专利名称：多支盘组合桩成桩方法及其专用设备和应用的制作方法
一.发明领域本发明涉及基础工程中承载桩的施工工艺及专用设备，属于建筑基础施工领域。
二.
背景技术：
现有桩型主要是钢筋混凝土预制桩和灌注桩。预制桩和沉管灌注桩的端阻发挥较充分，侧阻还有较大潜力。水下钻孔或干作业钻孔灌注桩，其端阻和侧阻均有较大潜力。为充分发挥端阻和侧阻的潜力而出现了夯扩桩、压浆桩、支盘桩等桩型。但这些桩型都存在一些实际问题。如多支盘灌注桩，存在的问题是桩端土无挤密，桩端有虚土，端阻发挥不充分；可能塌孔、夹泥，桩身混凝土质量不易保证；一般需泥浆护壁，施工环境较差；工效较低。涉及到分支或承力盘的专利，可参考中国专利89107846.0《多分支、承力盘基础加固混凝土承载桩》，95101207.X《多分支承力盘基础承载桩成型设备》，99118966.3，99102751.5《带有分支和/或承力盘的桩用的成型设备》等。
三.
发明内容
本发明的目的是将预制桩与支盘桩有机组合在一起，通过专用的空心预制桩和分支器完成成桩工艺，克服前述不足，做成高承载、高质量、高工效的新型桩。
本发明的目的是这样实现的按照本发明提出的多支盘组合桩成桩方法，其特征在于包括下列步骤步骤一，沉或压预制桩(一).内击法配合沉预制桩1.放桩尖(5)，空心预制桩(1)就位；2.采用配有内击锤(9)的桩机沉桩；3.需要内击锤(9)配合沉桩时，用钢丝绳(10)将内击锤(9)吊起；4.放开钢丝绳(10)，内击锤(9)自由下落，锤击桩尖(5)，使桩尖(5)下沉。必要时可采用套管(6)与桩尖(5)组合而成的套管桩尖，以防土或水进入桩(1)内；5.用桩锤(11)跟进沉桩身(1)。沉桩尖(5)与沉桩身(1)交替进行；
6.沉桩至预定标高后，仅用内击锤(9)沉桩尖(5)，下沉的高度应大于分支器(26)的工作高度；7.提出内击锤(9)。
(二).内压法配合压预制桩1.放桩尖(5)，空心预制桩(1)就位；2.采用配有内压管(13)的静压桩机压桩；3.需要内压管(13)配合压桩时，用静压锤(11)压内压管(13)沉桩尖(5)；4.用静压锤(11)跟进压桩身(1)，沉桩尖(5)与压桩身(1)交替进行；5.压桩至预定标高后，仅用内压管(13)沉桩尖(5)，下沉的高度应大于分支器(26)的工作高度；6.提出内压管(13)。
步骤二，施工承力盘1.下分支器(26)至桩底支盘；2.提出分支器(26)，清除其上的泥土；3.下干硬性混凝土或普通混凝土。如下干硬性混凝土，要下内击锤(9)夯或内压管(13)压混凝土。夯或压完后，提出内击锤(9)或内压管(13)。如下普通混凝土，先将分支器(26)下至桩底，开振捣器(20)振捣混凝土，边下边振边提分支器(26)，并通过下传感器(21)控制混凝土顶面不超过振捣器(20)底面。
步骤三，做分支1.将分支器(26)的支臂(19)、(22)对准预制桩(1)最下面的外支体(2)，并将其支出；2.收回支臂(19)、(22)，上提分支器(26)；3.边提分支器(26)边下混凝土，用下传感器(2 1)控制混凝土顶面不超过振捣器(20)的底面；4.下混凝土的同时，开振捣器(20)振捣混凝土。最下面的一组分支(7)施工完毕；5.沿空心预制桩(1)从下到上重复上述做分支(7)的步骤，至最上面的一组分支(7)施工完毕。边提分支器(26)，边下混凝土，边振捣直至桩顶，一根多支盘组合桩的施工结束。
对于易塌孔或地下水丰富的土质，可在支臂(19)、(22)外支时，下一定量的水泥浆做护壁，防止塌孔、进水。下水泥浆时，通过上传感器(17)控制水泥浆顶面不超过上传感器(17)的顶面。
根据本发明的成桩方法的专用空心预制桩，其特征在于1.桩的材料是混凝土或钢制的；2.桩的外形是方形或圆形、多边形的；3.桩是空心的，空心是圆形或多边形的；4.外支体(2)与桩(1)一起制做在桩身(1)上，它的内、外表面形状同预制桩(1)，两侧是直或斜的；混凝土外支体(2)内配有钢筋且外露一段短筋(4)；外支体(2)里側宽度大于分支器(26)的支臂(19)、(22)的宽度；5.外支体(2)呈两两轴对称设，也可在同一标高中心对称设三个；6.外支体(2)沿预制桩(1)高度方向设置多组；7.在预制桩(1)对应外支体(2)的周边，设有槽形薄铁板(3)。
根据本发明的成桩方法的专用分支器，由连接管(14)，油缸(18)，振捣器(20)和上、下传感器(17)、(21)组成。其特征在于连接管(14)为穿过油缸(18)和支臂(19)、(22)的，沿竖直方向间隔一定高度开有多个投料口(15)并开有穿钢筋的对穿孔(16)的空心钢管，其沿高度方向设有刻度，在油缸(18)顶面以下可以缩径并可接长；支臂(19)、(22)是钢制的，其外表面设有用于给外支体定位的凸肋(23)或凸抓(24)；振捣器(20)装在下支臂(22)以下；在最下一个投料口(15)之下，装有上传感器(17)，振捣器(20)之下装有下传感器(21)。
本发明的多支盘组合桩采用的预制桩是空心预制桩(包括钢管桩)(1)。如外方内圆的空心预制钢筋混凝土桩(1)。在桩壁上预定高度处，在边长中间一定高度、宽度范围内，预设下一步分支器(26)的支臂(19)、(22)外支的“薄弱”环节--外支体(2)。
多支盘组合桩采用的是专用的分支器(26)。
专用空心预制桩(1)和专用分支器(2)以及配合沉或桩的内击法或内压法是多支盘组合桩成桩工艺的关键。
外支体(2)的设计应满足如下要求1.外支体(2)宽度和高度尽量大，越大对承载力的贡献越大；2.外支体(2)宽度要大于分支器(26)支臂(19)、(22)宽度，以保证支臂(19)、(22)不带泥；3.外支体(2)高度要保证支臂(19)、(22)外支时，支臂(19)、(22)不碰预制桩(1)其它处；4.外支体(2)上、下端和两侧，在沉桩时要与预制桩(1)成为整体，外支时又能与预制桩(1)脱开；5.外支体(2)对应分支器(26)支臂(19)、(22)连接轴处，要能使外支体(2)在此轴的上下两段向外动，但不能断开。这两段本身可以破裂，但不能破碎。
6.前五点必须以保证预制桩(1)沉桩为前提。
对于外方内圆的预制桩(1)，外支体(2)一般两两对称设置，支出后呈一字形；在另两边也可以设置，支出后呈相互垂直的两个一字形。这两个一字形可在一标高，即为十字形，也可错开。错开对提高预制桩(1)沉桩时的抗击打或抗压能力有益，不错开桩身好配筋。
对于圆管桩或六边形桩，外支体(2)可在同一标高设三个，支出后呈Y字形。
外支体(2)的两侧可以是直的，也可以是斜的，外大里小，斜的易支出。
外支体(2)为混凝土时要配筋。配筋可不出外支体(2)，也可稍露出外支体(2)。露出短筋(4)利于沉桩时预制桩(1)的整体性，而在外支体(2)外支时，又可以拔出。
预制桩(1)对应外支体(2)周边，设有槽形薄铁板(3)隔离体，以利于外支体(2)外支，对预制桩(1)在此部位又起加强作用。
过去的分支器一般由支臂、油缸、连接管三部分组成。用于多支盘组合桩的分支器(26)应具有可以通过分支器(26)油缸(18)和支臂(19)、(22)向下浇注混凝土，并对此混凝土进行振捣的功能，同时又能为外支体(2)定位，以保证成桩质量，提高工效。为此而专门设计了图6所示的专用分支器(26)。
分支器(26)中间亦为连接管(14)，连接管(14)在油缸(18)以上隔一定高度开一个投料口(15)，混凝土从投料口(15)投进。
连接管(14)隔一定高度开有15至30毫米的对穿圆孔(16)，穿钢筋，转动分支器(26)。
连接管(14)可以接长。
连接管(14)从油缸(18)和支臂(19)、(22)中间穿过。连接管(14)在油缸(18)顶面以下可以缩径，缩径后的内径一般应不小于150毫米，以使混凝土下落顺畅。
为便于使用，连接管(14)在油缸(18)以上可设刻度，以便于准确掌握支臂(19)、(22)在深度上的位置。
分支器(26)上支臂(19)上端与油缸(18)下端相连，下支臂(22)下端与连接管(14)下部相连，上、下支臂(19)、(22)互连，这三处均为轴连接。油缸(18)加油后，支臂(19)、(22)外支。
支臂(19)、(22)外侧隔一定间距设凸肋(23)或凸抓(24)。支臂(19)、(22)外支时，凸肋(23)或凸抓(24)吃进外支体(2)，实现分支器(26)为外支体(2)的定位，避免外支体(2)左右窜位。
支臂(19)、(22)一般是两组，轴对称设，也可三组，中心对称设，支出后呈一字形或Y字形。
振捣器(20)设在连接管(14)的下端。当混凝土投下后，开振捣器(20)振捣混凝土，使其密实，同时进入分支(7)中。
分支器(26)最下投料口(15)下安装的上传感器(17)用以监测水泥浆高度，振捣器(20)以下安装的下传感器(21)用以监测混凝土高度。
用上述空心预制桩(1)和分支器(26)，用前述方法就可以施工多支盘组合桩了。
由此制成的桩，为空心预制桩(1)与桩端有承力盘(25)、桩身有分支(7)的多支盘灌注桩(8)组合而成的桩，故称为多支盘组合桩。
显然，预制桩(1)的端阻、侧阻和多支盘灌注桩(8)承力盘(25)的端阻、分支(7)的端阻、侧阻的共同作用，多支盘组合桩必定有很高的承载力。
多支盘组合桩也是很好的抗拔桩。
多支盘组合桩灌注的混凝土如采用微膨胀混凝土更佳，可进一步提高内外桩共同工作的可靠性。
多支盘组合桩的钢筋一般配在预制桩(1)内。如需要，在灌注桩最上面的分支(7)以上也可配筋。钢筋笼长过分支(7)时，钢筋笼长度范围内，可用超流态混凝土，待分支器(26)提出后，振入钢筋笼。
勿用赘述，多支盘组合桩必定是高质量、高工效的。
如果是易塌孔或地下水丰富的土，可在支臂(19)、(22)外支时，下一定量的水泥浆做护壁，防止塌孔、进水，也可做出多支盘组合桩。水泥浆高度用上传感器(17)监测。
因此，多支盘组合桩对于土质的适用范围是很广泛的。
空心预制桩(1)设外支体(2)后，锤击或静压都有可能使桩身(1)破坏，用前述内击锤(9)配合沉桩的方法--内击法和内压管(13)配合压桩的方法--内压法，均可解决这个问题。
内击法和内压法，都是使桩尖(5)和桩身(1)分别下沉，各自的沉或压桩阻力小于总阻力，对桩身(1)的抗锤击能力或抗压能力的要求降低了，空心预制桩(1)设外支体(2)后沉或压桩就没有问题了。内压法基本上无振动、无噪音，主要用于对振动或噪音有限制的场地施工。
预制钢筋混凝土空心桩、预应力混凝土管桩、钢管桩等各种截面、各种材料的空心桩，在桩端放预制混凝土桩尖或钢桩尖后，在遇到硬夹层或硬持力层而难以沉或压桩时，都可以采用内击法配合柴油锤或液压锤或静压锤和内压法配合静压锤沉或压桩。在有些情况下，预应力管桩采用预应力和高强混凝土可能也就不用了，钢管桩也不用为此而加强了。
另外，采用内击法或内压法，由于沉或压桩阻力被分解了，那么，对桩机能力的要求也降低了，就可以用小桩机沉或压大桩了。
综上所述，多支盘组合桩具有良好的技术效益和经济效益，应用前景十分广阔。
四.附图及图面说明
图1为空心预制桩外形立面；图2为预制桩在外支体处的局部详图，其中，(a)为纵剖面图，(b)为横剖面图，(c)为外支体轴测图；图3为分支详图；图4为套管桩尖；图5为内击锤穿过柴油锤或液压锤或静压锤的纵剖面图；图6为分支器，图7为分支器支臂局部详图，其中，(a)为有凸肋的外立面图，(b)为有凸抓的外立面图；图8为多支盘组合桩外形立面；图9为静压桩机配内压管简图。
图中1.空心预制桩桩体11.柴油锤或液压锤或静压锤21.下传感器2.外支体12.静压桩机 22.下支臂3.槽形薄铁板13.内压管23.凸肋4.外露钢筋 14.连接管24.凸抓5.桩尖 15.投料 25.承力盘6.套管 16.钢筋插孔(对穿孔) 26.分支器7.分支 17.上传感器8.灌注桩18.油缸9.内击锤19.上支臂10.钢丝绳 20.振捣器五.实施方式基础采用本发明的多支盘组合桩的建筑工程，其地基土为可塑至硬塑状态的褐黄色粉质粘土，设计要求单桩承载力特征值3000KN。其空心预制桩(1)为钢筋混凝土的，形状为外方内圆的，长度18米，外边长500毫米，内径400毫米，外支体(2)沿竖向设五组，每三米一组，每组四个，每边中间一个，外支体(2)宽200毫米，高800毫米。分支器(26)连接管(14)在油缸(18)以上外径220毫米，以下160毫米，设有五个投料口(15)，间距2.5米。分支器(26)油缸(18)外径360毫米，高800毫米。支臂(19)、(22)轴对称设两组，上、下支臂(19)、(22)宽150毫米，长各600毫米，设有间距100毫米的凸肋(23)两道。
采用配有内击锤(9)的顶压式静压桩机(12)压桩，桩尖为套管桩尖(5)、(6)。桩尖进入硬塑层一米后，采用内击法配合沉桩，至预制桩(1)顶与地面平。然后用内击锤(9)再将桩尖(5)、(6)沉下1.5米，提出内击锤(9)，下分支器(26)到底做承力盘(25)。承力盘(25)外径1.5米，高800毫米，用干硬性混凝土。提出分支器(26)，用内击锤(9)夯干硬性混凝土，夯完后，提出内击锤(9)，再下分支器(26)至最下面一组外支体(2)标高，将相对的两个外支体(2)支出350毫米，收回支臂(19)、(22)，分支器(26)转90度后再将另两个外支体(2)支出350毫米，收回支臂(19)、(22)。下普通混凝土至下传感器(21)处，开振捣器(20)，边下边振边提分支器(26)，完成第一组分支(7)。自下而上，重复前述过程，至最上面的一组分支(7)，然后继续边下边振边提分支器(26)至预制桩(1)顶，一根多支盘组合桩的施工结束。
权利要求
1.多支盘组合桩成桩方法，其特征在于包括下列步骤步骤一，沉预制桩(一).内击法配合沉预制桩a.放桩尖(5)，空心预制桩(1)就位；b.采用配有内击锤(9)的桩机沉桩；c.需要内击锤(9)配合沉桩时，用钢丝绳(10)将内击锤(9)吊起；d.放开钢丝绳(10)，内击锤(9)自由下落，锤击桩尖(5)，使桩尖(5)下沉；必要时可采用套管(6)与桩尖(5)组合而成的套管桩尖；e.用桩锤(11)跟进沉桩身(1)；沉桩尖(5)与沉桩身(1)交替进行；f.沉桩至预定标高后，仅用内击锤(9)沉桩尖(5)，下沉的高度应大于分支器(26)的工作高度；g.提出内击锤(9)；(二).内压法配合沉预制桩a.放桩尖(5)，空心预制桩(1)就位；b.采用配有内压管(13)的静压桩机压桩；c.需要内压管(13)配合压桩时，用静压锤(11)压内压管(13)沉桩尖(5)；d.用静压锤(11)跟进压桩身(1)，沉桩尖(5)与压桩身(1)交替进行；e.压桩至预定标高后，仅用内压管(13)沉桩尖(5)，下沉的高度应大于分支器(26)的工作高度；f.提出内压管(13)；步骤二，施工承力盘a.下分支器(26)至桩底支盘；b.提出分支器(26)，清除其上的泥土；c.下干硬性混凝土或普通混凝土；如下干硬性混凝土，要下内击锤(9)夯或内压管(13)压混凝土；夯或压完后，提出内击锤(9)或内压管(13)；如下普通混凝土，先将分支器(26)下至桩底，开振捣器(20)振捣混凝土，边下边振边提分支器(26)，并通过下传感器(21)控制混凝土顶面不超过振捣器(20)底面；步骤三，做分支a.将分支器(26)的支臂(19)、(22)对准预制桩(1)最下面的外支体(2)，并将其支出；b.收回支臂(19)、(22)，上提分支器(26)；c.边提分支器(26)边下混凝土，用下传感器(21)控制混凝土顶面不超过振捣器(20)的底面；d.下混凝土的同时，开振捣器(20)振捣混凝土；最下面的一组分支(7)施工完毕；e.沿空心预制桩(1)从下到上重复上述做分支(7)的步骤，至最上面的一组分支(7)施工完毕；边提分支器(26)，边下混凝土，边振捣直至桩顶，一根桩的施工结束。
2.根据权利要求1的成桩方法，其特征还在于对于易塌孔或地下水丰富的土质，可在支臂(19)、(22)外支时，下一定量的水泥浆做护壁，防止塌孔、进水；下水泥浆时，通过上传感器(17)控制水泥浆顶面不超过上传感器(17)的顶面。
3.根据权利要求1的成桩方法的专用空心预制桩，其特征在于a.桩的材料是混凝土或钢制的；b.桩的外形是方形或圆形、多边形的；c.桩是空心的，空心是圆形或多边形的；d.外支体(2)与桩(1)一起制做在桩身(1)上，它的内、外表面形状同预制桩(1)，两侧是直或斜的；e.混凝土外支体(2)内配有钢筋且外露一段短筋(4)；f.外支体(2)里侧宽度大于分支器(26)的支臂(19)、(22)的宽度；g.外支体(2)呈两两轴对称设，也可在同一标高中心对称设三个；
全文摘要
本发明涉及基础工程中承载桩的施工工艺及其专用的设有外支体的空心预制桩和具有下料、振捣、外支体定位功能的分支器和应用。这种桩是由空心预制桩采用内击法或内压法配合沉或压桩后，与下分支器在桩底做承力盘、桩身支出外支体成分支而成的多支盘灌注桩，二者组合成桩，共同受力的工艺制成的多支盘组合桩，是一种高承载、高质量、高工效的新桩型。
文档编号E02D5/22GK1546802SQ200310115900
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月9日 优先权日2003年12月9日
发明者毕建东, 律凤梅 申请人:毕建东