[发明专利]现浇混凝土大直径空心五星形桩其施工方法及专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型现浇混凝土桩其施工方法及专用设备，特别涉及一种现浇混凝土大直径空心五星形桩其施工方法及专用设备。

背景技术

桩的竖向承载力由桩侧摩阻力和桩端阻力两部分组成，在深厚软土地基中桩侧摩阻力的发挥显得尤为重要。在高速公路、高速铁路，高层建筑等软土地基处理工程领域中，刚性桩复合地基处理技术得到了广泛的应用。其中如何提高单位材料强度利用率、在同等建筑材料用量上如何获得较大桩基承载力，是研究人员长期关注的重要课题之一。

在本发明之前，中国专利“Y形砼灌注桩”(专利号：ZL01221710.7)公开了现浇方法形成横截面形如字母Y的异形桩，中国专利“预制X型钢筋混凝土桩”(专利号：ZL01218447.0)和中国专利“现浇X型钢筋混凝土桩施工方法”(专利号：ZL 200710020306.3)公开了采用预制和现浇的方法形成横截面形如字母X的异形桩。这两种桩型通过改变横截面形状来提高桩侧比表面积，提高桩侧表面与桩周土体之间的侧向摩阻力，从而提高单位混凝土材料强度利用率、提高等混凝土用量情况下桩基承载力。但是目前采用的该桩型往往由于横截面等效桩径、桩间距相对较小，使得桩基施工时的挤土效应对相邻桩的成桩质量有较大的影响；Y形和X形由于开弧范围较小、开弧角度过大而导致打桩过程中桩周土扰动和拔管过程中凹弧处桩周土带出现象严重，从而影响其实际应用效果。

中国专利“软基处治大直径现浇管桩复合地基施工方法”(专利号：ZL02112538.4)公开了在地基中打入内外套管空腔结构并现浇混凝土，从而在内部土体与外部土体之间的环形域内形成大直径现浇管桩的方法。该桩型将普通圆形截面改良为环形截面，增加桩-土接触面积以提高桩侧摩阻力，同时通过桩头浇筑混凝土形成盖板等形式，能有效的发挥和利用桩芯土对桩基承载力的作用。但是该桩型尚未考虑异形截面形式对提高桩侧摩阻力的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，结合现浇Y、X形混凝土柱和现浇混凝土大直径管桩的技术优点，同时考虑桩侧异形截面形式和桩芯土对提高单位混凝土材料利用率和单桩承载力的作用，提出一种“性价比”较高的现浇混凝土大直径空心五星形桩其施工方法及专用设备。具体技术方案为：

一种现浇混凝土大直径空心五星形桩，桩身侧表面由交汇构成桩身棱角平面和与平面圆滑连接的向桩体内凹陷的弧形曲面构成，桩身横截面呈空心五星形。

现浇混凝土大直径空心五星形桩成桩后，中间为圆柱桩芯土，外部为五星形混凝土结构。

进一步优选，所述桩内径为0.37～0.88m，外包圆直径1.0～2.0m，桩长可达25m以上。

进一步优选，所述桩身顶部浇注混凝土形成0.2～0.5m厚的与五星形桩外直径相同的圆形实心混凝土盖板。

一种现浇混凝土大直径空心五星形桩的施工方法，采用振动沉管方式将五星形空心混凝土桩桩模打入地基至设计深度，然后在内外套管的空腔内浇注混凝土，振动拔管，形成现浇混凝土大直径空心五星形桩，包括如下步骤：

A.整平场地，确定桩位，振动打桩机就位；

B振动打桩机的振动头下部与五星形钢制套管连接，将带活瓣桩尖的套管在指定的桩位就位，启动振动头向下振动，带动与之相连接的五星形钢制套管向下，继续启动振动机，并将套管沉至设计深度；

C.通过混凝土进料口向内外套管空腔内注入混凝土；

D启动振动头振动，将五星形内外钢制套管拔出地面，上拔速率为0.5-1.5m/min；

E.边注入混凝土边上拔套管，地基中便形成了现浇混凝土大直径空心五星形桩；

F.待现浇混凝土大直径空心五星形桩24小时后，开挖桩头上部土体，在桩身顶部浇注0.2～0.5m厚的与五星形桩外直径相同的圆形实心混凝土桩盖板。

进一步优选，所述步骤D中，每拔管1.0m留振1min。

一种实现现浇混凝土大直径空心五星形桩的施工方法的专用设备，振动打桩机1上部设有振动头2，该振动头2下部与法兰盘3螺丝铆接，法兰盘3与带刻度的桩模套管5螺丝铆接，桩模套管5由五星形外套管和圆形内套管组成，且内外套管中间及内套管中为空腔；套管5下部连接活瓣桩靴6，五星形空心桩模套管5与之下部相连接的活瓣桩靴6构成沉桩专用成膜装置；套管5上部外侧设有混凝土进料口4。

进一步优选，其特征在于，所述桩模的内、外套管之间固定连接。

进一步优选，其特征在于，所述套管5外侧设有可以观测沉桩深度的标志7。