水泥土复合预制螺纹桩及其成桩方法与流程

本发明涉及岩土工程领域，具体涉及一种水泥土复合预制螺纹桩及其成桩方法。

背景技术：

复合桩是近年来岩土领域提出一种新的桩型，解决了传统桩型的地层局限性、工艺落后、工程造价高等诸多问题。其做法为，先施工水泥土外桩，水泥土外桩施工后的一定时间内施工芯桩，形成外部柔性、内部刚性的复合桩。水泥土外桩的施工方法常采用高压旋喷、水泥搅拌或者搅拌旋喷等，在成桩后采用沉入、钻孔或锤击等方法将芯桩插入，形成复合桩。尽管复合桩的类型及施工方法种类诸多，但大多桩型受地层的差异性、水泥土的凝结时间、芯桩成桩工艺的影响施工难度较大，施工质量及工期不易保证。经过大量工程实践及试验数据分析如下：

1.当芯桩采用钢筋混凝土灌注桩时，成桩方法常为沉管灌注桩法。若在水泥土桩初凝前施工芯桩：桩身混凝土浇筑完成后，提拔套管的同时，受混凝土自重影响，芯桩会产生扩大变形(“大肚桩”)，增加混凝土用量。若在水泥土外桩终凝后施工芯桩：受地层差异性影响，在较厚的砂层中形成的水泥土桩强度较高，沉管钻进难度大，群桩作业时对后桩施工的影响较大，对施工质量及工期控制不利。

2.当芯桩采用普通预制桩时，沉桩方法有振动沉入、锤击、静压等。若施工时间在水泥土桩成桩后即刻进行，因水泥土较软，芯桩下沉过程垂直度无法保证，因桩身光滑，与水泥土之间的结合力不高；若施工时间在水泥土桩初凝后终凝前进行，下沉的同时，部分水泥土会从孔口挤出，无法对桩身产生有效的挤密作用且凝固过程桩身收缩较大；若芯桩在水泥土终凝后施工，则面临下沉难度大的问题，当水泥土桩达到一定强度后，芯桩下沉过程会对水泥土桩造成破坏，产生桩体裂缝或断桩情况。同时若采用振动沉入或锤击法沉桩，则存在振动、噪音等污染环境问题。

综上所述，现有技术中存在以下问题：现有的复合桩桩身强度及承载力低。

技术实现要素：

本发明提供一种水泥土复合预制螺纹桩及其成桩方法，以解决现有的复合桩桩身强度及承载力低的问题。

为此，本发明提出一种水泥土复合预制螺纹桩，所述水泥土复合预制螺纹桩包括：水泥土桩和设置在所述水泥土桩内的预制螺纹桩；所述预制螺纹桩在所述水泥土桩成桩后，通过钻机置入所述水泥土桩内。

进一步地，所述预制螺纹桩包括：桩身、以及缠绕在所述桩身外的螺牙，所述预制螺纹桩的底部为锥状，所述桩身的横截面为等截面。

进一步地，所述桩身的横截面为方形、圆形或其他多边形。

进一步地，所述预制螺纹桩是钢筋混凝土或钢材。

进一步地，所述预制螺纹桩是预应力、非预应力、或预应力与非预应力复式配筋的并沿桩身间隔设置所述螺牙。

进一步地，所述预制螺纹桩全螺纹桩或半螺纹桩，内部为空心或实心的。

进一步地，所述桩身的直径是等直径或变直径。

本发明还提出一种水泥土复合预制螺纹桩成桩方法，包括以下步骤：

步骤a：先形成水泥土桩；

步骤b：采用钻机将预制螺纹桩置入水泥土桩内，形成水泥土复合预制螺纹桩。

进一步地，水泥土桩成桩工艺包含搅拌、喷射、搅拌喷射、预搅拌后灌注、和/或置换工艺。

进一步地，通过扩径或扩底形成所述水泥土桩。

通过预制螺纹桩在置入过程中对水泥土桩产生的挤密作用，本发明增强预制螺纹桩周土及水泥土的侧限作用，提升预制螺纹桩的桩侧摩阻力，从而形成具有更高竖向抗压、抗拔及水平承载力的水泥土复合预制螺纹桩。该方法可实现水泥土桩和预制螺纹桩的流水施工，提高复合桩施工质量及施工效率；既解决了沉桩困难的问题，同时避免了振动和噪音的环境污染。

附图说明

图1为本发明的水泥土复合预制螺纹桩成桩方法中水泥土桩时的示意图；

图2为本发明的水泥土复合预制螺纹桩成桩方法中水泥土桩置入预制螺纹桩时的示意图；

图3为本发明的水泥土复合预制螺纹桩成桩方法中预制螺纹桩置入至设计深度时的示意图；

图4为本发明的水泥土复合预制螺纹桩成桩方法中复合桩成桩时的示意图；

图5为本发明的水泥土复合预制螺纹桩成桩方法中复合桩成桩时的示意图，其中，水泥土桩进行了扩径或扩底。

附图标号说明：

11-水泥土桩；2-预制螺纹桩；3-水泥土桩扩径

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明提出一种水泥土复合预制螺纹桩，所述水泥土复合预制螺纹桩包括：水泥土桩1和设置在所述水泥土桩内的预制螺纹桩2；所述预制螺纹桩2在所述水泥土桩成桩1后，通过钻机置入所述水泥土桩1内(预制螺纹桩2被钻机旋入水泥土桩1内)。通过预制螺纹桩在置入过程中对水泥土桩产生的挤密作用，增强预制螺纹桩周土及水泥土的侧限作用，提升预制螺纹桩的桩侧摩阻力，从而形成具有更高竖向抗压、抗拔及水平承载力的水泥土复合预制螺纹桩。该方法可实现水泥土桩和预制螺纹桩的流水施工，提高复合桩施工质量及施工效率；既解决了沉桩困难的问题，同时避免了振动和噪音的环境污染。

进一步地，所述预制螺纹桩包括：桩身、以及缠绕在所述桩身外的螺牙，如图2所示，所述预制螺纹桩的底部为锥状，便于置入所述水泥土桩1内，所述桩身的横截面为等截面，便于制作，便于安装。

进一步地，所述桩身的横截面为方形、圆形或其他多边形，例如为三角形，以便适合各种地形。

进一步地，所述预制螺纹桩是钢筋混凝土或钢材，便于制作，强度高。

进一步地，所述预制螺纹桩是预应力、非预应力、或预应力与非预应力复式配筋的并沿桩身间隔设置所述螺牙，增加了芯桩与水泥土桩的结合强度。

进一步地，所述预制螺纹桩全螺纹桩或半螺纹桩，内部为空心或实心的，预制螺纹桩可以为螺杆桩，以适应实际需要。

进一步地，所述桩身的直径是等直径或变直径，以适应各种地形。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明还提出一种水泥土复合预制螺纹桩成桩方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：先形成水泥土桩1；

步骤b：采用钻机将预制螺纹桩2置入水泥土桩内1，形成水泥土复合预制螺纹桩。预制螺纹桩在水泥土桩成桩后，采用大功率钻机进行施工，增加了预制螺纹桩的施工窗口时间，可与水泥土桩流水施工，施工效率高。

进一步地，水泥土桩成桩工艺包含搅拌、喷射、搅拌喷射、预搅拌后灌注、和/或置换工艺。这样，可以提高水泥土桩的质量和强度以及与预制螺纹桩2的结合。

进一步地，如图5所示，通过扩径或扩底形成所述水泥土桩，形成，水泥土桩扩径3或扩底，以增加水泥土桩的强度，适应实际需要。

本发明的具体工作过程例如为：

(1)桩位测放：按照设计桩位，采用传统测量仪器或高精度自动定位测量技术进行桩位测量及定位。

(2)水泥土桩作业：采用水泥土桩施工机械，先进行成孔作业，达到设计直径及深度后，开始进行水泥土桩1成桩作业，通过水泥浆液与土体的充分混合形成直径较大的水泥土桩1，根据实际需要水泥土桩也可施工为变径桩体，形成水泥土桩扩径3、或扩底。

(3)预制螺纹桩作业：待水泥土桩1施工完成后，钻机就位，将预制螺纹桩2对位至水泥土桩中心，调整垂直度，通过启动大功率钻机，将预制螺纹桩2置入至设计深度，即形成水泥土复合预制螺纹桩。预制螺纹桩可以为螺杆桩，采用大功率旋转钻机将螺杆桩旋入水泥土桩内，形成螺杆复合桩。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。