专利名称：非取土复合桩及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种桩的施工方法。
背景技术：
现有的沉管灌注桩、 夯扩桩、预制桩的施工エ艺一般碰到硬土区难以施工、难以穿越，一般采用取土引孔，损失部分承载力，往往吃カ不讨好；一般碰到软土地区拼命加大加长桩获得承载カ，往往费钱不讨好。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种施工环保性好、性价比好，质量可靠的非取土复合桩及其施工方法。本发明的技术解决方案是一种非取土复合桩，包括作为外围桩的第一桩和作为第二桩的芯桩，其特征是第一桩为水泥土桩，第二桩为钢筋混凝土桩，第一桩面积为SI、总桩长为LI，第二桩面积为S2、总桩长为L2，第一桩与第二桩的中心距d=0，第二桩与第一桩的面积比Stt=S2/Sl，第二桩与第一桩的长度比L比=L2/L1，其中S比G(0. 25,0. 75)，L比>0. 5 ;当L比〈I时，第一桩上下两端各3-5m范围内为复搅复喷段，当L比>1时，第一桩上端3-5m范围内为复搅复喷段。第二桩为现浇桩或预制桩；所述现浇桩具有沿桩身扩颈、扩径、扩底中的一种或多种形式；所述预制桩为实心桩或空心桩，其中空心桩内腔为全段或分段灌注钢筋混凝土的形式。—种非取土复合桩的施工方法，其特征是包括下列步骤(一)施工第一桩( I)移机就位移动设备，将钻杆就位于设定桩位上；(2)旋压下沉将钻杆旋压下沉至设定的深度；(3)旋拉上提将钻杆旋拉，同时将固化剂注入土体，旋拉至设定的高度；(4)重复步骤(2)和(3)，至第一桩满足设定要求；(ニ)施工第二桩采用下述方法之一方法A:(I)就位将设备外管就位于已施工好的第一桩桩位上；(2)沉管将外管下沉至设定深度；(3)浇筑成型上提内夯锤，浇筑桩身或下放预制桩身，下放预制桩身时，将预制桩身外周间隙用固化剂充填注满；(4)拔管成型拔出外管，桩成型；方法B :采用外力将预制桩沉桩至设定深度，第二桩为空心桩时，将空心桩上下封ロ，空腔部分分段或全段浇注钢筋混凝土 ；方法C :现场沉管灌注桩或扩底桩；
第一桩为水泥土桩，第二桩为钢筋混凝土桩，第一桩面积为SI、总桩长为LI，第二桩面积为S2、总桩长为L2，第一桩与第二桩的中心距d=0，第二桩与第一桩的面积比Stt=S2/SI，第二桩与第一桩的长度比L比=L2/L1，其中S比G (0. 25，0. 75)，L比>0. 5 ;当L比〈I时，第一桩上下两端各3-5m范围内为复搅复喷段，当Ltt>l时，第一桩上端3-5m范围内为复搅复喷段。
施工第一桩的旋压下沉采用深层搅拌机、螺旋搅拌机、粉喷桩机、旋喷桩机或螺纹桩机对土体进行机械切削和搅拌旋压，同时将固化剂与土体強制搅拌旋压，下沉至设定深度；施工第一桩时，桩身部分采用全段或分段旋喷注射固化剂，并进行扩颈、扩径、扩底、复搅复喷、螺纹旋中的ー种或几种施工操作。深层搅拌机、螺旋搅拌机、粉喷桩机、旋喷桩机或螺纹桩机的搅拌叶片采用顺时针、逆时针或双向搅拌形式；旋喷注射系统采用水平喷射、竖向喷射、斜向喷射或三维喷射；钻杆采用单轴、双轴、三轴或四轴形式。在用方法A施工第二桩时，在沉管步骤后先进行夯扩成型再浇筑成型，夯扩成型的方法是上提外管内的内夯锤，按设定投料高度H将填充料投放外管内，上拔外管一定高度h > 0 ;内夯锤反复夯击填充料形成扩大头，通过调整其中下列系数来调整土体的挤密程度及夯扩头的大小、形状投料高度H、外管上拔高度h、夯扩完成时外管底距桩底的距离C、夯扩完成时内夯锤底距外管底的距离E、夯击填充料时在设定冲击能量下的贯入度D及填充料的体积V ;具体调整形式为A)通过调整夯实系数D G (D1，D2，…Dn，V)来调整土体的挤密程度，夯击填充料时，在设定冲击能量下连续n次锤击的下沉量Dl、D2 "Dn及其总和nD ；B)通过调整形态系数a G (H，h, c, E, D, V)来调整夯扩头的大小、形状a)通过调整形态系数a G (H，h，E)来调整夯扩头的大小、形状，形成纺锤状夯扩头;b)通过调整形态系数a G (H，h，c，E)来调整夯扩头的大小、形状，形成柱状夯扩头;c)通过调整形态系数a G(E，D，V)来调整夯扩头的大小、形状，形成球状夯扩头。用方法A施工第二桩夯扩成型时，进行扩颈、扩径、扩底中的ー种或多种施工操作，形成零级、ー级、ニ级或多级扩大头。施工第二桩方法A的步骤(2)中的沉管方法是(a)内夯土体将外管内的内夯锤提起做自由落体运动，冲剪外管下的土体或桩体，形成剪切ロ ；(b)外管下沉外管至少采用下列方法之ー下沉①在外管自重下，外管沿剪切ロ自重力下沉；②启动外管上的反压或静压加压装置，外管沿剪切ロ加压下沉；③启动外管上的振动装置，外管沿剪切ロ振动下沉；④同时启动外管上的振动和加压装置，外管沿剪切ロ振压下沉；⑤启动外管上的旋压装置，外管沿剪切ロ旋压下沉；⑥启动外管上的搓管装置，使外管沿剪切ロ搓压下沉；(C)交互(a)、(b)步骤，直至外管下沉至设定深度。施工第二桩须在第一桩初凝前完成。
第二桩是预制桩，预制桩为实心桩或空心桩，其中空心桩内腔为全段或分段灌注钢筋混凝土的形式。施工第二桩方法B中，空心桩上下封ロ的方法是封底采用预制桩靴或鉄板，封顶采用塞子或鉄板；开挖土方后，取出封顶的塞子或鉄板，然后按设计要求分段或全段浇注钢筋混凝土。固化剂是以水泥为主，配以矿粉、粉煤灰、膨胀组分、碱性激发组分、表面活性剤、早强剂、缓凝剂、橡胶粉中的一种或多种液态或粉状土壌加固材料。填充料是碎砖、碎石、矿渣、卵石、再生骨料、水泥拌和物、干湿混凝土中的ー种或几种。本发明根据土层情况，采取非取土工艺，优化水泥土桩、钢筋混凝土桩以及ニ桩之间的强度、几何尺寸、エ艺匹配度，充分发挥水泥土桩、钢筋混凝土桩的各自优势，省钱不吃力，性价比高，特别适用于硬土地区、尤其是粉砂土地区的高层建筑的抗压、抗剪、抗拔要求。本发明可根据地层情况、场地条件、周围环境以及工程量的大小，选择合适的施工设备及施工エ艺，既可一台设备一体化施工ー根桩，也可多台设备施工ー根桩，还可多台设备流水作业，根据设定要求，形成非取土复合灌注桩、非取土复合扩底灌注桩、非取土复合多级扩大头灌注桩、非取土复合填芯管桩、非取土复合填芯方桩、非取土复合预制方桩等ー系列非取土复合桩，满足从多层建筑到高层建筑的抗压、抗拔、抗剪要求。下面结合实施例对本发明作进ー步说明。
具体实施例方式实施例I :一种非取土复合灌注桩的施工方法，包括下列步骤(一)施工第一桩( I)移机就位移动设备，将钻杆就位于设定桩位上；(2)旋压下沉将钻杆旋压下沉至设定的深度；(3)旋拉上提将钻杆旋拉，同时将固化剂注入土体，旋拉至设定的高度；(4)重复步骤(2)和(3)，至第一桩满足设定要求；(ニ)施工第二桩(I)就位将设备外管就位于已施工好的第一桩桩位上；(2)沉管将外管下沉至设定深度；(3)浇筑成型上提内夯锤，浇筑桩身或下放预制桩身，下放预制桩身时，将预制桩身外周间隙用固化剂充填注满；(4)拔管成型拔出外管，桩成型；第一桩为水泥土桩，第二桩为钢筋混凝土桩，第一桩面积为SI、总桩长为LI，第二桩面积为S2、总桩长为L2，第一桩与第二桩的中心距d=0，第二桩与第一桩的面积比Stt=S2/SI，第二桩与第一桩的长度比L比=L2/L1，其中S比G (0. 25，0. 75)，L比>0. 5 ;当L比〈I时，第一桩上下两端各3-5m范围内为复搅复喷段，当L比>1时，第一桩上端3-5m范围内为复 搅复喷段。
施工第一桩的旋压下沉采用深层搅拌机或螺旋搅拌机对土体进行机械切削和搅拌旋压，同时将固化剂与土体强制搅拌旋压，下沉至设定深度；施工第一桩时，步骤(3)将固化剂注入土体时，桩身部分采用全段或分段旋喷注射固化剂，并进行扩颈、扩径、扩底、复搅复喷、螺纹旋中的ー种或几种施工操作。
施工第二桩时，在沉管步骤后先进行夯扩成型再浇筑成型，夯扩成型的方法是上提外管内的内夯锤，按设定投料高度H将填充料投放外管内，上拔外管一定高度h > 0 ;内夯锤反复夯击填充料形成扩大头，通过调整其中下列系数来调整土体的挤密程度及夯扩头的大小、形状投料高度H、外管上拔高度h、夯扩完成时外管底距桩底的距离C、夯扩完成时内夯锤底距外管底的距离E、夯击填充料时在设定冲击能量下的贯入度D及填充料的体积V ;具体调整形式为A)通过调整夯实系数D G (D1，D2，…Dn，V)来调整土体的挤密程度，夯击填充料时，在设定冲击能量下连续n次锤击的下沉量Dl、D2…Dn及其总和nD ；B)通过调整形态系数a G (H，h, c, E, D, V)来调整夯扩头的大小、形状a)通过调整形态系数a G (H, h, E)来调整夯扩头的大小、形状，形成纺锤状夯扩头;b)通过调整形态系数a G (H，h，c，E)来调整夯扩头的大小、形状，形成柱状夯扩头;c)通过调整形态系数a e(E，D，V)来调整夯扩头的大小、形状，形成球状夯扩头。深层搅拌机或螺旋搅拌机的搅拌叶片采用顺时针、逆时针或双向搅拌形式；旋喷注射系统采用水平喷射、竖向喷射、斜向喷射或三维喷射；钻杆采用单轴、双轴或四轴形式。施工第二桩夯扩成型时，进行扩颈、扩径、扩底中的ー种或多种施工操作，形成零级、ー级、ニ级或多级扩大头。施工第二桩步骤(2)中的沉管方法是(a)内夯土体将外管内的内夯锤提起做自由落体运动，冲剪外管下的土体或桩体，形成剪切ロ ；(b)外管下沉外管至少采用下列方法之ー下沉①在外管自重下，外管沿剪切ロ自重力下沉；②启动外管上的反压或静压加压装置，外管沿剪切ロ加压下沉；③启动外管上的振动装置，外管沿剪切ロ振动下沉；④同时启动外管上的振动和加压装置，外管沿剪切ロ振压下沉；⑤启动外管上的旋压装置，外管沿剪切ロ旋压下沉；⑥启动外管上的搓管装置，使外管沿剪切ロ搓压下沉；(C)交互(a)、(b)步骤，直至外管下沉至设定深度。施工第二桩须在第一桩初凝前完成。固化剂是以水泥为主，配以矿粉、粉煤灰、膨胀组分、碱性激发组分、表面活性剤、早强剂、缓凝剂、橡胶粉中的一种或多种液态或粉状土壌加固材料。填充料是碎砖、碎石、矿渣、卵石、再生骨料、水泥拌和物、干湿混凝土中的ー种或几种。实施例2:一种非取土复合管桩的施工方法，施工第二桩的方法是采用外力将预制桩沉桩至设定深度，第二桩为空心桩时，将空心桩上下封ロ，空腔部分分段或全段浇注钢筋混凝土。施工第二桩方法B中，空心桩上下封ロ的方法是封底采用预制桩靴或鉄板，封顶采用塞子或鉄板；开挖土方后，取出封顶的塞子或鉄板，然后按设计要求分段或全段浇注钢筋混凝土。其余同实施例I。实施例3 一种非取土复合扩底灌注桩的施工方法，施工第二桩的方法是沉管扩底桩，其余同实施例I。权利要求
1.一种非取土复合桩，包括作为外围桩的第一桩和作为第二桩的芯桩，其特征是第一桩为水泥土桩，第二桩为钢筋混凝土桩，第一桩面积为SI、总桩长为LI，第二桩面积为S2、总桩长为L2，第一桩与第二桩的中心距d=0，第二桩与第一桩的面积比Stt=S2/Sl，第二桩与第一桩的长度比L比=L2/L1，其中S比G (0. 25,0. 75)，L比>0. 5 ;当L比〈I时，第一桩上下两端各3-5m范围内为复搅复喷段，当Ltt>l时，第一桩上端3-5m范围内为复搅复喷段。
2.根据权利要求I所述的非取土复合桩，其特征是第二桩为现浇桩或预制桩；所述现浇桩具有沿桩身扩颈、扩径、扩底中的ー种或多种形式；所述预制桩为实心桩或空心桩，其中空心桩内腔为全段或分段灌注钢筋混凝土的形式。
3.—种权利要求I所述的非取土复合桩的施工方法，其特征是包括下列步骤 (一)施工第一桩 (1)移机就位移动设备，将钻杆就位于设定桩位上； (2)旋压下沉将钻杆旋压下沉至设定的深度； (3)旋拉上提将钻杆旋拉，同时将固化剂注入土体，旋拉至设定的高度； (4)重复步骤(2)和(3 )，至第一桩满足设定要求； (ニ)施工第二桩采用下述方法之一 方法A : (1)就位将设备外管就位于已施工好的第一桩桩位上； (2)沉管将外管下沉至设定深度； (3)浇筑成型上提内夯锤，浇筑桩身或下放预制桩身，下放预制桩身时，将预制桩身外周间隙用固化剂充填注满； (4)拔管成型拔出外管，桩成型； 方法B :采用外力将预制桩沉桩至设定深度，第二桩为空心桩时，将空心桩上下封ロ，空腔部分分段或全段浇注钢筋混凝土； 方法C :现场沉管灌注桩或扩底桩； 第一桩为水泥土桩，第二桩为钢筋混凝土桩，第一桩面积为SI、总桩长为LI，第二桩面积为S2、总桩长为L2，第一桩与第二桩的中心距d=0，第二桩与第一桩的面积比Stt=S2/Sl，第二桩与第一桩的长度比L比=L2/L1，其中S比G (0. 25，0. 75),Ltfc>0. 5 ;当L比〈I时，第一桩上下两端各3-5m范围内为复搅复喷段，当Ltt>l时，第一桩上端3-5m范围内为复搅复喷段。
4.根据权利要求3所述的非取土复合桩的施工方法，其特征是施工第一桩的旋压下沉采用深层搅拌机或螺旋搅拌机对土体进行机械切削和搅拌旋压，同时将固化剂与土体强制搅拌旋压，下沉至设定深度；施工第一桩时，桩身部分采用全段或分段旋喷注射固化剂，并进行扩颈、扩径、扩底、复搅复喷、螺纹旋中的ー种或几种施工操作。
5.根据权利要求4所述的非取土复合桩的施工方法，其特征是在用方法A施工第二桩时，在沉管步骤后先进行夯扩成型再浇筑成型，夯扩成型的方法是上提外管内的内夯锤，按设定投料高度H将填充料投放外管内，上拔外管一定高度h > 0 ;内夯锤反复夯击填充料形成扩大头，通过调整其中下列系数来调整土体的挤密程度及夯扩头的大小、形状投料高度H、外管上拔高度h、夯扩完成时外管底距桩底的距离C、夯扩完成时内夯锤底距外管底的距离E、夯击填充料时在设定冲击能量下的贯入度D及填充料的体积V ;具体调整形式为 A)通过调整夯实系数DG (D1，D2，一Dr^V)来调整土体的挤密程度，夯击填充料时，在设定冲击能量下连续n次锤击的下沉量Dl、D2 "Dn及其总和nD ； B)通过调整形态系数aG (H，h, c, E, D, V)来调整夯扩头的大小、形状 a)通过调整形态系数aG (H，h，E)来调整夯扩头的大小、形状，形成纺锤状夯扩头； b)通过调整形态系数aE (H，h，c，E)来调整夯扩头的大小、形状，形成柱状夯扩头； c)通过调整形态系数ae(E，D，V)来调整夯扩头的大小、形状，形成球状夯扩头。
6.根据权利要求4所述的非取土复合桩的施工方法，其特征是深层搅拌机或螺旋搅 拌机的搅拌叶片采用顺时针、逆时针或双向搅拌形式；旋喷注射系统采用水平喷射、竖向喷射、斜向喷射或三维喷射；钻杆采用单轴、双轴、三轴或四轴形式。
7.根据权利要求5所述的非取土复合桩的施工方法，其特征是用方法A施工第二桩夯扩成型时，进行扩颈、扩径、扩底中的ー种或多种施工操作，形成零级、ー级、ニ级或多级扩大头。
8.根据权利要求3、4、5或6所述的非取土复合桩的施工方法，其特征是施工第二桩方法A的步骤(2)中的沉管方法是 Ca)内夯土体将外管内的内夯锤提起做自由落体运动,冲剪外管下的土体或桩体,形成剪切ロ ； (b)外管下沉外管至少采用下列方法之ー下沉①在外管自重下，外管沿剪切ロ自重力下沉；②启动外管上的反压或静压加压装置，外管沿剪切ロ加压下沉；③启动外管上的振动装置，外管沿剪切ロ振动下沉；④同时启动外管上的振动和加压装置，外管沿剪切ロ振压下沉；⑤启动外管上的旋压装置，外管沿剪切ロ旋压下沉；⑥启动外管上的搓管装置，使外管沿剪切ロ搓压下沉； (c)交互(a)、(b)步骤，直至外管下沉至设定深度。
9.根据权利要求3、4、5或6所述的非取土复合桩的施工方法，其特征是施工第二桩须在第一桩初凝前完成。
10.根据权利要求3、4、5或6所述的非取土复合桩的施工方法，其特征是施工第二桩方法B中，空心桩上下封ロ的方法是封底采用预制桩靴或鉄板，封顶采用塞子或鉄板；开挖土方后，取出封顶的塞子或鉄板，然后按设计要求分段或全段浇注钢筋混凝土。
全文摘要
本发明公开了一种非取土复合桩及其施工方法，包括作为外围桩的第一桩和作为第二桩的芯桩，第一桩为水泥土桩，第二桩为钢筋混凝土桩，第一桩面积为S1、总桩长为L1，第二桩面积为S2、总桩长为L2，第一桩与第二桩的中心距d=0，第二桩与第一桩的面积比S比=S2/S1，第二桩与第一桩的长度比L比=L2/L1，其中S比∈(0.25,0.75)，L比>0.5；当L比<1时，第一桩上下两端各3-5m范围内为复搅复喷段，当L比>1时，第一桩上端3-5m范围内为复搅复喷段。本发明根据土层情况，采取非取土工艺，充分发挥水泥土桩、钢筋混凝土桩的各自优势，省钱不吃力，性价比高，特别适用于硬土地区、尤其是粉砂土地区的高层建筑。
文档编号E02D5/22GK102644269SQ20121013712
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者朱建新 申请人:朱建新