本技術涉及樁基施工的，尤其是涉及一種高噴壓灌擴底樁、高噴壓灌擴底樁施工方法及其施工設備。

背景技術：

1、擴底樁是一種特殊類型的樁基礎，它通過在樁底部創(chuàng)造一個擴大的頭部分來增加樁的承載能力，這種設計允許樁在承受垂直和水平荷載時提供更大的支撐力；其樁身可以是預制管樁制成的樁身，也可以是現(xiàn)澆樁身。目前，擴底樁底部的擴大頭主要由填充料以重錘夯擊擠密形成，即使是在一些軟土層中，也可以為樁身提供較好的承載性能。

2、而隨著擴底樁技術優(yōu)勢的不斷凸顯，擴底樁也逐步應用至各種不同的樁基工程中，但是以夯擊填充料形成擴大頭的擴底樁存在一些天然的劣勢，比如，重錘夯擊過程中對周邊土體擾動較大，若樁位布置緊密或存在臨邊原有建筑，容易對相鄰樁位的樁基或原有建筑造成干擾；且夯擊過程中的噪音也不容易進行控制；如果是以預制管樁作為樁身，重錘夯擊填充料的過程中還存在預制管樁被夯爆的風險；并且，擴底樁樁身和擴大頭之間的連接緊密性較弱，較難承載較大的水平載荷。

3、因此，以重錘夯擊填充料形成擴大頭的施工工藝依然存在一定局限性，在一定程度上限制了擴底樁技術的發(fā)展和推進，為此，需要改良出一種新的擴底樁樁型以及施工方法，以解決上述存在的缺點，便于擴底樁技術的推廣和應用。

技術實現(xiàn)思路

1、為了改善擴底樁的擴大頭成型時以重錘夯擊存在對土體擾動、噪音大、容易爆樁以及擴大頭與樁身承受水平載荷能力低等問題，本技術提供一種高噴壓灌擴底樁、高噴壓灌擴底樁施工方法及其施工設備。

2、本技術第一方面提供的一種高噴壓灌擴底樁采用如下的技術方案：

3、一種高噴壓灌擴底樁，包括：

4、樁身，成型于樁孔中，所述樁身下部于原狀土體中成型有直徑大于所述樁身直徑的擴底坑；

5、擴大體，由后壓送至所述擴底坑中的成型混凝土固化形成，其呈類球體狀；

6、下包圍體，由先壓送至所述擴底坑中的水泥漿被后壓送的所述成型混凝土向周圍擠壓后固化形成，固化的所述下包圍體包裹于所述擴大體周側(cè)；

7、上包圍體，由先壓送至所述擴底坑中的水泥漿被后壓送的所述成型混凝土向所述樁身與樁孔之間的間隙中上溢后固化形成，其環(huán)繞于所述樁身底端周側(cè)；以及

8、加固體，由先壓送至所述擴底坑中的水泥漿混合虛土形成水泥土后被后壓送的所述成型混凝土向所述擴底坑外圍原狀土體中滲透后固化形成，其環(huán)繞于所述下包圍體周側(cè)。

9、更進一步地，所述擴大體和所述樁身之間連接有抗拔件，所述抗拔件一端埋設于所述樁身中、另一端埋設于所述擴大體中。

10、本技術第二方面提供的一種高噴壓灌擴底樁施工方法采用如下的技術方案：

11、一種高噴壓灌擴底樁施工方法，包括以下步驟：

12、s1.設備進場，根據(jù)施工要求標記樁位；

13、s2.按設計樁徑取對應的定樁筒，在樁位處下壓至持力層；

14、s3.將所述定樁筒中空部中的土體取出；

15、s4.在所述定樁筒底部原狀土體中旋噴切割或擴徑切割形成擴底坑；若采用旋噴切割方式，則噴射的水泥漿與切割后的虛土混合成水泥土；若采用擴徑切割方式，則所述擴底坑成型后向所述擴底坑中注入水泥漿并混合切割后的虛土攪拌成水泥土；

16、s5.向所述擴底坑中壓送成型混凝土，并限制成型混凝土在所述定樁筒中空部中上涌，使得所述擴底坑中的水泥土向所述擴底坑周側(cè)的原狀土體中以及向所述定樁筒和樁孔之間的間隙處擠壓；

17、s6.在所述定樁筒中空部澆筑混凝土形成樁身。

18、更進一步地，步驟s5中所述擴底坑中的成型混凝土和水泥土固化后，固化后的成型混凝土形成擴大體，所述擴底坑內(nèi)的水泥土固化后形成包裹于所述擴大體外的下包圍體，所述定樁筒和樁孔之間的間隙處的水泥土固化形成包裹所述地軌定樁筒底端并連接所述下包圍體的上包圍體，所述擴底坑坑壁上滲透至原狀土土體中的水泥土固化形成包裹于所述下包圍體外周的加固體。

19、更進一步地，若施作抗拔樁，步驟s6中在所述擴底坑中的成型混凝土初凝之前，向所述擴底坑中插入抗拔件，所述抗拔件上部延伸至所述定樁筒中空部中。

20、更進一步地，若施作現(xiàn)澆樁，則步驟s2中的所述定樁筒設為內(nèi)徑與設計樁徑相等的鋼管；

21、若施作預制樁，則步驟s2中的所述定樁筒設為外徑與設計樁徑相等的預應力管樁。

22、更進一步地，步驟s4中形成的所述擴底坑直徑不小于設計樁徑的1.5倍、深度不小于500mm。

23、更進一步地，步驟s4中水泥漿以高壓噴管向所述定樁筒底部的原狀土體中噴射，且所述定樁筒底部的原狀土體壓縮模量越低，噴漿壓力越小。

24、本技術第三方面提供的一種高噴壓灌擴底樁施工設備采用如下的技術方案：

25、一種高噴壓灌擴底樁施工設備，用于執(zhí)行上述的一種高噴壓灌擴底樁施工方法，包括：

26、主軸，其內(nèi)部貫通形成灌漿通道；

27、螺旋輸送葉，螺旋盤繞于所述主軸外周壁上，且沿所述主軸長度方向延伸設置；

28、鉆頭，其安裝于所述主軸底端，用于在土層或巖層中鉆進并攪拌土體；

29、噴嘴，設有若干個且安裝于所述主軸底端；

30、輸漿管，沿所述主軸長度方向固接于所述主軸外壁上，所述輸漿管與若干所述噴嘴均連通；

31、封板，活動安裝于所述主軸底端，且用于封堵所述灌漿通道；以及

32、旋轉(zhuǎn)升降機械，用于驅(qū)使所述主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或升降。

33、更進一步地，執(zhí)行步驟s3時，控制所述旋轉(zhuǎn)升降機械驅(qū)使所述主軸正轉(zhuǎn)并將所述主軸持續(xù)插入所述定樁筒中空部中，借助所述鉆頭攪碎土體，并由所述螺旋輸送葉將攪碎后的碎土向上輸出。

34、更進一步地，執(zhí)行步驟s4時，控制所述旋轉(zhuǎn)升降機械將所述主軸下移至伸出所述定樁筒下端至少500mm，保持所述主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，向所述輸漿管中輸送設定壓力的水泥漿，使得水泥漿自若干所述噴嘴噴出，以對周邊土體進行噴射切割；同時所述鉆頭跟隨旋轉(zhuǎn)時對切割后的碎土以及水泥漿進行攪拌，并形成水泥土。

35、更進一步地，執(zhí)行步驟s5時，控制所述旋轉(zhuǎn)升降機械驅(qū)使所述主軸反轉(zhuǎn)，解除所述封板對所述主軸底端的封堵，向所述主軸的灌漿通道中灌注成型混凝土，借助所述螺旋輸送葉反向旋轉(zhuǎn)時向下的推力迫使成型混凝土擠壓水泥土，以使水泥土向周側(cè)以及向所述定樁筒以及樁孔之間的間隙中擠壓。

36、更進一步地，所述封板活動連接于所述主軸底端，當所述主軸頂土下移時，所述封板封堵所述主軸底端的所述灌漿通道；當所述主軸上抬時，所述封板脫離所述主軸底端的所述灌漿通道。

37、更進一步地，所述鉆頭包括：

38、基座，可拆安裝于所述主軸底端；

39、鉆進頭，可拆安裝于所述基座背離所述主軸的一側(cè)，用于在土體或巖體中鉆進；

40、攪拌頭，可拆安裝于所述基座側(cè)壁，用于在破碎土體/巖體中攪板，所述攪拌頭設有多個且環(huán)繞于所述鉆進頭周側(cè)。

41、更進一步地，所述鉆頭包括：

42、基座，可拆安裝于所述主軸底端；

43、活動板，設置于所述基座下方，所述活動板背離所述基座的一側(cè)可拆安裝有鉆進頭；

44、擴徑盤，其大臂鉸接于所述基座側(cè)邊、小臂鉸接于所述活動板側(cè)邊，所述擴徑盤在所述基座周側(cè)等間隔設置有多個；以及

45、穩(wěn)定柱，一端固接于所述活動板上、另一端伸入至所述灌漿通道中。

46、綜上所述，本技術的有益技術效果為：

47、1.本技術的高噴壓灌擴底樁的擴大頭由內(nèi)層的擴大體以及外層的下包圍體結合而成，無需重錘夯擊土體，對周圍土體的擾動極小，施工噪音也極低，適用于對施工噪音控制有較高要求或者樁位密集或者緊鄰原有建筑施工的樁位；

48、2.本技術的高噴壓灌擴底樁即使是施作預制樁，預應力管樁還可以作為良好的輸漿管道，可以方便水泥漿和混凝土的加壓泵送，同時在輸漿過程中，對預應力管樁底端進行臨時封閉或加壓等措施，還可以使后壓送的成型混凝土以較高的壓力擠壓水泥漿使其滲透至樁身和樁孔之間的間隙中，促進上包圍體的形成，因此預應力管樁也不存在爆樁可能；

49、3.本技術的高噴壓灌擴底樁中固化后的上包圍體和下包圍體為擴底坑中的水泥土外擴一體成型，可以形成圍護在樁身和擴大體外周的護套，既能降低后期使用過程中地下水對成型后高噴壓灌擴底樁內(nèi)鋼筋的銹蝕侵蝕，還能提高擴大體和樁身的局部結構強度；并且上包圍體和下包圍體組成的護套對樁身和擴大體之間的結合部進行良好的裹護，可以充分確保二者結合部之間的結構強度，以及提高二者結合部處的抗剪切能力，從而可以顯著提高高噴壓灌擴底樁的水平載荷性能；

50、4、本技術的下包圍體、上包圍體和加固體均是高壓噴射的水泥漿與擴底坑成坑時的虛土混合攪拌后固化而成，可以有效解決現(xiàn)有技術中樁基成孔后，樁孔孔底經(jīng)常存在無法徹底清理的沉渣而影響成型后樁基單樁承載性能的問題；

51、5、本技術的高噴壓灌擴底樁在施工時，通過直接將定樁筒下壓至持力層，無需預先鉆孔，簡化了施工步驟，極大提高了施工效率，而且定樁筒被土層緊密裹緊，還能提高成型后樁身底部與持力層標高的契合度，不容易在施工過程中發(fā)生沉降，更容易按設計要求施工；且在中空部中取土時，可以一直延伸至定樁筒底部，并在定樁筒底部成型擴底坑，即使在地下水豐富的地層中施工，也不會對后續(xù)施工步驟造成較大干擾，相較于常規(guī)技術中遇地下水需封底管樁再壓樁施工的操作，本技術的施工方法工藝更為簡單，也更為經(jīng)濟。