专利名称：一种人工挖孔桩及其施工方法
技术领域：
本发明涉及土木工程领域，尤其是涉及一种人工挖孔桩及其施工方法。
背景技术：
由桩和连接桩顶的桩承台(简称承台)组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础，简称桩基。桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建(构)筑物。因此，在沿海以及软土地区，桩基应用比较广泛。人工挖孔桩是用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩，因其具有施工机具简单、占用施工场地小、对周围建筑物无影响、桩身质量可靠、造价较低等优点，在国内外得到较广泛的应用。然而，目前工程中采用的人工挖孔桩尚存在以下不足:(1)桩形单一且多为圆柱形，摩擦效果差，承载力低；(2)—般适用于土质较好，地下水位较低的粘土、亚粘土层，特别适用于黄土地区，而对于沿海地区的流塑性软土，由于现有施工设备的限制，工人无法挖土，因此该技术难以在沿海软土地区推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高了桩体的侧摩阻力和极限承载力且能在沿海软土地区广泛应用的人工挖孔桩及其施工方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种人工挖孔桩，包括一个圆柱形的主干桩体和若干个圆柱形 的分支桩体，所述的分支桩体固定分布在所述的主干桩体的
外壁上。所述的分支桩体在所述的主干桩体的圆周截面上呈正三角形分布，所述的分支桩体与所述的主干桩体的夹角为15-25°，所述的主干桩体直径为1.8-3.0m，所述的分支桩体直径为150-300mm,所述的主干桩体长度为15_20m,所述的分支桩体的长度为l_2m。分支桩体既提高整个树枝形桩体的摩擦力同时加固了周边软土的强度和刚度，分支桩体在上述角度和尺寸大小设计下树枝形桩体的摩擦力和对周边软土的强度和刚度达到最佳配合。所述的主干桩体内设置有主干钢筋骨架，所述的主干钢筋骨架包括主干螺旋箍筋和若干个主干受力纵筋，所述的主干螺旋箍筋在所述的主干桩体内壁沿桩长螺旋分布，所述的主干受力纵筋沿所述的主干螺旋箍筋内表面圆周均匀分布。纵筋和螺旋箍筋构成了钢筋骨架，承受外荷载产生的弯矩和剪力等内力。所述的分支桩体内设置有分支钢筋骨架，所述的分支钢筋骨架包括分支螺旋箍筋和若干个分支受力纵筋，所述的分支螺旋箍筋在所述的分支桩体内壁沿桩长螺旋分布，所述的分支受力纵筋沿所述的分支螺旋箍筋内表面圆周均匀分布。纵筋和螺旋箍筋构成了钢筋骨架，承受外荷载产生的弯矩和剪力等内力。所述的主干桩体和所述的分支桩体采用混凝土制作而成。一种人工挖孔桩的施工方法，具体包括以下步骤:(1)埋设钢护筒
开挖护筒坑眼，采用静压法压入第一级主干钢护筒，人工开挖第一级主干钢护筒内的软土，边开挖边抽水，直至达到第一级预定深度；
(2)在第一级主干钢护筒的切口处压入分支护筒，利用洛阳铲挖除分支护筒内的土体，并抽出内部渗水；
(3)在第一级主干钢护筒顶部焊接第二级主干钢护筒，并静压入土体，人工开挖第二级主干钢护筒内的软土，边开挖边抽水，直至达到第二级预定深度；
(4)在第二级主干钢护筒的切口处压入分支护筒，利用洛阳铲挖除分支护筒内的土体，并抽出内部渗水，重复上述过程(2)- (4)至开挖至设计深度；
(5)将若干根主干受力纵筋外侧绑扎主干螺旋箍筋形成主干钢筋骨架，将主干钢筋骨架置于主干钢护筒内壁至设计位置，将若干根分支受力纵筋外侧绑扎分支螺旋箍筋形成分支钢筋骨架，将分支钢筋骨架置于分支钢护筒内壁至设计位置；
(6)浇筑混凝土，边浇筑边振捣，同时采用起重机械逐级向上提取各个主干钢护筒，直至地表，主干钢护筒全部被拔出形成圆柱形的主干桩体和若干个圆柱形的分支桩体，即人工挖孔桩浇筑完成。所述的主干钢护筒和所述的分支钢护筒均呈圆筒形，所述的切口设置在所述的主干钢护筒的下部且在所述的主干钢护筒的圆形横截面上呈正三角形分布。方便打入分支钢护筒。所述的切口为圆形且其直径为300-500mm。各级所述的主干钢护筒通过焊接连接。
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所述的分支钢护筒与所述的分支桩体粘结在一起。与现有技术相比，本发明的优点在于:
本发明人工挖孔桩及其施工方法，该人工挖孔桩呈树枝形，包括主干桩体和分支桩体，两者内壁均设置有受力纵筋和螺旋箍筋，主干桩体主要承受竖向荷载，桩体分支主要用来增大桩体的侧摩阻力，同时具备加固周边土体的作用。其优点如下:
(1)人工挖孔桩具有较高的承载力:传统人工挖孔桩的截面多为圆柱形，比较光滑，提供的侧摩阻力有限，桩基承载力较低。而本发明由于桩体的主干由分支包围形成了树枝形桩体，侧摩阻力显著增大，从而大幅度提高了桩基承载力；与此同时，桩体分支加固了周边软土，增大了软土的强度和刚度，提高了地基的稳定性，减小了软土地基变形；
(2)人工挖孔桩可以在软土地区推广使用:由于施工设备的限制，传统的人工挖孔桩仅适用于土质较好，地下水位较低的粘土、亚粘土层，而无法在地下水位较高的沿海软土地区推广应用，而本发明由于采用了带切口的钢护筒施工设备，使得工人可在钢护筒内开挖流塑性软土，通过切口打入分支护筒并开挖其内部土体，再结合传统的抽水设备及时抽出施工面范围的水体，从而使得新型的人工挖孔桩能在软土地区顺利施工；
(3)施工完成后主护筒被拔出，可以循环利用，节约成本。综上所述，本发明的人工挖孔桩及其施工方法，是一种能够在沿海软土地区推广使用的新型桩基，改变传统人工挖孔桩不适用于软土地区的缺陷，树枝形的桩体增加了桩体的侧摩阻力、周边软土的强度和刚度，显著提高了桩基的极限承载力与地基的稳定性，减小了软土地基变形。
图1为本发明的人工挖孔桩的结构示意 图2为图1的A-A’截面剂视 图3为本发明的主干钢护筒结构示意 图4为图3的B-B’截面剖视 图5为本发明的分支钢护筒结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。具体实施例一
本发明一种人工挖孔桩，包括一个圆柱形的主干桩体I和若干个圆柱形的分支桩体2，分支桩体2固定分布在主干桩体I的外壁上。在此具体实施例中，分支桩体2在主干桩体I的圆周截面上呈正三角形分布，考虑到施工方便，及使树枝形桩体的摩擦力和对周边软土的强度和刚度达到最佳的配合，分支桩体2与主干桩体I的夹角为15-25°，主干桩体I直径为1.8-3.0m,分支桩体2直径为150- 300mm，主干桩体I长度为15_20m，分支桩体2的长度为l_2m。在此具体实施例中，主干桩体I内设置有主干钢筋骨架，主干钢筋骨架包括主干螺旋箍筋3和若干个主干受力纵筋4，主干螺旋箍筋3在主干桩体I内壁沿桩长螺旋分布，主干受力纵筋4沿主干螺旋箍筋3内表面圆周均匀分布；分支桩体2内设置有分支钢筋骨架，分支钢筋骨架包括分支螺旋箍`筋5和若干个分支受力纵筋6,分支螺旋箍筋5在分支桩体2内壁沿桩长螺旋分布，分支受力纵筋6沿分支螺旋箍筋5内表面圆周均匀分布；主干桩体I和分支桩体2采用混凝土 7制作而成。具体实施例二
本发明一种人工挖孔桩的施工方法，具体包括以下步骤:
(1)埋设钢护筒
开挖护筒坑眼，采用静压法压入第一级主干钢护筒8，人工开挖第一级主干钢护筒8内的软土，边开挖边抽水，直至达到第一级预定深度；
(2)在第一级主干钢护筒8的切口9处压入分支护筒10，利用洛阳铲挖除分支护筒10内的土体,并抽出内部渗水；
(3)在第一级主干钢护筒8顶部焊接第二级主干钢护筒8，并静压入土体，人工开挖第二级主干钢护筒8内的软土，边开挖边抽水，直至达到第二级预定深度；
(4)在第二级主干钢护筒8的切口9处压入分支护筒10，利用洛阳铲挖除分支护筒10内的土体，并抽出内部渗水，重复上述过程(2)- (4)至开挖至设计深度；
(5)将若干根主干受力纵筋4外侧绑扎主干螺旋箍筋3形成主干钢筋骨架，将主干钢筋骨架置于主干钢护筒8内壁至设计位置，将若干根分支受力纵筋6外侧绑扎分支螺旋箍筋5形成分支钢筋骨架，将分支钢筋骨架置于分支钢护筒10内壁至设计位置；
(6 )浇筑混凝土，边浇筑边振捣，同时采用起重机械逐级向上提取各个主干钢护筒8，直至地表，主干钢护筒8全部被拔出形成圆柱形的主干桩体I和若干个圆柱形的分支桩体2，即人工挖孔桩浇筑完成。在此具体实施例中，主干桩体I相应的土体主要在圆筒形主干钢护筒8内人工挖除，分支桩体2相应的土体主要在圆筒形分支钢护筒10内人工挖除。主干钢护筒8和分支钢护筒10均呈圆筒形，切口 9设置在主干钢护筒8下部且在主干钢护筒8的圆形横截面上呈正三角形分布，切口 9为圆形且其直径为300-500mm ；，分支桩体2与主干桩体I的夹角为15-25°，主干桩体I直径为1.8-3.0m,分支桩体2直径为150- 300mm,主干桩体I长度为达15-20m，分支桩体2的长度为l-2m ;各级主干钢护8筒通过焊接连接；分支钢护筒10与分支桩体2粘结在一起，共同承受外部载荷。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护 范围。
权利要求
1.一种人工挖孔桩，其特征在于:包括一个圆柱形的主干桩体和若干个圆柱形的分支桩体，所述的分支桩体固定分布在所述的主干桩体的外壁上。
2.根据权利要求1所述的一种人工挖孔桩，其特征在于:所述的分支桩体在所述的主干桩体的圆周截面上呈正三角形分布，所述的分支桩体与所述的主干桩体的夹角为15-25°，所述的主干桩体的直径为1.8-3.0m，所述的分支桩体的直径为150- 300mm ;所述的主干桩体长度为15_20m,所述的分支桩体的长度为l_2m。
3.根据权利要求2所述的一种人工挖孔桩，其特征在于:所述的主干桩体内设置有主干钢筋骨架，所述的主干钢筋骨架包括主干螺旋箍筋和若干个主干受力纵筋，所述的主干螺旋箍筋在所述的主干桩体内壁沿桩长螺旋分布，所述的主干受力纵筋沿所述的主干螺旋箍筋内表面圆周均勻分布。
4.根据权利要求2所述的一种人工挖孔桩，其特征在于:所述的分支桩体内设置有分支钢筋骨架，所述的分支钢筋骨架包括分支螺旋箍筋和若干个分支受力纵筋，所述的分支螺旋箍筋在所述的分支桩体内壁沿桩长螺旋分布，所述的分支受力纵筋沿所述的分支螺旋箍筋内表面圆周均勻分布。
5.根据权利要求1-4中任选一项所述的一种人工挖孔桩，其特征在于:所述的主干桩体和所述的分支桩体采用混凝土制作而成。
6.一种根据权利要求1所述的人工挖孔桩的施工方法，其特征在于具体包括以下步骤: (1)埋设钢护筒 开挖护筒坑眼，采用静压法压入第一级主干钢护筒，人工开挖第一级主干钢护筒内的软土，边开挖边抽水，直至达到第一级预定深度； (2)在第一级主干钢护筒的切口处压入分支护筒，利用洛阳铲挖除分支护筒内的土体，并抽出内部渗水； (3)在第一级主干钢护筒顶部焊接第二级主干钢护筒，并静压入土体，人工开挖第二级主干钢护筒内的软土，边开挖边抽水，直至达到第二级预定深度； (4)在第二级主干钢护筒的切口处压入分支护筒，利用洛阳铲挖除分支护筒内的土体，并抽出内部渗水，重复上述过程(2)- (4)至开挖至设计深度； (5)将若干根主干受力纵筋外侧绑扎主干螺旋箍筋形成主干钢筋骨架，将主干钢筋骨架置于主干钢护筒内壁至设计位置，将若干根分支受力纵筋外侧绑扎分支螺旋箍筋形成分支钢筋骨架，将分支钢筋骨架置于分支钢护筒内壁至设计位置； (6)浇筑混凝土，边浇筑边振捣，同时采用起重机械逐级向上提取各个主干钢护筒，直至地表，主干钢护筒全部被拔出形成圆柱形的主干桩体和若干个圆柱形的分支桩体，即人工挖孔桩浇筑完成。
7.根据权利要求6所述的一种人工挖孔桩的施工方法，其特征在于:所述的主干钢护筒和所述的分支钢护筒均呈圆筒形，所述的切口设置在所述的主干钢护筒的下部且在所述的主干钢护筒的圆形横截面上呈正三角形分布。
8.根据权利要求7所述的一种人工挖孔桩的施工方法，其特征在于:所述的切口为圆形且其直径为300-500mm，所述的分支桩体与所述的主干桩体的夹角为15-25°，所述的主干桩体的直径为1.8-3.0m,所述的分支桩体的直径为150- 300mm ;所述的主干桩体长度为达15-20m,所述的分支桩体的长度为l-2m。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的一种人工挖孔桩的施工方法,其特征在于:各级所述的主干钢护筒通过焊接连接。
10.根据权利要求6-8中任一项所述的一种人工挖孔桩的施工方法,其特征在于:所述的分支钢护筒与所述的分支桩体粘结在一起。 ·
全文摘要
本发明公开了一种人工挖孔桩及其施工方法，特点是该桩体包括一个圆柱形的主干桩体和若干个圆柱形的分支桩体，分支桩体固定分布在主干桩体的外壁上且在主干桩体的圆周截面上呈正三角形分布，主干桩体内设置有主干螺旋箍筋和若干个主干受力纵筋，主干螺旋箍筋在主干桩体内壁沿桩长螺旋分布，主干受力纵筋沿主干螺旋箍筋内表面圆周均匀分布，分支桩体内设置有分支螺旋箍筋和若干个分支受力纵筋，分支螺旋箍筋在分支桩体内壁沿桩长螺旋分布，主干桩体相应的土体主要在圆筒形主干钢护筒内人工挖除，分支桩体相应的土体主要在圆筒形分支钢护筒内人工挖除，优点是提高了桩体的侧摩阻力、极限承载力、桩周土体的强度和刚度且能在沿海软土地区广泛应用。
文档编号E02D5/38GK103233464SQ201310155470
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者李剑虹, 孟湘黔, 邱彦税 申请人:宁波市市政设施建设开发有限公司