專利名稱：一種預(yù)制擠擴樁及其施工方法與施工機械設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程中樁基工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
樁基工程是土木工程領(lǐng)域中重要組成部分之一，目前常用的工程樁形式主要有預(yù) 制樁與灌注樁兩大類別，其中預(yù)制樁包括鋼管樁、預(yù)制方樁、PHC管樁、預(yù)應(yīng)力空心方樁等形 式，其特點是將工程樁預(yù)制成形后置入土體，利用樁與土的共同作用提供抗壓、抗拔、抗彎 或水平承載力。灌注樁包括鉆孔灌注樁、沉管灌注樁等形式，其特點是首先在巖土體中預(yù)成 孔，然后灌入樁體材料成樁。因樁尖持力層或部分樁側(cè)土層強度高，在各類灌注樁中可通 過擴大樁端與土體接觸面來提高樁基承載力，例如竹節(jié)樁、肢盤擴底樁均屬于此類性質(zhì)的 擴孔樁。與灌注樁相比，預(yù)制樁特別是PHC管樁，具有施工速度快、造價低、樁體強度高，施 工質(zhì)量易控制等優(yōu)點，目前廣泛應(yīng)用于土木工程各領(lǐng)域。但是目前的預(yù)制樁在置入土體前 樁體形狀已經(jīng)確定，能否在預(yù)制樁底部進行擴底來提高預(yù)制樁承載力具有巨大的工程實踐 意義，目前最新的提高預(yù)制樁端部承載力的方法為通過先沉管灌注，然后壓入預(yù)制樁身的 施工方法所完成的擴底樁，但該方法有施工工藝復(fù)雜，造價高、現(xiàn)場施工質(zhì)量難以控制的缺 點，另一類提高預(yù)制樁承載力的方法是通過樁底、樁側(cè)注漿來提高預(yù)制樁承載力，因預(yù)制樁 在施工后已通過擠土與土體緊密連接，因而該方法提高的承載力小且代價高，因此目前高 效的預(yù)制樁擴孔技術(shù)仍是國內(nèi)外的一項空白。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的第一個目的在于提供一種預(yù)制擠擴樁施工方法，該預(yù)制擠擴樁施工方法 可以在施工時形成樁底擴大段，可大幅度提高樁基承載力，大幅度節(jié)約樁基工程造價，施工 方便，質(zhì)量可靠。該預(yù)制擠擴樁施工方法包括以下步驟a)確定樁位，將底部連接有樁塞的中空的預(yù)制樁沉入預(yù)定深度；b)移開樁塞，并將未凝結(jié)的樁體材料灌入中空的預(yù)制樁；c)通過中空的預(yù)制樁的中空部位，擠壓未凝結(jié)的樁體材料，使未凝結(jié)的樁體材料 擠入中空的預(yù)制樁下部的土體中，形成樁底擴大段；d)根據(jù)樁底擴大段擴大幅度的需要，確定是否重復(fù)步驟(b)中將未凝結(jié)的樁體材 料灌入中空的預(yù)制樁，并確定是否重復(fù)步驟(c)，直至完成樁底擴大段施工，如樁底擴大段 滿足要求，則不需要本步驟。在上述的預(yù)制擠擴樁施工方法中，上述的樁塞可以是放置于中空的預(yù)制樁下部且 能在壓樁過程中阻止土體進入中空的預(yù)制樁內(nèi)形成土塞的預(yù)制結(jié)構(gòu)。在上述的預(yù)制擠擴樁施工方法中，上述的樁塞可以是略小于中空的預(yù)制樁的中空 部位且底部開口的管狀結(jié)構(gòu)。在上述的預(yù)制擠擴樁施工方法中，上述的未凝結(jié)的樁體材料可以是未凝固的混凝 土、或未凝結(jié)的石灰、或未凝結(jié)的水泥與碎石、粉煤灰、礦渣等材料摻和的混和料中的一種、或不凝結(jié)的碎石等散體材料。本發(fā)明的第二個目的在于提供一種預(yù)制擠擴樁，該預(yù)制擠擴樁能充分發(fā)揮樁端持 力層的潛力，大幅度提高了預(yù)制樁的承載力，造價低。該預(yù)制擠擴樁包括中空的預(yù)制樁、樁底擴大段、樁塞三部分組成，其中樁底擴大段 位于中空的預(yù)制樁下部，樁塞位于樁底擴大段下部。在上述的預(yù)制擠擴樁中，上述的樁塞、樁底擴大段、中空的預(yù)制樁之間可以通過鋼 筋或鋼絞線連接。在上述的預(yù)制擠擴樁中，上述的樁塞可以是安裝于中空的預(yù)制樁底部的可以封堵 中空的預(yù)制樁的中空部位的預(yù)制樁尖。在上述的預(yù)制擠擴樁中，上述的樁塞可以是安裝于中空的預(yù)制樁底部且可以相對 于中空的預(yù)制樁活動的板狀結(jié)構(gòu)。在上述的預(yù)制擠擴樁中，上述的樁塞可以通過鋼筋或鋼絞線連接至中空的預(yù)制樁 樁頂。在上述的預(yù)制擠擴樁中，可在上述中空的預(yù)制樁的中空部位灌注混凝土。在上述的預(yù)制擠擴樁中，上述的樁底擴大段為近似橢球形。本發(fā)明的第三個目的在于提供一種預(yù)制擠擴樁施工方法所用的成樁機械，該成樁 機械可順利高效地完成樁體較長的預(yù)制擠擴樁的施工，可節(jié)省施工成本，提高施工效率。該成樁機械包括樁機、增高架、起吊系統(tǒng)三部分組成，其中增高架位于樁機上部， 起吊系統(tǒng)設(shè)置于增高架上。本發(fā)明的第四個目的在于提供一種預(yù)制擠擴樁施工方法所用的擠擴器，該擠擴器 結(jié)構(gòu)簡單、造價低、施工方便，成樁質(zhì)量可靠，可順利完成預(yù)制擠擴樁擠擴施工。該擠擴器為一橫截面形狀為圓形，底部封閉，外表面光滑的圓柱形結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明的一個實施例所用的預(yù)制擠擴樁施工方法第一步驟擠擴前樁體結(jié) 構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的一個實施例所用的預(yù)制擠擴樁施工方法第二步驟擠擴前樁體結(jié) 構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的一個實施例所用的預(yù)制擠擴樁施工方法完成后樁體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的一個實施例所用的成樁機械、擠擴器構(gòu)造示意圖。
具體實施例方式作為本發(fā)明的如圖1至圖4所示的一個實施例，主要目的在于介紹預(yù)制擠擴樁施 工方法、擠擴原理、擠擴后形成的預(yù)制擠擴樁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及擠擴施工過程中所用的成樁機 械、擠擴器的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其工作原理。在本實施例中介紹的預(yù)制擠擴樁施工方法的第一步， 確定樁位后，將樁塞(1)連接于中空的預(yù)制樁(2)底部，樁塞(1)可以是如圖1所示的實心 的預(yù)制樁尖，也可以是蓋在中空的預(yù)制樁(2)底部的板狀結(jié)構(gòu)，還可以是插入中空的預(yù)制 樁(2)的中空部位(9)的底部開口的管狀結(jié)構(gòu)，使樁塞(1)與中空的預(yù)制樁(2)之間在壓 樁時相對位置穩(wěn)定，然后將連接有樁塞(1)的中空的預(yù)制樁(2)沉入預(yù)定深度，即進入持
4力層一定深度，如圖1所示。在本步驟中，如需減小沉樁過程中的擠土效應(yīng)，可采用底部開 口的管狀結(jié)構(gòu)作為樁塞(1)置于中空的預(yù)制樁(2)的中空部位(9)中，沉樁完成后，拔出 樁塞(1)便可。從而完成本發(fā)明的預(yù)制擠擴樁施工方法的第一步，進入本發(fā)明的預(yù)制擠擴 樁施工方法的第二步。在預(yù)制擠擴樁施工方法的第二步，可利用如圖4所示的擠擴器(3) 穿過中空的預(yù)制樁(2)的中空部位(9)，使擠擴器(3)底部壓在樁塞(1)的頂部，通過捶擊 或靜壓擠擴器(3)的頂部，使樁塞(1)移開進入土體，并在中空的預(yù)制樁(2)底部形成孔 洞，然后拔出擠擴器(3)，將未凝結(jié)的樁體材料灌入中空的預(yù)制樁(2)的中空部位(9)，同 時充填上述的在中空的預(yù)制樁(2)底部形成孔洞，未凝結(jié)的樁體材料可以是未凝結(jié)的混凝 土、或未凝結(jié)的石灰、或未凝結(jié)的水泥與碎石、粉煤灰、礦渣等材料摻和的混和料中的一種， 或不凝結(jié)的碎石等散體材料。在本步驟中，也可以先將未凝結(jié)的樁體材料灌入中空的預(yù)制 樁⑵的中空部位(9)，然后利用擠擴器(3)穿過中空的預(yù)制樁(2)的中空部位(9)，使擠 擴器(3)底部壓在未凝結(jié)的樁體材料頂部，通過捶擊或靜壓擠擴器(3)的頂部，使樁塞(1) 移開進入土體。從而完成本發(fā)明的預(yù)制擠擴樁施工方法的第二步，進入本發(fā)明的預(yù)制擠擴 樁施工方法的第三步。在本步驟中，再次利用如圖4所示的擠擴器(3)穿過中空的預(yù)制樁 (2)的中空部位(9)，擠壓未凝結(jié)的樁體材料，擠壓的方式可以是利用擠擴器(3)的自重對 未凝結(jié)的樁體材料進行捶擊擠壓，也可以在擠擴器(3)的頂部進行捶擊或靜壓，使未凝結(jié) 的樁體材料擠入中空的預(yù)制樁(2)下部的土體中，形成如圖3所示樁底擴大段(4)。完成本 發(fā)明的預(yù)制擠擴樁施工方法的第三步，進入本發(fā)明的預(yù)制擠擴樁施工方法的第四步。根據(jù) 需要，如需繼續(xù)增加樁底擴大段(4)的擠擴幅度，可以將擠擴器(3)拔出，重復(fù)第二步中將 未凝結(jié)的樁體材料灌入中空的預(yù)制樁(2)的中空部位(9)，重復(fù)本實施例的第三步驟，直至 完成樁底擴大段施工，如樁底擴大段(4)已滿足要求，則不需要本步驟操作，完成本實施例 的第四步，即完成預(yù)制擠擴樁施工。在本實施例中，還可通過樁底擴大段(4)的樁體材料的 凝結(jié)進一步提高承載力。由中空的預(yù)制樁(2)、位于中空的預(yù)制樁(2)下部與其連接的樁 底擴大段(4)及與樁底擴大段(4)連接的樁塞(1)共同組成了預(yù)制擠擴樁。從而完成本發(fā) 明的的預(yù)制擠擴樁施工。在本實施例中，對中空的預(yù)制樁(2)為多節(jié)樁的情況，為了提高施 工效率，降低施工成本，可制造如圖4所示的成樁機械。在如圖4所示的成樁機械中，在樁 機(5)的上部安裝增高架(6)，在增高架(6)上安裝起吊系統(tǒng)(7)，這樣便可通過起吊系統(tǒng) (7)快捷起吊、放置比單節(jié)中空的預(yù)制樁(2)長的擠擴器(3)，從而提高施工效率，樁機(5) 可以是靜力壓樁機，也可以是打樁機。在本實施例中，中空的預(yù)制樁⑵可以是PHC管樁， 也可以是空心方樁，擠擴器(3)為一橫截面形狀近似為圓形，底部封閉，外表面光滑的圓柱 形結(jié)構(gòu)。在本實施例中，為了進一步提高樁塞(1)、樁底擴大段(4)、中空的預(yù)制樁(2)之間 的連接強度，還可在樁塞(1)上設(shè)置連接鋼筋或鋼絞線(8)，在上述的預(yù)制擠擴樁施工方法 的第二步與第三步施工時避開對連接鋼筋或鋼絞線(8)的破壞，施工完成后形成的預(yù)制擠 擴樁整體性更強，如將連接鋼筋或鋼絞線(8) —直貫通至中空的預(yù)制樁(2)的樁頂，則連接 鋼筋或鋼絞線(8)便可作為抗拉結(jié)構(gòu)使用，此種預(yù)制擠擴樁的抗拔承載力將有大幅度的提 高。在本實施例中，還可以在樁底擴大段(4)施工完成后繼續(xù)向中空的預(yù)制樁(2)的中空 部位(9)灌注未凝結(jié)的樁體材料，可進一步提高樁身結(jié)構(gòu)強度。
本專利包括但不限于本領(lǐng)域內(nèi)專業(yè)人士可替代使用的其他施工方法。
權(quán)利要求
一種預(yù)制擠擴樁施工方法，其特征是該預(yù)制擠擴樁施工方法包括以下步驟a)確定樁位，將底部連接有樁塞(1)的中空的預(yù)制樁(2)沉入預(yù)定深度；b)移開樁塞(1)，并將未凝結(jié)的樁體材料灌入中空的預(yù)制樁(2)；c)通過中空的預(yù)制樁(2)的中空部位(9)，擠壓未凝結(jié)的樁體材料，使未凝結(jié)的樁體材料擠入中空的預(yù)制樁(2)下部的土體中，形成樁底擴大段(4)；d)根據(jù)樁底擴大段(4)擴大幅度的需要，確定是否重復(fù)步驟(b)中將未凝結(jié)的樁體材料灌入中空的預(yù)制樁(2)，并確定是否重復(fù)步驟(c)，直至完成樁底擴大段(4)施工，如樁底擴大段(4)滿足要求，則不需要本步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制擠擴樁施工方法，其特征在于上述的樁塞(1)可以是放 置于中空的預(yù)制樁(2)下部且能在壓樁過程中阻止土體進入中空的預(yù)制樁(2)內(nèi)形成土塞 的預(yù)制結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制擠擴樁施工方法，其特征在于上述的樁塞(1)可以是略 小于中空的預(yù)制樁(2)的中空部位(9)且底部開口的管狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制擠擴樁施工方法，其特征在于上述的未凝結(jié)的樁體材料 可以是未凝固的混凝土、或未凝結(jié)的石灰、或未凝結(jié)的水泥與碎石、粉煤灰、礦渣等材料摻 和的混和料中的一種、或不凝結(jié)的碎石等散體材料。
5.一種預(yù)制擠擴樁，其特征是該預(yù)制擠擴樁包括中空的預(yù)制樁(2)、樁底擴大段(4)、 樁塞⑴三部分組成，其中樁底擴大段⑷位于中空的預(yù)制樁⑵下部，樁塞⑴位于樁底 擴大段⑷下部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)制擠擴樁，其特征是上述的樁塞(1)、樁底擴大段(4)、中空 的預(yù)制樁⑵之間可以通過鋼筋或鋼絞線⑶連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)制擠擴樁，其特征是上述的樁塞(1)可以是安裝于中空的 預(yù)制樁(2)底部的可以封堵中空的預(yù)制樁(2)的中空部位(9)的預(yù)制樁尖。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)制擠擴樁，其特征是上述的樁塞(1)可以是安裝于中空的 預(yù)制樁(2)底部且可以相對于中空的預(yù)制樁(2)活動的板狀結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)制擠擴樁，其特征是上述的樁塞(1)可以通過鋼筋或鋼絞 線(8)連接至中空的預(yù)制樁(2)樁頂。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)制擠擴樁，其特征是可在上述中空的預(yù)制樁(2)的中空部 位(9)灌注混凝土。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)制擠擴樁，其特征是上述的樁底擴大段(4)為近似橢球形。
12.—種預(yù)制擠擴樁施工方法所用的成樁機械，其特征是該成樁機械包括樁機(5)、增 高架(6)、起吊系統(tǒng)(7)三部分組成，其中增高架(6)位于樁機(5)上部，起吊系統(tǒng)(7)設(shè)置 于增高架(6)上。
13.一種預(yù)制擠擴樁施工方法所用的擠擴器，其特征是該擠擴器(3)為一橫截面形狀 為圓形，底部封閉，外表面光滑的圓柱形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及樁基工程領(lǐng)域中的一種預(yù)制擠擴樁及其施工方法與施工機械設(shè)備，本發(fā)明的預(yù)制擠擴樁施工方法包括以下步驟將底部連接有樁塞(1)的中空的預(yù)制樁(2)沉入預(yù)定深度；移開樁塞(1)，并將未凝結(jié)的樁體材料灌入中空的預(yù)制樁(2)；使未凝結(jié)的樁體材料擠入中空的預(yù)制樁(2)下部的土體中，形成樁底擴大段(4)；重復(fù)上述步驟，直至樁底擴大段(4)滿足要求，所施工完成的預(yù)制擠擴樁包括上部的中空的預(yù)制樁(2)，下部的樁底擴大段(4)及底部的樁塞(1)組成，并研制了高效的施工設(shè)備，該種樁型施工方便，質(zhì)量可靠，大幅度提高了目前廣泛應(yīng)用的PHC管樁、空心方樁等預(yù)制樁的端部承載力，可作為抗拔、抗壓承載樁，承載力高，造價低。
文檔編號E02D7/02GK101936004SQ20101026452
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者張繼紅 申請人:張繼紅