[发明专利]复式挤扩桩成桩工法及复式挤扩成桩设备

说明书

技术领域

本发明属土木工程领域，涉及一种复式挤扩桩成桩工法及复式挤扩成桩设备。

背景技术

在土木工程领域中，根据成桩方法对土层的影响可将基桩分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类。基桩的桩体形状可以是等截面也可以是变截面，桩体形状以及成桩工法直接决定了桩的承载力、施工速度、工程造价、环保等问题。在基桩的桩型和成桩工法不断演变发展的过程中，变截面桩的产生极大提高了桩的侧摩阻力，从而缩短了桩长、减少了桩径和桩的数量，施工成本大大降低；由于非挤土类型灌注桩存在单桩承载力低，泥浆污染等诸多的技术、成本和环保方面的问题，岩土工程界一直致力于开发既环保、承载力高、又经济的新桩型和施工工法，特别是能一次性成孔成桩的合理挤土类型桩，因为这种挤土桩的施工工法同非挤土桩相比，除具有明显的技术和成本优势之外，还具有施工速度快、无泥浆污染、无振动、低噪音等施工效益和环保方面的优势。

目前，国内关于带支盘、带节叉，能一次性成孔成桩的挤土桩，如三叉挤扩桩、支盘桩、螺纹桩、螺旋挤扩桩、半螺丝桩、旋转挤压灌注桩等的挤扩装置、钻杆、桩机设备与成桩工法都有相关文献报道，这些桩型在一定程度上具有其特有的先进性和创造性，但同时也存在着以下一些缺陷和问题：

1、三叉挤扩桩、支盘桩

三叉挤扩、支盘桩（如CN201109909Y、CN102021905A）是一种变截面灌注桩，有桩身和节叉或盘，与等截面取土型灌注桩相比，其侧阻力和端阻力大大提高，但其成桩方法相对复杂，钻孔→挤扩→清孔→孔径检测→下钢筋笼→浇筑混凝土，成桩工序繁锁，加大单桩施工的时间和成本，如遇地下水位较高的土层，施工易出现塌孔现象，且取土外运易造成环境污染，后续相应的专利都是对挤扩装置的改变，使挤扩方法效率提高，但其成桩的方法仍是先预成孔后成桩。

如公开号为CN201334661Y的一体化长螺旋挤扩支盘桩钻具以及类似所述的一体化长螺旋挤扩支盘桩钻具，对支盘桩的成桩方法有了新的改进，钻具钻至设计深度后挤扩形成支盘，钻具提离地面时桩施工完成，虽然成桩方法变得简单快速，但其施工过程仍需取土，存在泥土外运对环境污染的影响，且桩端有虚土，沉降变形大。尤其是钻具在挤扩过程中，挤扩臂撑出时处于最不利的工作角度，所受的最大弯矩易使根部断裂破坏，且遇到较硬土质时，仅依靠液压缸，挤扩臂难以撑开。采用多个液压缸铰接时要求控制精度高，易产生机械故障，设备成本高，维修费用大。

2、变截面螺纹桩

变截面螺纹桩（如CN2716480Y、CN102162248A）是一种挤土型桩，是一种全螺纹桩，施工需要成孔机械预成孔。

3、双向螺旋挤扩桩

双向螺旋挤扩桩（如CN101012649A、CN20218431U）为等截面的圆柱体桩，属于全挤土桩，该桩的优点是钻具对土体挤密使桩侧阻力明显提高，缺点是遇较硬土层时，所使用的双向螺旋挤扩钻头钻具难以钻进，成桩困难，且其挤扩所形成的桩与钻具外径一致，故耗能明显。

4、半螺丝桩（又名螺杆桩）

半螺丝桩（又名螺杆桩，如CN1254587C、CN1904225A、CN101016743U），是一种变截面的挤土型桩，桩机根据土体的敏感程度对土体进行合理挤密，因而不会产生挤土负效应，其成桩工法利用简单的机械原理，使旋转受力方向与旋转方向一致，可实现扩展、收敛，成桩承载力较高，该桩及其工艺的多项发明已在建筑领域桩基及地基处理中得到广泛应用，因该技术可大福度提高单桩承载力及施工成本，故取得了良好的社会经济效益，但其仍存在局限，因此在应用范围上有所限制，且直径加大后所需的钻杆扭矩也相应加大，加大机械成本，且耗能大，需要克服。

5、旋转挤压灌注桩

旋转挤压灌注桩（如CN101016743A）是一种桩身为等直径或桩端带扩大头的挤土型灌注桩，其施工采用桩机控制系统中的同步与非同步技术实现，适用泛围广泛，但其仍存在一定的局限性，其桩端扩大头的形成采用膨胀螺栓的原理，施工采钻杆采用双动力输出，成本较高，且外扩时机械运动较复杂，易磨损消耗，需要克服。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述问题和缺陷，提供一种承载力更高、沉降更小、成桩质量更好、成本更低、能耗更低、工效更高，并能在复杂地质条件下施工作业的复式挤扩桩成桩工法及复式挤扩成桩设备。

本发明所采用的技术方案：

一种复式挤扩桩成桩工法，包括以下步骤：