專利名稱：一種基于phc樁的多重高噴擴底樁施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樁基的施工方法，特別涉及一種基于PHC樁的多重高噴擴底樁 施工方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步，建筑的規(guī)模不斷擴大，地基處理的深度也 不斷加大，樁基作為一種深基礎(chǔ)，其采用率也不斷提高。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年樁用 量在幾百萬根以上甚至更多，樁基工程占一般土建工程造價的20%-30%，軟土地區(qū)的 地基處理所占比例更高。我國軟土分布很廣，渤海灣、黃河三角洲、長江三角洲、珠江 三角洲等沿海地區(qū)都存在著許多復(fù)雜的軟土地基。在軟土地基上修建多高層建筑、工業(yè) 與民用建筑時，一般都要采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)一般都要穿過較軟弱的土層，以土質(zhì)較好 的土層作為樁端持力層。擴底樁能充分利用樁側(cè)摩阻力和樁端阻力，因而具有較高的承 載力，在各種建筑物基礎(chǔ)中應(yīng)用廣泛。在本發(fā)明之前，高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(簡稱PHC樁)，是采用先張預(yù)應(yīng)力離 心成型工藝，并經(jīng)過10個大氣壓、1800°C左右的蒸汽養(yǎng)護，制成一種空心圓筒型混疑土 預(yù)制構(gòu)件，直徑從300mm 800mm，壁厚從70mm 130mm，混凝土強度等級>C80， 在實際工程施工中，一般樁長20 30m。它具有承載力大，施工周期短、單位承載力造 價低、成樁質(zhì)量較好等優(yōu)勢，特別是隨著新型靜力壓樁機械的投入使用，無噪音、無振 動和無油煙等無環(huán)境污染的靜壓施工法得到較快發(fā)展，在中東部軟土地區(qū)，特別是渤海 灣、長江三角洲、珠江三角洲軟土地區(qū)樁基中得到廣泛應(yīng)用，多用于多高層建筑以及工 業(yè)與民用建筑低承臺樁基礎(chǔ)，鐵路、公路與橋梁、港口、碼頭、水利、市政及大型設(shè)備 等工程基礎(chǔ)。PHC樁是一種剛性樁，但在軟土地區(qū)使用時，特別是沿海地區(qū)，往往也要 穿過較厚的淤泥層，樁側(cè)摩阻力偏低，再加上樁端土體壓縮模量偏小，PHC樁往往因沉 降過大而失去承載能力，不能充分發(fā)揮自身強度高的優(yōu)勢，承載能力有限，因此其應(yīng)用 范圍受到限制。多重管法首先需要在地面鉆一個導(dǎo)孔，然后置入多重管，用逐漸向下運動的旋 轉(zhuǎn)超高壓力水射流(壓力約40MPa)，切削破壞四周的土體，經(jīng)高壓水沖擊下來的土、 砂和礫石成為泥漿后，立即用真空泵從多重管中抽出。如此反復(fù)地沖擊和抽吸，便在地 層中形成一個較大的空洞。安裝在噴嘴附近的超聲波傳感器可以及時測出空間的直徑和 形狀，地面電腦接受信號后繪出空洞的圖形，當(dāng)空洞的形狀、大小和高低符合設(shè)計要求 后，立即通過多重管充填穴洞。根據(jù)工程要求可選用漿液、砂漿、礫石等材料進行填 充，也可以用建筑廢棄料(如混凝土碎料、磚碎料)進行填充，廢棄料再利用，達到節(jié)約 型設(shè)計的目的。于是在地層中形成一個大直徑的柱狀固結(jié)體。另外，可做到智能化管 理，施工人員完全掌握固結(jié)體的直徑和質(zhì)量。但多重管高壓旋噴樁本身強度有限，常因 自身強度不足而發(fā)生破壞，應(yīng)用有局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，充分利用PHC自身強度高、多重管法施工 的擴大頭形狀和質(zhì)量可控的特點以及擴底樁承載力高的優(yōu)點，開發(fā)一種基于PHC樁的多 重高噴擴底樁施工方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，包括以下步驟先將PHC樁靜 壓至土層設(shè)計深度，然后多重高壓旋噴鉆桿通過PHC樁中空部位鉆至PHC樁底部以下深 度，在PHC樁底部進行多重管法施工，形成一個比PHC樁直徑大符合設(shè)計要求的擴大頭 空洞，然后充填所述擴大頭空洞，形成擴大頭。所述的基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，擴大頭空洞采用用漿液、砂 漿、混凝土碎料、磚碎料之一或其任一混合進行充填。所述的基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，所述擴大頭為上小下大的鍋底 圓臺形。所述的基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，設(shè)PHC樁外直徑為dp，擴大頭 頂部直徑為Dkl，底部直徑為Dk2，則1) ld^D^l.Sdp，2dp<Dk2<3dp ；2)擴大頭取芯試樣無側(cè)限抗壓強度q》2.0MPa ；3)dp2500mm。所述的基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，PHC樁穿透了軟弱土層，所述 擴大頭位于土質(zhì)較好的樁端持力層。本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于(I)PHC樁和多重管高壓旋噴施工技術(shù)都很成熟，應(yīng)用非常廣泛，將兩者結(jié)合起 來形成新的樁型，不存在技術(shù)上的困難；(2)多重高壓旋噴施工技術(shù)利用底部超聲波傳感器可以及時測出空間的直徑和形 狀，保證擴大頭空洞的形狀、大小和高低符合設(shè)計要求；(3)施工人員通過地面電腦可做到智能化管理，完全掌握固結(jié)體的直徑和質(zhì)量， 保證擴大頭形狀和質(zhì)量都滿足設(shè)計要求；(4)不僅可以用漿液、砂漿、礫石通過多重管充填擴大頭穴洞，還可以用混凝土 碎塊、磚碎塊聯(lián)合水泥漿一并充填，不僅可以達到廢棄物再利用的目的，還可以很好的 提高擴大頭本身的強度；(5)多重管法施工樁端擴大頭使PHC樁樁端土層強度大大增強，大幅度提高 PHC樁的樁端阻力，由于PHC樁自身強度高(C80以上)，不會因為承載力高而發(fā)生樁身 破壞，這樣可充分發(fā)揮PHC樁樁身強度高的優(yōu)勢，充分結(jié)合PHC樁身強度高和樁端阻力 大的優(yōu)勢，使樁頂荷載有效地傳遞到樁端土層，減小樁頂沉降和提高承載力效果明顯；(6) PHC管樁中間是空心的，拿500mm直徑的PHC管樁來說，有300mm以上直 徑的空心，這樣給多重管施工帶來很大的方便，降低多重管施工難度；(7)經(jīng)濟效益明顯，與獲得相同承載力的其它樁型相比，基于PHC樁的多重高 噴擴底樁具有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。本發(fā)明的適用范圍1)PHC管樁承載力不能很好的滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)工程，可以用本發(fā)明擴底樁進行相關(guān)的設(shè)計；2)可廣泛應(yīng)用于小高層建筑、高等級公路、大型 油罐區(qū)等基礎(chǔ)設(shè)計中；3)特別適合淤泥質(zhì)土層比較厚的沿海地區(qū)，在這些地區(qū)，選擇強 度比較高的特別是砂質(zhì)土層作為樁端持力層，然后進行多重管高壓旋噴擴底施工，這樣 就可以充分利用較大樁端阻的優(yōu)勢，而減小或去除樁側(cè)摩阻力小的劣勢，從而也可以達 到或超過承載力設(shè)計要求。


圖1—一PHC樁靜壓至土層設(shè)計深度；
圖2—一多重高壓旋噴鉆桿鉆至PHC樁樁底土層；
圖3—一多重管反復(fù)沖擊和抽吸，形成設(shè)計要求的空洞
圖4—一充填穴洞，形成擴大頭；
圖5—一靜壓PHC樁20cm左右；
圖δ-一本發(fā)明基于PHC樁的多重高噴擴底樁。
-PHC 樁；
2-樁周軟弱土層；
3-樁芯土；
4-樁底土 ；
5-多!■高壓旋噴鉆桿；
6-擴大頭空洞；
7-擴大頭
8_樁端持力層。
具體實施例方式如圖1 圖6所示，一種基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，其主要技術(shù) 步驟如下(1)靜壓rac樁1至設(shè)計深度。PHC樁1的施工技術(shù)已較很成熟，特別是隨著 新型靜力壓樁機械的投入使用，無噪音、無振動和無油煙等無環(huán)境污染的靜壓施工法得 到較快發(fā)展。(2)多重高壓旋噴鉆桿5鉆至PHC樁1底部土層。PHC樁1施工完后，多重高 壓旋噴鉆機就位，多重鉆桿5通過PHC樁1中空部位鉆至PHC樁底部土層。(3)擴大頭空洞6的施工。多重鉆桿5在PHC樁1底部一定深度土層內(nèi)上下往 復(fù)沖擊和抽吸，形成比PHC樁1直徑大的符合設(shè)計要求的空洞6。(4)多重高壓旋噴鉆桿5充填擴大頭空洞6形成擴大頭7。漿液、砂漿、礫石或 建筑廢棄料通過多重高壓旋噴鉆桿5充填空洞6，形成梯形狀上小下大圓柱形擴大頭7， 形成類似獨立基礎(chǔ)上小下大的合理受力的結(jié)構(gòu)體系。(5)拔出多重高壓旋噴鉆桿5。PHC樁1底部土層水泥土擴大頭7施工完后，上 拔多重鉆桿5，使其拔出。(6)靜壓PHC樁1沉入20cm左右。這樣水泥土擴大頭部分7和PHC樁1有效
結(jié)合在一起形成整體，此時基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工完成。
PHC樁1位于軟弱土層2中，其外壁與土層接觸，提供側(cè)摩阻力，擴大頭部分7 位于土質(zhì)較好的樁端持力層8，提供較大的樁端阻力。這種基于PHC樁1的多重高噴擴 底樁承載力由側(cè)摩阻力和樁端阻力組成，共同承擔(dān)上部荷載。由于擴大頭部分7具有較 大的底面積和較高的抗壓強度，再加上PHC樁1自身的強度較高，這樣就是可以有效地 把樁頂荷載傳遞給樁端土持力層8，樁端阻力得到充分發(fā)揮，荷載主要由樁端阻力承擔(dān)。 因此，基于PHC樁的多重高噴擴底樁是一種能充分發(fā)揮樁端阻力和提高承載力的優(yōu)越樁 型。設(shè)PHC樁外直徑為Cip,擴大頭頂部直徑為Dkl，底部直徑為Dk2，基于PHC樁多 重高噴擴底樁應(yīng)滿足以下技術(shù)指標(biāo)1) Idp≤Dkl≤1.5dp, 2dp<Dk2<3dp ；2)擴大頭取芯試樣無側(cè)限抗壓強度qu≥2.0MPa ；3)dp≥500mm。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變 換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，包括以下步驟先將PHC樁靜壓至 土層設(shè)計深度，然后多重高壓旋噴鉆桿通過PHC樁中空部位鉆至PHC樁底部以下深度， 在PHC樁底部進行多重管法施工，形成一個比PHC樁直徑大符合設(shè)計要求的空洞，然后 充填所述擴大頭空洞，形成擴大頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，其特征在于，擴 大頭空洞采用漿液、砂漿、混凝土碎料、磚碎料之一或其任一混合進行充填。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，其特征在于，所 述擴大頭為上小下大的鍋底圓臺形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，其特征在于，設(shè) PHC樁外直徑為Cip,擴大頭頂部直徑為Dkl，底部直徑為Dk2，則Dldp≤D≤l.Sdp, 2dp<Dk2<3dp ；2)擴大頭取芯試樣無側(cè)限抗壓強度q》2.0MPa;3)d^500mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，其特征 在于，PHC樁穿透了軟弱土層，所述擴大頭位于土質(zhì)較好的樁端持力層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于PHC樁的多重高噴擴底樁施工方法，包括以下步驟先將PHC樁靜壓至土層設(shè)計深度，然后多重高壓旋噴鉆桿通過PHC樁中空部位鉆至PHC樁底部以下深度，在PHC樁底部進行多重管法施工，形成一個比PHC樁直徑大符合設(shè)計要求的擴大頭空洞，然后充填所述擴大頭空洞，形成擴大頭。經(jīng)濟效益明顯，與獲得相同承載力的其它樁型相比，基于PHC樁的多重高噴擴底樁具有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。
文檔編號E02D5/44GK102011399SQ20101053342
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者任連偉, 劉希亮, 李建委, 王光勇, 王欣 申請人:河南理工大學(xué)