专利名称：一种新型树根形结构桩及其施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种可广泛应用在建筑工程、桥梁工程、市政工程、水利工程等各种 基础承力的混凝土桩，具体地说是涉及新型的树根状桩的结构及施工工艺，特别适用于地 基承载力弱，有抗拔、抗滑等要求的情况。
背景技术：
桩是一种古老的工艺，在古代的房屋、桥梁的建筑等方面都发挥了重要的作用。早 在7000 8000年前的新石器时代，人们为了防止猛兽侵犯，曾在湖泊和沼泽地里栽木桩筑 平台来修建居住点。随着时代的发展，在现代的土木水利工程中，桩依然显示了强大的生命力，其类型 也是多种多样。根据桩身材料的不同可以划分分木桩、混凝土搅拌桩、钢管桩、钢板桩、钢 筋混凝土桩(预制、现浇，普通钢筋混凝土、预应力混凝土 ；方形、圆形、管状)等；根据用途可 以划分为抗压桩(常见)、抗拔桩、抗滑桩、支护(围护)桩、止水桩；根据施工工艺可以划分 为非挤土类的有人工挖孔桩、冲(钻)孔灌注桩等，挤土类的有沉管灌注桩(静压、振动、锤 击)、预制桩(普通钢筋混凝土、预应力混凝土 ；方形、圆形、管状)、钢桩等。目前，在建筑工程，桥梁工程、市政工程、水利工程等工程建设中，所涉及的建筑物 都在向高层、大跨度、重型化方向发展，因此对对桩的承载力和摩阻力提出了很高的要求。 在现阶段一般是采取加大桩的截面和长度或增加桩的数量来提高桩基础的荷载，但是这样 显著提高了桩的成本，增加了工程的造价，尤其是在复杂的地基如软土地基上，由于桩的承 载力和摩阻力不足给设计和施工带来的难度屡见不鲜。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术中的桩承载力不高、抗拔和抗滑能力不强等不 足，提出了一种承载力高、摩阻力大、稳定性好的新型树根形结构桩及其施工工艺，可广泛 应用与土木水利工程中。本发明采用的技术方案如下一种新型树根形结构桩，其特征是是它包括空心柱，在空心柱的下端设有顶盖，空心柱 的下端设有底座，空心柱的侧壁设有与空心桩内部相通的伸缩节，空心柱内装有膨胀剂。所述空心柱截面为圆柱形或正方形。所述伸缩节设有四根，它们平均分布在圆柱形空心柱下部的圆周上或正方形空心 柱的四周侧壁上。所述带伸缩节的空心桩在混凝土柱的长度方向上设有两个。一种如上所述的新型树根形结构桩的施工工艺，其特征是其施工步骤为(1)首先确定桩的位置，然后在预定的桩位采用钻孔方法钻入设计深度的土孔；(2)钻孔完毕后，向洞孔底部放入空心柱，然后使空心柱内的膨胀剂反应膨胀；(3)在膨胀剂的膨胀作用下，伸缩节开始向外延伸，插入土体后形成类似于树根的形状；(4)打开盖顶，向空心柱内灌注混凝土填充料；(5)继续向空心柱内灌注混凝土填充料，当达到一定高度时，在混凝土填充料未固结的 时候，再在土孔中放置一根空心柱，振捣，使空心柱与下部混凝土填充料充分粘结，然后用 膨胀剂使新放入的空心柱伸缩节伸出；(6)继续向空心柱中灌注混凝土填充料，直到施工结束。所述膨胀剂为气体膨胀剂或无声膨胀剂。与现有技术相比，本发明的有益效果是本类型的桩，结构设计合理、应用范围广，可以在不改变桩长度和截面面积的前提下， 明显地增大桩基与周围土层之间的接触面积，因此增加了桩的承载力、摩阻力和稳定性。此 外，桩的抗拔和抗滑性能均有了显著的提高。
图1是本发明一种整桩的整体结构示意图。图2是本发明空心柱的结构示意图。图3是图1沿A-A线的断面放大图。图4是图2沿B-B线的断面放大图。1- 附图中，1、空心柱；2、伸缩节；3、膨胀剂；4、顶盖；5、卡座；6、底座；7、填充料；8、桩周土。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明如图1-4所示，本发明树根状的主体结构为空心柱1，空心柱1是一个四周开有孔洞中 下部用钢板隔开的刚性柱，由钢板或钢筋混凝土板组成。在空心柱1的下端设有顶盖4，空 心柱1的下端设有底座6，空心柱1的侧壁设有与空心桩1内部相通的伸缩节2，伸缩节2 由一系列粗细不一的管子组成，在设置卡箍，使伸缩节2只能向前伸且伸后再也无法回缩。 开始时，伸缩节3未伸展，基本位于空心柱1内部。空心柱1内装有膨胀剂3，膨胀剂的用量 根据桩径的不同选择合适的用量。根据需要，空心柱1截面可以采用圆柱形、正方形或菱形 等。伸缩节2设置三到四根，它们平均分布在圆柱形空心柱1下部的圆周上或正方形空心 柱1的四周侧壁上。并且为了保证柱体的整体结构强度，可以为带伸缩节2的空心桩1在 混凝土柱的长度方向上设置两个或两个以上。上述树根形状的具体施工步聚如下(1)首先经过计算，确定桩的位置，然后在预定的桩位采用适当的钻孔方法钻入设计深 度的土孔，例如采用用螺旋钻头、冲击钻头等钻孔方法。(2)钻孔完毕后，向洞孔底部放入空心柱，然后根据空心柱内膨胀剂的具体要求取 选其点火方式使空心柱内的膨胀剂反应膨胀。膨胀剂为可以是气体膨胀剂或无声膨胀剂。(3)在膨胀剂的膨胀作用下，伸缩节开始向外延伸，插入土体后形成类似于树根的 形状。(4)打开盖顶，向空心柱内灌注混凝土填充料，使伸缩节具有更高的的强度、完整地与周围土体粘结。填充料可以选用混凝土，也可以选用水泥浆、水泥土、或者其他在桩基 础中采用的填充材料。(5)继续向空心柱内灌注混凝土填充料，当达到一定高度时(根据实际情况可选 2 5m)，在混凝土填充料未固结的时候，再在土孔中放置一根空心柱，振捣，使空心柱与下 部混凝土填充料充分粘结，然后用膨胀剂使新放入的空心柱伸缩节伸出。(6)继续向空心柱中灌注混凝土填充料，直到施工结束。
权利要求
1.一种新型树根形结构桩，其特征是它包括空心柱(1)，在空心柱(1)的下端设有顶盖 (4)，空心柱(1)的下端设有底座(6)，空心柱(1)的侧壁设有与空心桩(1)内部相通的伸缩 节(2)，空心柱(1)内装有膨胀剂。
2.根据权利要求1所述的新型树根形结构桩，其特征是所述空心柱(1)截面为圆柱形 或正方形。
3.根据权利要求2所述的新型树根形结构桩，其特征是所述伸缩节(2)设有四根，它们 平均分布在圆柱形空心柱(1)下部的圆周上或正方形空心柱(1)的四周侧壁上。
4.根据权利要求1所述的新型树根形结构桩，其特征是所述带伸缩节(2)的空心桩(1) 在混凝土柱的长度方向上设有两个。
5.一种如权利1要求所述的新型树根形结构桩的施工工艺，其特征是其施工步骤为(1)首先确定桩的位置，然后在预定的桩位采用钻孔方法钻入设计深度的土孔；(2)钻孔完毕后，向洞孔底部放入空心柱，然后使空心柱内的膨胀剂反应膨胀；(3)在膨胀剂的膨胀作用下，伸缩节开始向外延伸，插入土体后形成类似于树根的形状；(4)打开盖顶，向空心柱内灌注混凝土填充料；(5)继续向空心柱内灌注混凝土填充料，当达到一定高度时，在混凝土填充料未固结的 时候，再在土孔中放置一根空心柱，振捣，使空心柱与下部混凝土填充料充分粘结，然后用 膨胀剂使新放入的空心柱伸缩节伸出；(6)继续向空心柱中灌注混凝土填充料，直到施工结束。
6.根据权利要求5所述的新型树根形结构桩的施工工艺，其特征是所述膨胀剂为气体 膨胀剂或无声膨胀剂。
全文摘要
本发明公开了一种新型树根形结构桩，其特征是它包括空心柱(1)，在空心柱(1)的下端设有顶盖(4)，空心柱(1)的下端设有底座(6)，空心柱(1)的侧壁设有与空心桩(1)内部相通的伸缩节(2)，空心柱(1)内装有膨胀剂。本发明上述树根形结构桩的施工工艺，在施工过程中伸缩节像树根一样向外延伸，外伸缩节伸展完毕后，通过灌注混凝土等填充材料，使桩具有更高的强度、完整地与周围土体粘结。本类型的桩，结构设计合理、应用范围广，可以在不改变桩长度和截面面积的前提下，明显地增大桩基与周围土层之间的接触面积，因此增加了桩的承载力、摩阻力和稳定性。此外，桩的抗拔和抗滑性能均有了显著的提高。
文档编号E02D5/38GK102051876SQ201010580559
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者孟庆祥, 樊舒婕, 王伟 申请人:河海大学