[发明专利]载体桩的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑基础施工领域内扩底灌注桩中一种载体桩的施工方法。

背景技术

就地灌注混凝土桩是建筑基础混凝土桩的施工方法之一，其施工方法种类繁多，针对不同的地层条件有不同的施工设备和施工工艺，其中桩身的成孔方式有钻孔、冲孔、挖孔、螺旋成孔和沉管成孔等多种。

为了增加桩端承载力，常在灌注桩的桩端扩底形成扩大头，称为扩底灌注桩。扩底方式也有钻扩、爆扩、压扩、夯扩、注扩及挖扩等多种类型。

目前在扩底灌注桩桩端扩大头施工中主要是控制扩大头的混凝土体积或扩底面积，目的是增加一定的端承面积以提高桩端承载力，但对桩端下扩大头的贯入度并无要求，因此桩的承载力提高幅度不大，且扩大头的用材与桩身材料相同，不能物尽其用。

为了更大幅度地提高单桩承载力，目前已发展了一种新的桩型——载体桩，是一种由混凝土桩身和桩端载体两部分构成的桩，其桩长包括混凝土桩身长度和载体高度。其中的桩端载体是由夯实混凝土(干硬性混凝土)、夯实填充料(为挤密桩端地基土体而夯入的包括碎砖、碎混凝土块、水泥拌合料、碎石、卵石及矿碴等材料)和挤密土体三部分构成的一种桩端承载体。与一般扩底灌注桩中桩端扩大头施工的控制指标不同，载体桩施工中主要控制夯实填充料时载体的贯入度，贯入度的不同将直接影响到桩的承载力和桩的变形。

由于桩端载体由压缩模量逐渐降低的三部分构成，其桩端应力经由夯实混凝土、夯实填充料扩大头和挤密土体由大至小逐渐扩散，至下部地基土内时已经降得较低。因此不仅桩端受力合理、物尽其用，而且可在一些常规桩基不宜选作桩端持力层的地层内作载体桩的持力层，从而可以减短桩长，节省桩基成本，同时因桩端下有经强力夯击形成的较大载体，故其单桩承载力高，最适合于复合地基中索混凝土刚性桩(CFG桩)和碎石桩加强体的施工，也可进行钢筋混凝土桩施工，因此具有较好的经济效益。

载体桩的施工过程分为三步，即桩孔施工、载体施工和桩身施工。其中载体和桩身的施工方法大致相同，而桩孔的成孔方式不同便形成了不同的施工方法。

专利(申请)号为98101041.5、98101332.5、99100566.X和00106288.3等中国专利文献分别都披露了有关复合载体夯扩桩施工法。其工法的成孔工艺为由管内细长夯锤夯出管底一定深度后压入桩管，不断重复此过程，在达到设计深度后进行载体和桩身混凝土施工。由于在桩孔施工中其夯锤直接与土层接触，在遇到湿而粘的土层时，土常粘附在夯锤表面，不仅拔锤困难，而且夯击时不能达到自由落锤，使锤击力大为减弱，沉管速度较低，并且泥土会从管内向外飞溅，影响周围环境；在地下水透水性较好的地层内施工时，夯锤直接夯击孔内水体，水锤效应将使锤击力大大减弱，难以成孔，水也会从管内飞溅出来。在设计深度内遇到硬地层时，将难以甚至不能沉管。此外，由于该施工法属于挤密成孔法，在挤土效应严重的地层内施工时，地面产生隆起，会出现断桩、缩颈和吊脚等严重质量问题。

发明内容

针对上述情况，本发明将提供一种新的载体桩的施工方法，使其能在多种不同地层中施工，并具有噪音小、沉管能力强、适应土层广、桩身质量好、桩的承载力高及可消纳部分固体建筑垃圾等优点，特别适合于复合地基中素混凝土刚性桩和碎石桩的施工，也可用于钢筋混凝土桩的施工。

本发明的载体桩施工方法，是在桩位处采用单管内夯击方式成孔至设计深度后，在所成桩孔内填入固体填充料并夯击形成扩大头载体和密实桩身混凝土，其中采用由包括一根底端封闭并经连接结构在底端外连接有成孔结构单元的内夯管和内夯锤(如目前3500～5000kg的内夯锤)在内的成孔结构系统，通过内夯锤在内夯管的封闭底端部的夯击力将成孔结构单元分步或直接夯入土内，直至使夯管沉入土层至设计深度，然后在所成桩孔内进行载体施工和密实桩身混凝土。

上述施工方法在桩孔施工时将取土器直接夯入土内，夯入过程中针对所遇到的地层情况，可以分别采取相应的方式处理，即，在硬土层内可以采用取土方式成孔，在非硬土层内则可以采用挤密方式成孔。

当遇到硬土层采用取土方式成孔时，上述所说的连接于底端封闭的内夯管端部的该成孔结构单元可以为取土器结构，如目前已有使用的各种形式的取土器。通过内夯锤在内夯管的封闭底端部的夯击力将取土器夯入土层内，然后将取土器提出桩位并清除其内部的土后，重新置入原桩孔继续夯击，重复此操作直至使取土器沉入土层至设计深度。