下沉較慢，外層水泥土樁施工效率為4. Im/ h，相比實施例1中采用設置豎向噴嘴鉆具的施工效率8. Om/h降低49% ；由于芯樁兩端無封 閉，插芯過程中水泥土基本充滿芯樁中心部位，妨礙填芯施工。實施例3
本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于水泥漿壓力7MPa、流量66. OL/ min，在樁上部: 、芯樁底端以下細范圍內進行復噴，形成直徑1000mm、長度16m的外層水 泥土樁2。選用直徑400mm、長度IOm的高強預應力管樁1上下端用薄鐵皮封閉后，在外層 水泥土初凝之前同心插入水泥土樁2中至設計標高；高強預應力管樁1上部3. 5m范圍內填 筑C60微膨脹混凝土作為填芯混凝土 4，并設置與上部承臺連接的四根直徑16mm的HRB335 錨固鋼筋5。高強預應力管樁1與外層水泥土樁2直徑比值為0. 40、長度比值為0. 625。試驗表明單樁承載力特征值為2520kN，呈復合樁整體刺入破壞模式，相比芯樁樁 身結構承載力1650kN提高53%，突破了單樁承載力受芯樁樁身結構承載力控制的缺陷；外 層水泥土樁側摩阻力平均值為IOOkPa,相比實施例4中側摩阻力提高56%，能較充分 發(fā)揮外層水泥土樁側摩阻力；單位承載力造價為12. 6元/10kN，比實施例4中單位承載力 造價19. 8元/IOkN降低36% ；單樁水平承載力特征值為65kN，相比實施例4中水平承載力 特征值35kN提高86% ；外層水泥土樁施工效率為8. 4m/h，相比實施例4中采用未設置豎向 噴嘴鉆具的施工效率3. 9m/h提高115%。實施例4 (對比例)
采用目前公開資料中未設置豎向噴嘴的鉆具，未設置復噴段3、填芯混凝土 4及錨固鋼 筋5，芯樁上下端不封閉，其余參數及施工方法同實施例3。試驗表明單樁承載力特征值為1600kN，相比芯樁樁身結構承載力1650kN略小， 單樁承載力受芯樁樁身結構承載力控制；由于無復噴加強段，破壞模式為外層水泥土首 先被壓碎進而導致芯樁在管頂以下38cm處被壓爆斷裂；外層水泥土樁側摩阻力平均值為 64kPa,相比實施例3中側摩阻力IOOkPa降低36%，未能充分發(fā)揮出外層水泥土樁側摩阻力； 單位承載力造價為19. 8元/10kN，比按照本專利技術方案實施的實施例3中單位承載力造 價12. 6元/IOkN增加57% ；單樁水平承載力特征值為35kN，相比實施例3中單樁水平承載 力特征值65kN降低49% ；由于局部硬土層中鉆具下沉較慢，外層水泥土樁施工效率為3. 9m/h，相比實施例3中采用設置豎向噴嘴鉆具的施工效率8. 4m/h降低；由于芯樁兩端無封 閉，插芯過程中水泥土基本充滿芯樁中心部位，妨礙填芯施工。實施例5
本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于水泥漿壓力9MPa、流量80. OL/ min，在樁上部細、芯樁底端以下5m范圍內進行復噴，形成直徑1200mm、長度21m的外層水 泥土樁2。選用直徑500mm、長度16m的高強預應力管樁1上下端用薄鐵皮封閉后，在外層 水泥土初凝之前同心插入水泥土樁2 ；高強預應力管樁1上部4. Om范圍內填筑C80微膨脹 混凝土芯作為填芯混凝土 4，并設置與上部承臺連接的4根直徑18mm的HRB335錨固鋼筋 5。高強預應力管樁1與外層水泥土樁2直徑比值為0. 42、長度比值為0. 76。試驗表明單樁承載力特征值為3840kN，相比芯樁樁身結構承載力2700kN提高 42%，突破了單樁承載力受芯樁樁身結構承載力控制的缺陷；外層水泥土樁側摩阻力平均值 為97kPa，相比實施例6中側摩阻力提高177%，能較充分發(fā)揮外層水泥土樁側摩阻 力；單位承載力造價為12. 4元/10kN，比實施例6中單位承載力造價25. 1元/IOkN降低 51% ；單樁水平承載力特征值為89kN，比相同規(guī)格管樁水平承載力特征值43kN提高107% ； 外層水泥土樁施工效率為8. 4m/h，相比實施例6中采用未設置豎向噴嘴鉆具的施工效率 4. 3m/h 提高 95%。實施例6 (對比例)
采用目前公開資料中未設置豎向噴嘴的鉆具施工外層水泥土樁2，直徑1200mm、長度 21m,芯樁采用直徑300mm、長度8m的高強預應力管樁1。高強預應力管樁1與外層水泥土 樁2直徑比值為0. 25、長度比值為0. 38。其余參數及施工方法同實施例5。試驗表明單樁承載力特征值為1400kN，相比芯樁樁身材料承載力900kN提高56%， 突破了單樁承載力受芯樁材料強度控制的缺陷；外層水泥土樁側摩阻力平均值為35kPa， 相比實施例5中側摩阻力97kPa降低64%，未能充分發(fā)揮出外層水泥土樁側摩阻力；單位 承載力造價為25. 1元/10kN，比按照本專利技術方案實施的實施例5中單位承載力造價元 12. 4/10kN增加10 ；由于局部硬土層中鉆具下沉較慢，外層水泥土樁施工效率為4. 3m/h, 相比實施例5中采用設置豎向噴嘴鉆具的施工效率8. 4m/h降低49%。實施例7
本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于水泥漿壓力23MPa、流量 160. OL/min，在樁上部3. 5m、芯樁底端以下細范圍內進行復噴，形成直徑1600mm、長度25m 的外層水泥土樁2。選用直徑600mm、長度18m的高強預應力管樁1上下端用薄鐵皮封閉后， 在外層水泥土初凝之前同心插入水泥土樁2 ；高強預應力管樁1上部6. Om范圍內填筑C70 微膨脹混凝土作為填芯混凝土 4，并設置與上部承臺連接的6根直徑18mm的HRB335錨固鋼 筋5。高強預應力管樁1與外層水泥土樁2直徑比值為0. 40、長度比值為0. 72。試驗表明單樁承載力特征值為6000kN，相比目前公開資料中的最大單樁承載力 特征值提高1倍；相比芯樁樁身結構承載力3550kN提高69%，突破了單樁承載力受芯樁樁 身結構承載力控制的缺陷；外層水泥土樁側摩阻力平均值為95kPa，相比實施例8中側摩 阻力25kPa提高觀0%，能較充分發(fā)揮外層水泥土樁側摩阻力；單位承載力造價為12. 8元 /IOkN,相比實施例8中單位承載力造價26. 6元/IOkN降低52% ；單樁水平承載力特征值 達到105kN，比相同規(guī)格管樁水平承載力特征值50kN提高110% ；外層水泥土樁施工效率為8.6m/h，相比實施例8中采用未設置豎向噴嘴鉆具的施工效率4. 4m/h提高95%。實施例8 (對比例)
采用目前公開資料中未設置豎向噴嘴的鉆具施工外層水泥土樁2，直徑1600mm、長度 25m,芯樁采用直徑300mm、長度IOm的高強預應力管樁1。高強預應力管樁1與外層水泥土 樁2直徑比值為0. 1875、長度比值為0. 40。其余參數及施工方法同實施例7。試驗表明單樁承載力特征值為1600kN，相比芯樁樁身材料承載力900kN提高78%， 突破了單樁承載力受芯樁材料強度控制的缺陷；外層水泥土樁側摩阻力平均值為25kPa， 相比實施例7中側摩阻力95kPa降低74%，未能充分發(fā)揮出外層水泥土樁側摩阻力；單位 承載力造價為26. 6元/10kN，比按照本專利技術方案實施的實施例7中單位承載力造價元 12. 8元/IOkN增加108% ；外層水泥土樁施工效率為4. 4m/h，相比實施例7中采用設置豎向 噴嘴鉆具的施工效率8. 6m/h降低49%。實施例9
本實施例與實施例1相同之處不再贅述，不同之處在于水泥漿壓力30MPa、流量 320. OL/min,在樁上部6m、芯樁底端以下6m范圍內進行復噴，形成直徑2000mm、長度40m的 外層水泥土樁2。選用直徑1000mm、長度30m的高強預應力管樁1上下端用薄鐵皮封閉后， 在外層水泥土初凝之前同心插入水泥土樁2 ；高強預應力管樁1上部6. Om范圍內填筑C30 微膨脹混凝土作為填芯混凝土 4，并設置與上部承臺連接的8根直徑20mm的HRB335錨固鋼 筋5。高強預應力管樁1與水泥土樁2直徑比值為0. 50、長度比值為0. 75。試驗表明單樁承載力特征值為IOOOOkN,相比目前公開資料中的最大單樁承載力 特征值提高2 3倍；相比芯樁樁身結構承載力6600kN提高52%，突破了單樁承載力受芯樁 樁身結構承載力控制的缺陷；外層水泥土樁側摩阻力平均值為80kPa，相比實施例10中側 摩阻力47kl^提高70%，能較充分發(fā)揮外層水泥土樁側摩阻力；單位承載力造價為12. 3元 /10kN，相比實施例10中單位承載力造價19. 6元/IOkN降低37% ；單樁水平承載力特征值 為270kN，比相同規(guī)格管樁水平承載力特征值120kN提高125% ；外層水泥土樁施工效率為
9.8m/h，相比實施例10中采用未設置豎向噴嘴鉆具的施工效率5. lm/h提高92%。實施例10 (對比例)
采用目前公開資料中未設置豎向噴嘴的鉆具施工外層水泥土樁2，直徑2000mm、長度 40m,芯樁采用直徑600mm、長度18m的高強預應力管樁1。高強預應力管樁1與水泥土樁2 直徑比值為0. 30、長度比值為0. 45。其余參數及施工方法同實施例9。試驗表明單樁承載力特征值為5900kN，相比芯樁樁身材料承載力3550kN提高 66%，突破了單樁承載力受芯樁材料強度控制的缺陷；外層水泥土樁側摩阻力平均值為 47kPa，相比實施例9中側摩阻力SOkPa降低41%，未能充分發(fā)揮出外層水泥土樁側摩阻力； 單位承載力造價為19. 6元/10kN，比按照本專利技術方案實施的實施例9中單位承載力造 價元12. 3元/IOkN增加59% ；外層水泥土樁施工效率為5. lm/h，相比實施例9中采用設置 豎向噴嘴鉆具的施工效率9. 8m/h降低48%。小結
為了說明復噴及芯樁插入時兩端封閉效果，按照實施例1、3、5、7、9中相關參數分別實 施了無復噴段、芯樁插入時兩端不封閉兩種工況下共10棵復合樁，對比效果如表1所示。 按照本專利技術方案實施的復合樁單樁豎向承載力特征值、水平承載力特征值、外層水泥
9土樁側摩阻力分別比無復噴段工況提高19. 8 29. 5%、16· 7^35. 0%、19· Γ28. 8%，相應單位 承載力造價降低10. 6 12. 6% ；比芯樁兩端不封閉工況分別提高20. (Γ23. 9%、5. (TlO. 2%、 20. 3^24. 4%，相應單位承載力造價降低16. 9^19. 5%。
表1復噴段及芯樁兩端封閉效果對比
權利要求
1. 一種填芯管樁水泥土復合基樁的施工方法，其特征是它包括如下步驟(a)外層水 泥土樁由高壓噴射融合攪拌法施工，包括如下步驟以三支點式履帶打樁機為樁架，與樁架 平行設置的鉆桿頂端設置高壓旋噴水龍頭、動力頭，鉆桿底端設置攪拌桿、水平向噴嘴、豎 向噴嘴及鉆頭，鉆桿通過高壓旋噴水龍頭與高壓噴漿、噴氣系統(tǒng)連接后以2 5m/min的速度 噴漿、噴氣下沉，下沉至設計標高后，按照2(T25Cm/min的速度噴漿、噴氣提升，并在水泥土 樁上部及在水泥土樁位于芯樁底端以下的部分分別設置復噴段，所述復噴段為2飛m ；鉆桿 轉速2(T30r/min，水泥漿壓力2 30MPa、流量；35 320L/min，氣壓0. 6 0. 7MPa、流量3 6m3/ min ；遇局部硬土層時，通過增大豎向噴嘴噴漿壓力保證下沉速度不小于2m/min，豎向噴嘴 噴漿壓力增大幅度為5 10MPa ;(b)封閉芯樁上下兩端；(c)在外層水泥土初凝之前，在水泥 土樁中心同心靜力壓入高強預應力管樁至設計標高；(d)高強預應力管樁上部6 10倍樁徑 范圍填入C3(TC80微膨脹混凝土并設置4、根錨固鋼筋。
全文摘要
一種填芯管樁水泥土復合基樁的施工方法，其特征是它包括如下步驟外層水泥土樁由高壓噴射融合攪拌法施工；芯樁上下兩端封閉；外層水泥土初凝之前，在其中心同心靜力壓入芯樁至設計標高；芯樁上部6~10倍樁徑范圍填入C30~C80微膨脹混凝土并設置4~8根錨固鋼筋。本發(fā)明解決了高強預應力管樁在高層建筑和高烈度地區(qū)應用的局限性。
文檔編號E02D5/58GK102127910SQ20111009069
公開日2011年7月20日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權日2010年6月2日
發(fā)明者卜發(fā)東, 孟炎, 宋義仲, 宋來營, 朱鋒, 王慶軍, 程海濤, 米春榮, 趙西久, 馬鳳生 申請人:山東省建筑科學研究院, 山東聊建集團有限公司, 山東鑫國基礎工程有限公司