专利名称：复合桩及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种复合桩及其施工方法。
背景技术：
现有的沉管灌注桩、夯扩桩、预制桩的施工工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，往往吃力不讨好；一般碰到软土地区拼命加大加长桩获得承载力，往往费钱不讨好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种施工环保性好、性价比好，质量可靠的复合桩及其施工方法。 本发明的技术解决方案是一种复合桩，其特征是包括作为外围桩的第一桩和作为芯桩的第二桩，其特征是第一桩为现浇桩，第二桩为现浇桩或预制桩，第一桩截面积为SI、总桩长为LI，第二桩截面积为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 / LI，其中S比G (0，I), L比>0. 5 ;当S比G (0,0. 25)时，第二桩作为第一桩的加劲体；当SttG (0. 25,0. 75)时，第一桩与第二桩相互作用形成复合桩；当SttG (0. 75，I)时，第一桩作为第二桩的薄壁环形桩；第二桩与第一桩之间的复合工作系数(摩擦力提高系数)f-2 e(1.5, 3.0)。第一桩为现浇桩，桩身具有沿桩身扩颈、扩径、扩底、全螺纹、全直线、间互螺纹、直线中的一种或多种形式；所述现浇桩为实心桩或空心桩，其中空心桩为底部封底的笔筒型筒桩或底部不封底的空心型筒桩。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、全螺纹、全直线、间互螺纹、直线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。一种复合桩的施工方法，其特征是包括下列步骤(一)施工第一桩包括下列方法之一方法A:(I)移机就位移动设备，将外管就位于设定桩位上；(2)沉管将外管下沉至设定的深度；(3)浇筑成型上提内夯系统，浇筑桩身；(4)拔管成型拔出外管，桩成型；方法B:(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，同时将固化剂压灌至桩孔内，旋拉上提至设定高度，完成实心桩；或将钻杆旋拉，同时将固化剂注入土体，旋拉上提至设定高度，并重复旋压下沉和钻杆旋拉步骤，将固化剂与土体强制机械切削和搅拌旋压，完成实心桩；(4)当第一桩设定为空心 桩时，则在步骤(3)完成实心桩施工后f 10小时时，进行下列方法之一的施工(a)移机就位，螺旋钻杆同心旋压下沉至设定深度，旋拉上提，形成空心桩，且本次螺旋钻孔的成孔直径小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔直径；本次螺旋钻孔的成孔深度小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部封底的笔筒型筒桩；或本次螺旋钻孔的成孔深度不小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部不封底的空心型筒桩；(b)移机就位，自落锤同心提起做自由落体运动，内夯冲剪桩体,形成剪切口，自落锤反复做上下运动，形成空心桩；本次自落锤内夯桩体成孔直径小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔直径，本次自落锤内夯桩体成孔深度小于步骤(2)钻杆旋压下沉的桩孔深度，形成底部封底的笔筒型筒桩；或自落锤内夯桩体成孔深度不小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部不封底的空心型筒桩；(C)移机就位，采用静压、反压、锤击振动或其他外力同心沉管沉桩至设定深度，拔管拔桩至设定高度，形成空心桩，且本次沉管沉桩的成孔直径小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔直径；本次沉管沉桩的成孔深度小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部封底的笔筒型筒桩；或本次沉管沉桩的成孔深度不小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部不封底的空心型筒桩；(二)施工第二桩包括下列方法之一方法A ( I)就位将外管同心就位于设定第一桩桩位上；(2)沉管将外管下沉至设定的深度；(3)浇筑成型上提内夯系统，浇筑桩身或下放预制桩身，下放预制桩身时，将预制桩身外周围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:采用静压、反压、锤击、振动或其他外力与第一桩同心沉桩至设定深度，第二桩为空心预制桩时，沉桩时将空心桩上下封口，封底采用桩靴或铁板，封顶采用塞子或铁板，开挖土方后，取出封顶的塞子或铁板，然后按设计要求分段或全段浇筑钢筋混凝土。桩身为直线、螺纹、间互直线螺纹型中的一种或几种复合形式，采用扩孔方法对桩身进行扩颈、扩径、扩底。施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A中，外管为单管钢管护筒；内夯系统为单管内夯管形式，单管内夯管的外径比外管内径小，内夯管的顶部设有直径大于外管外径、与锤头匹配的夯击盘，内夯管的底部采用钢板封底，且钢板的直径介于内夯管外径与外管内径之间，夯击盘下端至内夯管底部的长度不大于外管的长度；或内夯系统为单管内夯管锤，单管内夯管锤的直径小于外管内径，单管内夯管锤内腔充填钢渣、铸铁水、粗细骨料中的一种或几种，单管内夯管锤的上下端用钢板封口，单管内夯管锤的上段呈空心管状，下段呈实心锤状；或内夯系统为直径小于外管内径的内夯自落锤；或内夯系统为直径小于外管内径的内夯管，内夯管的底部用钢板封底，钢板上方充填粗细骨料、钢板、麻布或胶垫，内夯管内置内夯自落锤或内夯电动锤。施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A中，沉管方法均包括下列方式中的一种或几种(I)势能直接作用于外管，直接将外管沉入设定深度；(2)势能直接作用于内外管，直接将内外管系统同步沉入设定深度；(3)势能直接作用于内夯系统外管内的内夯管锤或内夯管内的内夯锤通过人工操作、机械操作或自动化操作，自由落体或连续锤击做上下运动，由内夯管上设置 的夯击盘带动外管同步沉入设定深度；当成孔不塌孔时，不设外管，内夯系统直接沉入设定深度；(4)势能分别作用于内夯系统和外管a)势能直接作用于内夯系统外管内的内夯锤或外管内的内夯管锤或内夯管内的内夯锤通过人工操作、机械操作或自动化操作，自由落体或连续锤击做上下运动，冲剪外管下的土体或桩体，形成剪切土体或剪切口 ；b)势能直接作用于外管，外管至少采用下列方法之一下沉①在外管自重下，夕卜管沿剪切土体或剪切口自重力下沉启动外管上的反压或静压加压装置，外管沿剪切土体或剪切口加压下沉；③启动外管上的振动装置，外管沿剪切土体或剪切口振动下沉；@同时启动外管上的振动和加压装置，外管沿剪切土体或剪切口振压下沉；⑤启动外管上的旋压装置，外管沿剪切土体或剪切口旋压下沉；⑥启动外管上的搓管装置，使外管沿剪切土体或剪切口搓压下沉；c)交互步骤a)、b)，直到内外管下沉至设定深度。施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A中，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系统，按设定投料量将填充料投入外管内，上拔外管一定高度h > 0 ;内夯系统反复夯击填充料形成扩大头，通过调整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、夯扩完成时内夯系统底距外管底的距离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;Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn) /hn]1/2 E=Ob)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;Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn-Cn) /hn]1/2 E=Oc)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; Dn= a n2 (3V/4 兀)1/3 E=O ；
其中Dn为夯扩n次的夯扩头计算直径，Hi为夯扩i次时外管中灌注混凝土高度，hn为夯扩n次时外管上拔高度,Cn为夯扩n次时外管下沉底端至桩底的距离出值内夯系统底出外管为正值，内夯系统底在外管内为负值，内夯系统底与外管平齐为零，计量单位为m；an为扩大头直径修正系数，a G (0. 8，I. 2)。夯扩成型时，自上而下或自下而上形成零级、一级、二级或多级扩大头；填充料是碎砖、石、砂、粗细骨料、矿渣、水泥拌合物、干湿混凝土中的一种或几种；固化剂是指水泥、石灰、砂、石、粉煤灰、水泥拌合物中的一种或几种组成的液态或粉状加固材料。上述所谓的势能是通过柴油锤、振动锤、自落锤、电动锤、液压锤、静压、反压、螺旋钻、搓摇管做功形成的势能。
当第一桩设定为空心桩时，在形成空心桩后，还进行下列方法之一的施工(a)在空心桩内沉管沉桩，沉管沉桩桩径均不大于空心桩内径，沉管沉桩深度均超过空心桩底部，沉管沉桩至设定深度；(b)在空心桩内直接烧筑钢筋混凝土至设定高度成桩,形成基坑支护的止水挡土
工回；(C)在空心桩内沉入管桩，管桩与周围空隙用固化剂或减磨剂注满成桩，形成基坑支护的止水挡土墙。所述管桩可以是钢护筒、水泥管桩、PVC管等多种材质，强度匹配，内可设支撑系统，外可包隔膜的护筒。管桩与四周空隙用减磨剂注满，可拔出管桩重复使用。本发明施工方便，合理，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工艺，沉管、拔管系统既可以是一套装置，也可以为不同的独立装置，既可一台设备一体化施工一根桩，也可多台设备施工一根桩，还可多台设备流水作业。下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施例方式一种复合桩的施工方法，包括下列步骤一种复合桩的施工方法，其特征是包括下列步骤(一)施工第一桩包括下列方法之一方法A ( I)移机就位移动设备，将外管就位于设定桩位上；(2)沉管将外管下沉至设定的深度；(3)浇筑成型上提内夯系统，浇筑桩身；(4)拔管成型拔出外管，桩成型；根据设计要求，内夯系统可以压置混凝土面后再拔出外管，桩成型。方法B (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，同时将固化剂压灌至桩孔内，旋拉上提至设定高度，完成实心桩；
或将钻杆旋拉，同时将固化剂注入土体，旋拉上提至设定高度，并重复旋压下沉和钻杆旋拉步骤，将固化剂与土体强制机械切削和搅拌旋压，完成实心桩；(4)当第一桩设定为空心桩时，则在步骤(3)完成实心桩施工后f 10小时时，进行下列方法之一的施工(a)移机就位，螺旋钻杆同心旋压下沉至设定深度，旋拉上提，形成空心桩，且本次螺旋钻孔的成孔直径小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔直径；本次螺旋钻孔的成孔深度小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部封底的笔筒型筒桩；或本次螺旋钻孔的成孔深度不小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部不封底的空心型筒桩；(b)移机就位，自落锤同心提起做自由落体运动，内夯冲剪桩体,形成剪切口，自落锤反复做上下运动，形成空心桩；本次自落锤内夯桩体成孔直径小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔直径，本次自落锤内夯桩体成孔深度小于步骤(2)钻杆旋压下沉的桩孔深度，形成底部封底的笔筒型筒桩；或自落锤内夯桩体成孔深度不小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部不封底的空心型筒桩；(C)移机就位，采用静压、反压、锤击振动或其他外力同心沉管沉桩至设定深度，拔管拔桩至设定高度，形成空心桩，且本次沉管沉桩的成孔直径小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔直径；本次沉管沉桩的成孔深度小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部封底的笔筒型筒桩；或本次沉管沉桩的成孔深度不小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部不封底的空心型筒桩；(二)施工第二桩包括下列方法之一方法A:( I)就位将外管同心就位于设定第一桩桩位上；(2)沉管将外管下沉至设定的深度；(3)浇筑成型上提内夯系统，浇筑桩身或下放预制桩身，下放预制桩身时，将预制桩身外周围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 采用静压、反压、锤击、振动或其他外力同心沉桩至设定深度，第二桩为空心预制桩时，沉桩时将空心桩上下封口，封底采用桩靴或铁板，封顶采用塞子或铁板，开挖土方后，取出封顶的塞子或铁板，然后按设计要求分段或全段浇筑钢筋混凝土。桩身为直线、螺纹、间互直线螺纹型中的一种或几种复合形式，采用扩孔方法对桩身进行扩颈、扩径、扩底。固化剂是水泥、石灰、水、土、砂、粗细骨料、水泥拌合物中的一种或几种。施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A相同。施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A中，外管为单管钢管护筒；内夯系统为单管内夯管形式，单管内夯管的外径比外管内径小，内夯管的顶部设有直径大于外管外径、与锤头匹配的夯击盘，内夯管的底部采用钢板封底，且钢板的直径介于内夯管外径与外管内径之间，夯击盘下端至内夯管底部的长度不大于外管的长度；或内夯系统为单管内夯管锤，单管内夯管锤的直径小于外管内径，单管内夯管锤内腔充填钢渣、铸铁水、粗细骨料中、的一种或几种，单管内夯管锤的上下端用钢板封口，单管内夯管锤的上段呈空心管状，下段呈实心锤状，根据设计要求，上部可设尺寸大于外管的夯击盘，夯击盘下端至内夯管锤底的长度不小于外管长度；或内夯系统为直径小于外管内径的内夯自落锤；或内夯系统为直径小于外管内径的内夯管，内夯管的底部用钢板封底，钢板上方充填粗细骨料、钢板、麻布或胶垫，内夯管内置内夯自落锤或内夯电动锤，根据设计要求，上部可设尺寸大于外管的夯击盘，夯击盘下端至内夯管底的长度不小于外管长度。根据设计要求，内夯管底部可加设便于灵活拆装的取土仓装置或尖型冲钻土装置。施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A中，沉管方法均包括下列方式中的一种或几种(I)势能直接作用于外管，直接将外管沉入设定深度； (2)势能直接作用于内外管，直接将内外管系统同步沉入设定深度；(3)势能直接作用于内夯系统外管内的内夯管锤或内夯管内的内夯锤通过人工操作、机械操作或自动化操作，自由落体或连续锤击做上下运动，由内夯管上设置的夯击盘带动外管同步沉入设定深度；当成孔不塌孔时，不设外管，内夯系统直接沉入设定深度；(4)势能分别作用于内夯系统和外管a)势能直接作用于内夯系统外管内的内夯锤或外管内的内夯管锤或内夯管内的内夯锤通过人工操作、机械操作或自动化操作，自由落体或连续锤击做上下运动，冲剪外管下的土体或桩体，形成剪切土体或剪切口 ；b)势能直接作用于外管，外管至少采用下列方法之一下沉①在外管自重下，夕卜管沿剪切土体或剪切口自重力下沉启动外管上的反压或静压加压装置，外管沿剪切土体或剪切口加压下沉；③启动外管上的振动装置，外管沿剪切土体或剪切口振动下沉；@同时启动外管上的振动和加压装置，外管沿剪切土体或剪切口振压下沉；⑤启动外管上的旋压装置，外管沿剪切土体或剪切口旋压下沉；⑥启动外管上的搓管装置，使外管沿剪切土体或剪切口搓压下沉；c)交互步骤a)、b)，直到内外管下沉至设定深度。施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A中，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系统，按设定投料量将填充料投入外管内，上拔外管一定高度h > 0 ;内夯系统反复夯击填充料形成扩大头，通过调整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、夯扩完成时内夯系统底距外管底的距离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，"dhV)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;Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn) /hn]1/2 E=Ob)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;Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn-Cn) /hn]1/2 E=Oc)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;Dn= a n2 (3V/4 兀)1/3 E=O ；其中Dn为夯扩n次的夯扩头计算直径，Hi为夯扩i次时外管中灌注混凝土高度，hn为夯扩n次时外管上拔高度,Cn为夯扩n次时外管下沉底端至桩底的距离出值内夯系统底出外管为正值，内夯系统底在外管内为负值，内夯系统底与外管平齐为零，计量单位为m；an为扩大头直径修正系数，a G (0. 8，I. 2)。夯扩成型时，自上而下或自下而上形成零级、一级、二级或多级扩大头；填充料是碎砖、石、砂、粗细骨料、矿渣、水泥拌合物、干湿混凝土中的一种或几种；固化剂是指水泥、 石灰、砂、石、粉煤灰、水泥拌合物中的一种或几种组成的液态或粉状加固材料。上述所谓的势能是通过柴油锤、振动锤、自落锤、电动锤、液压锤、静压、反压、螺旋钻、搓摇管做功形成的势能。通过调整夯实系数D、形态系数a，自上而下形成填充料扩大头，挤密土体、影响土体，大幅提高端承力，减少沉降，夯实提高系数0 (夯实后与夯实前的端承力之比)e(I. 5，3. 0)夯扩成型时，自上而下或自下而上形成零级、一级、二级或多级扩大头；填充料是碎砖、石、砂、粗细骨料、矿渣、水泥拌合物、干湿混凝土中的一种或几种；固化剂是指水泥、石灰、砂石、粉煤灰中的一种或几种组成的液态或粉状加固材料。形成的劲芯复合桩，包括作为外围桩的第一桩和作为芯桩的第二桩，其特征是第一桩为现浇桩，第二桩为现浇桩或预制桩，第一桩截面积为SI、总桩长为LI，第二桩截面积为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 / LI，其中S比G (0，1)，L比>0. 5 ;当S比G (0，0. 25)时，第二桩作为第一桩的加劲体；当SttG (0. 25，0. 75)时，第一桩与第二桩相互作用形成复合桩；当StfcG (0. 75，I)时，第一桩作为第二桩的薄壁环形桩；第二桩与第一桩之间的复合工作系数f!_2 G (I. 5, 3. 0)o第一桩为现浇桩，桩身具有沿桩身扩颈、扩径、扩底、全螺纹、全直线、间互螺旋、直线中的一种或多种形式，所述现浇桩为实心桩或空心桩，其中空心桩为底部封底的笔筒型筒桩或底部不封底的空心型筒桩。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、全螺纹、全直线、间互螺旋、直线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。施工设备可以包括内夯式沉管桩机、锤击沉管桩机、静压沉管桩机、螺旋搅拌桩机、振动沉管桩机、搓管桩机、拔管桩机，并可配有自落锤、柴油锤、振动锤、电动锤、液压锤
坐寸。当第一桩设定为空心桩时，在形成空心桩后，还可进行下列方法之一的施工(a)采用空心桩内沉管沉桩，沉管沉桩桩径均不大于空心桩内径，沉管沉桩深度均超过空心桩底部，沉管沉桩至设定深度，解决了沉管沉桩深度与拔管问题，形成了上下两节现浇桩或现浇桩与预制桩的复合桩。(b)可采用空心桩内直接浇筑钢筋混凝土至设定高度成桩，形成基坑支护的止水挡土墙。
(C)可采用空心桩内沉入管桩，管桩与周围空隙用固化剂或减磨剂注满成桩，形成基坑支护的止水挡土墙，内可设支撑系统、外包隔膜的护筒，强度匹配，管桩与周围空隙用减磨剂注满，工程完工时，拔出管桩重复使用。
权利要求
1.一种复合桩，其特征是包括作为外围桩的第一桩和作为芯桩的第二桩，其特征是第一桩为现浇桩，第二桩为现浇桩或预制桩，第一桩截面积为SI、总桩长为LI，第二桩截面积为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 / LI，其中S比G (O，1)，L比>0. 5 ;当S比G (0，0. 25)时，第二桩作为第一桩的加劲体；当SttG (0. 25，0. 75)时，第一桩与第二桩相互作用形成复合桩；当SttG (0. 75，I)时，第一桩作为第二桩的薄壁环形桩；第二桩与第一桩之间的复合工作系数 f\_2 G (I. 5, 3.0)。
2.根据权利要求I所述的复合桩，其特征是第一桩为现浇桩，桩身具有沿桩身扩颈、扩径、扩底、全螺纹、全直线、间互螺纹、直线中的一种或多种形式；所述现浇桩为实心桩或空心桩，其中空心桩为底部封底的笔筒型筒桩或底部不封底的空心型筒桩。
3.根据权利要求I所述的复合桩，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、全螺纹、全直线、间互螺纹、直线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。
4.一种复合桩的施工方法，其特征是包括下列步骤 (一)施工第一桩包括下列方法之一 方法A : (1)移机就位移动设备，将外管就位于设定桩位上； (2)沉管将外管下沉至设定的深度； (3)浇筑成型上提内夯系统，浇筑桩身； (4)拔管成型拔出外管，桩成型； 方法B : (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，同时将固化剂压灌至桩孔内，旋拉上提至设定高度，完成实心桩； 或将钻杆旋拉，同时将固化剂注入土体，旋拉上提至设定高度，并重复旋压下沉和钻杆旋拉步骤，将固化剂与土体强制机械切削和搅拌旋压，完成实心桩； (4)当第一桩设定为空心桩时，则在步骤(3)完成实心桩施工后f10小时时，进行下列方法之一的施工 Ca)移机就位，螺旋钻杆同心旋压下沉至设定深度，旋拉上提，形成空心桩，且本次螺旋钻孔的成孔直径小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔直径；本次螺旋钻孔的成孔深度小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部封底的笔筒型筒桩；或本次螺旋钻孔的成孔深度不小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部不封底的空心型筒桩； (b)移机就位，自落锤同心提起做自由落体运动，内夯冲剪桩体,形成剪切口，自落锤反复做上下运动，形成空心桩；本次自落锤内夯桩体成孔直径小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔直径，本次自落锤内夯桩体成孔深度小于步骤(2)钻杆旋压下沉的桩孔深度，形成底部封底的笔筒型筒桩；或自落锤内夯桩体成孔深度不小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部不封底的空心型筒桩；(C)移机就位，采用静压、反压、锤击振动或其他外力同心沉管沉桩至设定深度，拔管拔桩至设定高度，形成空心桩，且本次沉管沉桩的成孔直径小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔直径；本次沉管沉桩的成孔深度小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部封底的笔筒型筒桩；或本次沉管沉桩的成孔深度不小于步骤(2)钻杆旋压下沉形成的桩孔深度，形成底部不封底的空心型筒 桩； (二)施工第二桩包括下列方法之一 方法A : (1)就位将外管同心就位于设定第一桩桩位上； (2)沉管将外管下沉至设定的深度； (3)浇筑成型上提内夯系统，浇筑桩身或下放预制桩身，下放预制桩身时，将预制桩身外周围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 : 采用静压、反压、锤击、振动或其他外力与第一桩同心沉桩至设定深度，第二桩为空心预制桩时，沉桩时将空心桩上下封口，封底采用桩靴或铁板，封顶采用塞子或铁板，开挖土方后，取出封顶的塞子或铁板，然后按设计要求分段或全段浇筑钢筋混凝土。
5.根据权利要求4所述的复合桩的施工方法，其特征是施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A中，外管为单管钢管护筒；内夯系统为单管内夯管形式，单管内夯管的外径比外管内径小，内夯管的顶部设有直径大于外管外径、与锤头匹配的夯击盘，内夯管的底部采用钢板封底，且钢板的直径介于内夯管外径与外管内径之间，夯击盘下端至内夯管底部的长度不大于外管的长度；或内夯系统为单管内夯管锤，单管内夯管锤的直径小于外管内径，单管内夯管锤内腔充填钢渣、铸铁水、粗细骨料中的一种或几种，单管内夯管锤的上下端用钢板封口，单管内夯管锤的上段呈空心管状，下段呈实心锤状；或内夯系统为直径小于外管内径的内夯自落锤；或内夯系统为直径小于外管内径的内夯管，内夯管的底部用钢板封底，钢板上方充填粗细骨料、钢板、麻布或胶垫，内夯管内置内夯自落锤或内夯电动锤。
6.根据权利要求5所述的复合桩的施工方法，其特征是内夯系统为单管内夯管锤，单管内夯管锤的直径小于外管内径，单管内夯管锤内腔充填钢渣、铸铁水、粗细骨料中的一种或几种，单管内夯管锤的上下端用钢板封口，单管内夯管锤的上段呈空心管状，下段呈实心锤状，内夯管锤上部设尺寸大于外管的夯击盘，夯击盘下端至内夯管锤底的长度不小于外管长度；内夯系统为直径小于外管内径的内夯管，内夯管的底部用钢板封底，钢板上方充填粗细骨料、钢板、麻布或胶垫，内夯管内置内夯自落锤或内夯电动锤，内夯管上部设尺寸大于外管的夯击盘，夯击盘下端至内夯管底的长度不小于外管长度；内夯管底部加设便于灵活拆装的取土仓装置或尖型冲钻土装置。
7.根据权利要求4或5所述的复合桩的施工方法，其特征是施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A中，沉管方法均包括下列方式中的一种或几种 (1)势能直接作用于外管，直接将外管沉入设定深度； (2)势能直接作用于内外管，直接将内外管系统同步沉入设定深度； (3)势能直接作用于内夯系统外管内的内夯管锤或内夯管内的内夯锤通过人工操作、机械操作或自动化操作，自由落体或连续锤击做上下运动，由内夯管上设置的夯击盘带动外管同步沉入设定深度；当成孔不塌孔时，不设外管，内夯系统直接沉入设定深度； (4)势能分别作用于内夯系统和外管 a)势能直接作用于内夯系统外管内的内夯锤或外管内的内夯管锤或内夯管内的内夯锤通过人工操作、机械操作或自动化操作，自由落体或连续锤击做上下运动，冲剪外管下的土体或桩体，形成剪切土体或剪切口 ； b)势能直接作用于外管，外管至少采用下列方法之一下沉①在外管自重下，外管沿剪切土体或剪切口自重力下沉启动外管上的反压或静压加压装置，外管沿剪切土体或剪切口加压下沉；③启动外管上的振动装置，外管沿剪切土体或剪切口振动下沉；④同时启动外管上的振动和加压装置，外管沿剪切土体或剪切口振压下沉；⑤启动外管上的旋压装置，外管沿剪切土体或剪切口旋压下沉；⑥启动外管上的搓管装置，使外管沿剪切土体或剪切口搓压下沉； c)交互步骤a)、b)，直到内外管下沉至设定深度。
8.根据权利要求4或5所述的复合桩的施工方法，其特征是施工第一桩的方法A与施工第二桩的方法A中，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系统，按设定投料量将填充料投入外管内，上拔外管一定高度h > O ;内夯系统反复夯击填充料形成扩大头，通过调整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、夯扩完成时内夯系统底距外管底的距离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D1、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；Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn) /hn]1/2 E=O 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；Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn-Cn) /hn]1/2 E=O 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；Dn= a n2 (3V/4 兀)1/3 E=O ； 其中Dn为夯扩n次的夯扩头计算直径，Hi为夯扩i次时外管中灌注混凝土高度，hn为夯扩n次时外管上拔高度，Cn为夯扩n次时外管下沉底端至桩底的距离；E值内夯系统底出外管为正值，内夯系统底在外管内为负值，内夯系统底与外管平齐为零，计量单位为m ；a n为扩大头直径修正系数，a G (0.8，I. 2)。
9.根据权利要求8所述的复合桩的施工方法，其特征是夯扩成型时，自上而下或自下而上形成零级、一级、二级或多级扩大头；填充料是碎砖、石、砂、粗细骨料、矿渣、水泥拌合物、干湿混凝土中的一种或几种；固化剂是指水泥、石灰、砂、石、粉煤灰、水泥拌合物中的一种或几种组成的液态或粉状加固材料。
10.根据权利要求4所述的复合桩的施工方法，其特征是当第一桩设定为空心桩时，在形成空心桩后，还进行下列方法之一的施工 (a)在空心桩内沉管沉桩，沉管沉桩桩径均不大于空心桩内径，沉管沉桩深度均超过空心桩底部，沉管沉桩至设定深度； (b)在空心桩内直接烧筑钢筋混凝土至设定高度成桩,形成基坑支护的止水挡土墙； (C)在空心桩内沉入管桩，管桩与周围空隙用固化剂或减磨剂注满成桩，形成基坑支护的止水挡土墙。
全文摘要
本发明公开了一种复合桩及其施工方法，包括作为外围桩的第一桩和作为芯桩的第二桩，第一桩为现浇桩，第二桩为现浇桩或预制桩，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∈(0,1)，L比>0.5。本发明施工方便，合理，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工艺，沉管、拔管系统既可以是一套装置，也可以为不同的独立装置，既可一台设备一体化施工一根桩，也可多台设备施工一根桩，还可多台设备流水作业。
文档编号E02D5/50GK102733376SQ20121022910
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者朱建新 申请人:朱建新