专利名称：夯扩挤密桩复合地基施工方法
技术领域：
本发明属于建筑施工领域，涉及地基施工技术。
复合地基是指经处理后的天然土体与其中所设置的加筋体共同作用所构成的地基。目前国内外复合地基施工方法采用钻孔夯扩桩技术。使用的设备是长螺旋钻，夯实机械是改进的乌卡斯冲击钻机。这种方法的工艺步骤是钻孔--投料--夯实--投料--夯实直至成桩。其缺点是不适用于在有水地层施工；夯击能量小；孔壁易坍塌。
目前国内外的内夯扩灌注桩技术是一种桩基础型式，而不是复合地基，其施工的基本步骤是将桩管打入预定深度--投料--夯扩桩端大头--放置钢筋笼--投入混凝土料--拔管成桩。这种方法又分为两种型式1、“双套管打入式”，采用带有芯轴的桩管施工。例如(1)美国西方基础公司的西方扩底桩(Western Pedestal pile)。其工艺步骤是放预制混凝土桩尖--打入桩管及芯轴--灌注扩大头处的混凝土--使用芯轴夯扩形成扩大头--拔出芯轴放置钢筋笼--投入混凝土料--拔管成桩。
(2)瑞士得尔塔桩(Delta pile)。其施工步骤是放预制混凝土桩尖--打入桩管及芯轴--灌注扩大头处的混凝土--夯扩形成扩大头--投入混凝土料--捣实桩身混凝土成桩(3)我国江浙一带的双套管夯扩桩。施工步骤是放干硬性混凝土--将内外管锤击至预定深度--抽出内管，灌入部分混凝土--放入内管稍提外管并锤击--内外管沉入设计深度--拔出内管灌注桩身混凝土--拔出外管成桩。
上述三种工艺方法的共同缺点是遇到硬夹层桩管难沉入；遇承压水层成桩困难；锤击沉管噪音大；桩间土未挤密；桩身混凝土不密实；拔管过快会产生断桩缩颈问题；施工效率低。
2、福兰克桩(Franki pile)。其施工步骤是放碎石或干硬性混凝土--采用管内带锥尖的落锤夯击将桩管沉至预定深度--加料夯扩形成扩大头--放钢筋笼灌注混凝土--拔管成桩。其缺点是施工设备复杂，无定型产品；沉管速度慢；施工时需要两种锤；卡料卡锤严重；效率低。该方法应用很少。
本发明的目的是提供一种用于加固含水饱和软土地基的施工方法，使用本方法能形成葫芦形桩体，挤密桩间土形成复合地基。同时达到节省施工机械，降低施工成本，提高工作效率，降低噪音和泥水污染的目的。
本发明的技术方案是夯扩挤密桩复合地基施工方法，其特征在于，步骤①放预制桩尖，通过桩管对桩尖施加静压力；步骤②夯击桩尖跟管沉管，直到预定的深度；步骤③投料，桩体材料可以采用水泥混合土、水泥碎石土、水泥砖渣土、素混凝土等，经搅拌，控制含水量以混合料干硬性至可塑性为宜；步骤④拔管到预定高度，拔管的高度应等于或者小于管内投料高度；步骤⑤跟管夯扩到预定深度，跟管深度的计算方法为hd=hu-h，每次夯扩后，桩顶上升最大高度可以由下面公式计算，h=λc·d2/D2·H，式中d为桩管内径，λc为夯实系数，D为设计成桩直径，H为管内投料高度，h为管底上升最大高度，它等于拔管高度hu减去跟管深度hd；步骤⑥重复③④⑤步骤直至成桩。
本发明的优点是1、适用于在含水饱和软土层不降水施工，从而缩短工期，降低造价。
2、桩体材料来源广泛，可就地取材，大大降低材料成本。
3、桩体完整性好，密实度高，杜绝断桩缩颈、夹泥浸水的可能性。
4、夯扩使桩端以及桩身形成串状葫芦形，大大提高桩的端承力、侧摩阻力和复合地基的均匀性。
5、挤密了桩间土，大幅度提高桩间土的承载力，对松散砂层可消除液化。
6、跟管夯扩保证夯锤落点准确，不会因撞击孔壁而产生掉土，保证桩身不夹泥。
7、夯击落距可调，夯击能量大，预制桩尖可以穿透坚硬土层。如果使用震动锤则可以穿透深厚坚硬土层。
8、本发明施工形成的复合地基承载能力大幅度提高，fsp可达到180--550Kpa，均匀性好，控制沉降效果好。
9、采用地面加料方式，节省设备和劳力，提高施工效率。
10、无泥浆污染，无噪音扰民，振动的影响范围小。
下面对本发明做详细说明。
本发明采用的施工设备可以采用国内已有的沉管打桩机、与之配套的卷扬机和15--20KN的平底重锤。这些设备为国内外通用的施工设备。
沉管技术采用静压预制桩尖，边夯击，边沉管，这样既可保证地下水不进入管内，又可保证桩管顺利快速地沉到设计标高；既保证了沉管挤密桩间土的效果，又避免了振动沉管和锤击沉管所产生的噪声影响，同时也大大增加了沉管穿透硬夹层的能力，实现了在不降水条件下进行夯扩施工的基本条件。对桩管的静压力来自卷扬机，通过钢丝绳将打桩机的自重加到桩管上形成静压力。夯击的锤头在桩管的内部夯击。在锤头夯击桩尖使其下移的同时，桩管也随着向下移动，形成跟管沉管。
桩体材料具有广泛的可选性，由于复合地基中竖向设置的桩体是以轴心受压为主，因此桩身材料及其强度可以通过调整混合料的配比来实现。对于一般多层建筑可以采用水泥混合土包括水泥碎石土和水泥砖渣土；对于高层建筑可以采用素混凝土。混合料制备的方法可以使用搅拌机搅拌，也可以用装载机拌合，控制含水量以混合料干硬性至可塑性为宜。每次加料的数量是预先确定的，即预先确定好每次管内投料的高度H。
加料后需要将桩管向上拔起一定高度，以便夯扩时混合料向外膨胀形成预定直径的葫芦形状将桩外的土挤密。拔管的高度应等于或者略小于管内投料高度H。为保证不进水，拔管的高度最好小于管内投料高度，在桩管内留一些混合料。
跟管夯扩技术是在有水地层中保证夯扩桩质量的关键操作技术。为了防止桩管外部的水土进入桩身内部，施工中往往在拔管时在桩管内留一部分混合料，这时管内混合料顶面标高高于管底标高，夯扩时应收紧沉管卷扬机钢丝绳，使桩管在夯扩时不下沉，仅仅管内的混合料被夯下；当混合料刚好打出管口后，应放松沉管卷扬机钢丝绳，保证桩管随混合料边夯边沉。这样可以有效地防止外部水土进入桩管。
跟管深度的计算方法为hd=hu-h，每次夯扩后，桩顶上升最大高度可以由下面公式计算，h=λc·d2/D2·H，式中d为桩管内径，λc为夯实系数，D为设计成桩直径，H为管内投料高度，h为桩顶上升最大高度，它等于拔管高度hu减去跟管深度hd。
式中λc一般按下面表1取值
表2设计成桩直径取值表。
沉管内径d一般取0.35；0.40；0.45米。每次投料夯扩后，桩顶上升的高度h等于拔管高度hu减去跟管深度hd，重复本发明③④⑤步骤直至桩身达到设计高度为止。
目前国内外用于地基施工的桩管都是普通钢管，向桩管中投料时只能从桩管的上端口投入。本发明如果使用一般的桩管施工，由于桩管上端口不断升高，给投料造成越来越大的困难，需要很多辅助设备和劳力完成投料。当桩管升至很高的高度时，向管内投料很难进行。同时造成很的低施工效率。
本发明使用了一种适合进行夯扩挤密桩施工的专用桩管，以减少辅助施工设备，节省劳力，提高工效。这种桩管的特点是在桩管上沿长度方向排列着若干个加料口，相邻两个加料口间的距离大致相同，加料口处有通过铰链与桩管连接的活门，其形状和加料口的形状相同，其曲率与桩管的曲率相同，活门和桩管的对应位置有锁定机构，活门封闭加料口之后，锁定机构可以将活门锁定。这种桩管的优点是施工中向桩管内投料方便，不论桩管上端上升多高，总能找到适当的加料口保证地面加料顺利进行，节省了很多辅助设备和劳力，大大提高了工作效率。这种桩管也可以用在其他的场合，本发明的申请人已经将该桩管申请了名称为“一种用于夯扩挤密桩施工的桩管”的实用新型专利，更详细的资料可参见该专利申请文件。
实施例。下面给出按本发明方法在不同土质施工的实例。由于施工的步骤均与上面所说的相同，不再重复叙述，以列表的形式给出有关的设计和施工数据。
表3夯扩桩施工实施例设计参数表。<
上述参数均按照建筑行业通用的方法进行计算。按本发明方法实际施工时有关参数列在下表。
表4夯扩桩施工实施例施工参数表。
上述实施例均达到设计要求。
权利要求
1.夯扩挤密桩复合地基施工方法，其特征在于，步骤①放预制桩尖，通过桩管对桩尖施加静压力；步骤②夯击桩尖跟管沉管，直到预定的深度；步骤③投料，桩体材料可以采用水泥混合土、水泥碎石土、水泥砖渣土、素混凝土等，经搅拌，控制含水量以混合料干硬性至可塑性为宜；步骤④拔管到预定高度，拔管的高度应等于或者小于管内投料高度；步骤⑤跟管夯扩到预定深度，跟管深度的计算方法为hd=hu-h，每次夯扩后，桩顶上升最大高度可以由下面公式计算，h=λc·d2/D2·H，式中d为桩管内径，λc为夯实系数，D为设计成桩直径，H为管内投料高度，h为管底上升最大高度，它等于拔管高度hu减去跟管深度hd；步骤⑥重复③④⑤步骤直至成桩。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，使用专用的桩管进行施工，此种用于夯扩桩施工的桩管，沿桩管长度方向排列着若干个加料口，相邻两个加料口间的距离大致相同，加料口处有通过铰链与桩管连接的活门，其形状和加料口的形状相同，其曲率与桩管曲率相同，活门和桩管的对应位置有锁定机构，活门封闭加料口之后，锁定机构可以将活门锁定。
3.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，在跟管夯扩工序，当混合料高于管底时夯扩时不跟管；当把混合料打出管口后再跟管夯扩。
全文摘要
夯扩挤密桩复合地基施工方法,其施工步骤是:①放预制桩尖,对桩尖施加静压力－②夯击桩尖跟管沉管－③投料－④拔管到预定高度－⑤跟管夯扩到预定深度－⑥重复③④⑤步骤直至成桩。使用本方法能形成串状葫芦形桩体,挤密桩间土形成复合地基。本方法具有节省施工机械,降低施工成本,提高工作效率,降低噪音和泥水污染,消纳渣土保持环境的优点。
文档编号E02D5/38GK1209489SQ9711523
公开日1999年3月3日 申请日期1997年8月22日 优先权日1997年8月22日
发明者刘焕存 申请人:中航勘察设计研究院