一种抗压抗拔变直径钢筋笼扩底桩的制作方法

本发明涉及一种抗压又抗拔变直径钢筋笼扩底桩，尤其是桩基中的骨架——扩张变直径钢筋笼及其扩体的桩基，主要用于建筑基础桩。

背景技术：

作为建筑基础桩在建筑施工是起着基础的作用，按照基础的受力原理大致可分为摩擦桩和承载桩。

1、摩擦桩，系利用地层与基桩的摩擦力来承载构造物并可分为压力桩及拉力桩，大致用于地层无坚硬之承载层或承载层较深。

2、端承桩，系使基桩坐落于承载层上(岩盘上)使可以承载构造物。

工程技术的不断发展，新型钢桩和钢筋混凝土桩在工程建设中用途越来越广泛。而不同的桩型特点亦有不同。

按承载性状分类，摩擦型桩，摩擦桩--荷载绝大部分由桩周围土的摩擦力承担，而桩端阻力可以忽略不计。

端承摩擦桩--荷载主要由桩身摩擦力承担的桩。

端承型桩，端承桩--荷载绝大部分由桩尖支承力来承担，而桩侧阻力可以忽略不计。

摩擦端承桩--荷载主要由桩端阻力承担的桩。

按施工方法分法：预制桩，通过打桩机将预制的钢筋混凝土桩打入地下。优点是材料省，强度高，适用于较高要求的建筑，缺点是施工难度高，受机械数量限制施工时间长。

灌注桩，首先在施工场地上钻孔，当达到所需深度后将钢筋放入浇灌混凝土。优点是施工难度低，尤其是人工挖孔桩，可以不受机械数量的限制，所有桩基同时进行施工，大大节省时间，缺点是承载力低，费材料。

灌注桩包括:旋挖桩、钻孔灌桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩。

另外，成孔方式有:人工挖孔、机械挖孔(正循环回转法、反循环回转法、螺旋钻机成孔法、潜水钻机成孔法等)。

按桩的设置效应分类，非挤土桩:如钻(冲或挖)孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩，因设置过程中清除孔中土体，桩周土不受排挤作用，并可能向桩孔内移动，使土的抗剪强度降低，桩侧摩阻力有所减小。部分挤土桩:冲击成孔灌注桩、h型钢桩、开口钢管桩和开口预应力混凝土管桩等。在桩的设置过程中对桩周土体稍有排挤作用，但土的强度荷变形性质变化不大。

挤土桩:实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩等在锤击和振动贯入过程中都要将桩位处的土体大量排挤开，使土体结构严重扰动破坏，对土的强度及变形性质影响较大。

按桩的形成方法分类，打入桩:使用机械将预制的混凝土桩、木桩、钢板桩打入土层中，将土层挤密，从而达到加固地基的目的。

灌注桩:采用水下混凝土灌注，形成端承桩或摩擦桩，从而达到加固地基的目的。

常用的是机械成孔桩与灌注桩、沉管灌注桩、钢筋混凝土桩、预制桩、预力混凝土桩、钢桩、搅拌桩，实心与空心桩等。现有的联结桩的方法有钢板钢筋角钢焊接、法兰盘加螺栓联结，硫磺胶泥锚固以及机械联结(插入楔块、销钉联结等)。

混凝土灌注桩按施工方法可分为①振动沉管灌注桩，指钢套管旋入冲抓成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩，预压孔打入灌注桩钻扩孔混凝土灌注桩。

②弗朗克桩，弗兰克桩砂土等应用，桩身直径30-60cm长10-24m，管心锤重25-50kn，落距3-5m，单桩承载1500kn，旋转钢管下沉成孔的灌注桩，钢管底部装有淬火的钢齿，沉入岩层，直径可达1.5米。钢管用法兰盘联结。施工步骤是先将钢制的钢筋混凝土传力杆打入土中0.5-1m，拨出钢传力管，灌注桩混凝土或砂将，再将一根预制的预应力钢筋泮桩打入孔中，承载力高于普通桩。

③钢套管旋入冲抓成孔灌注桩④泥浆护壁成孔灌注桩⑤预压孔打入灌注桩⑥预压孔打入混凝土桩⑦钻扩孔混凝土灌注桩的应用也极广泛。

cn2017103161244一种锚杆或桩基用变直径钢筋笼及应用是本申请人就变径钢筋笼的结构已经作了限定，包括如何释放钢筋笼扩大变径需要的专门结构，因为变径在地下钻孔内要进行稳定可靠的释放，然而利用变径钢筋笼的结构仍可以提供一种抗压又抗拔变直径钢筋笼扩底桩即具有扩大头底桩的结构是本申请的内容。

技术实现要素：

本发明目的是，提出一种抗压抗拔变直径钢筋笼扩底桩即变直径钢筋笼构成的桩底部扩大头的桩，具有变直径钢筋笼骨架的扩大头桩底，利用变径钢筋笼、即利用钢筋笼结构，使变直径钢筋笼释放并成为一个扩大的钢筋笼骨架制备桩的扩大头的基础，应用于所有扩体桩的头部的扩大头制备，与扩体桩上部的桩体尽可能组成一体，克服现有桩基固承载能力和整体性差的不足，且降低成本。

本发明的技术方案是：一种抗压抗拔变直径钢筋笼扩底桩，由变直径钢筋笼骨架的扩大头桩底，桩身连接固定(联结)桩底，桩身的直径低于扩大头桩底的桩身。

进一步，桩底变直径钢筋笼在与传统灌注桩钢筋笼或钢桩衔接安装时，桩身与扩大头桩底变直径钢筋笼的钢筋或钢桩连接方式为铆接、销钉、焊接或法兰连接方式。

进一步，扩大头桩底为变直径钢筋笼骨架的传统灌注桩，桩身为灌注桩、预制桩、钢结构桩，扩大头桩底上端连接桩身，桩底为扩大头基础，增强其抗压、抗拔能力；在桩身超长时，亦可于桩身上均匀分布一个及以上的变直径钢筋笼，形成两个以上的扩大段。

所述变直径钢筋笼扩底桩中，扩大头桩底的变直径钢筋笼主筋与桩身主筋包括但不限于各种规格等级数量的钢筋、钢绞线、钢丝绳。

扩大头桩底的变直径钢筋笼与桩身的钢柱、型钢或钢筋笼固定连接并整体为混凝土结构。扩大头桩底的基础桩。

所述变直径钢筋笼扩底桩，在其制孔扩孔的桩孔中安放带有变直径钢筋笼，用灌注混凝土、水泥浆、水泥砂浆及投石注浆等各类凝固材料浇注。

所述变直径钢筋笼扩底桩根据具体工程的使用要求，依据本发明的变直径原理，亦可以形成多种立体形状特征的可变直径钢筋笼扩底桩，包括/但不限于圆柱体、多边形(圆内切线)柱体、圆台体、锥体(含圆锥体和多边形锥体)、梯形柱体、球形、竹节形柱体等等；本发明可根据具体工程的使用性能要求，依据本发明的变直径原理，对超大直径的桩基变直径钢筋笼，亦可以形成双层/或多层(笼中套笼)为特征的可变直径钢筋笼扩底桩；在桩身超长时，亦可于桩身上均匀分布一个及以上的变直径钢筋笼，形成两个以上的扩大段。

有益效果，本发明利用扩大头扩底桩和一般直径的桩身联结组合固定，桩中的底部骨架是扩张变直径钢筋笼及其扩体桩基，用于建筑基础桩成倍增加桩的承受力，以较低的成本和常用的施工方法获得本申请的结构。适用范围包括但不限于抗浮、抗拔、抗拉、抗压等各类桩型；应用领域包括但不限于各类建筑工程、护坡及地质灾害等范畴。本发明方案组合利用变径钢筋笼箍筋能形成有足够摩擦力的拉力或抗力传递的扩大头桩基，整个桩的一体性好，大头桩基的混凝土钢筋笼骨架用于建筑核桩基及抗拉。加快工程进度的装置与应用技术。可充分发挥各桩体的水平荷载承载性能，并且端底扩大，有利于桩底注浆挤扩；桩底(头部)扩大头性状稳定，荷截力大。本发明尤其是用于桩底为灌注桩的结构:旋挖桩、钻孔灌桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩等等。桩身的范围则更宽：包括灌注桩、预制成型桩，尤其是钢结构的桩。

附图说明

图1a是本发明的桩的纵剖结构示意图，图1b为图1a中aa即桩身结构剖面结构示意图，图1c为图1a中bb即桩底结构剖面结构示意图；

图2a是本发明的桩的纵剖结构示意图，图2b为图2a中aa即桩身结构剖面结构示意图，图2c为图2a中bb即桩底结构剖面结构示意图；

图3a是本发明的桩的纵剖结构示意图，图3b为图3a中aa即桩身结构剖面结构示意图，图3c为图3a中bb即桩底结构剖面结构示意图；

图4a是本发明的桩的纵剖结构示意图，图4b为图4a中aa即桩身结构剖面结构示意图，图4c为图4a中bb即桩底结构剖面结构示意图；

图5a是本发明的桩的纵剖结构示意图，图5b为图5a中aa即桩身结构剖面结构示意图，图5c为图5a中bb即桩底结构剖面结构示意图；

图6a是本发明的桩的纵剖结构示意图，图6b为图6a中aa即桩身结构剖面结构示意图，图6c为图6a中bb即桩底结构剖面结构示意图。

具体实施方式

如图所示，混凝土1、主筋2、螺旋箍筋3、变直径螺旋箍筋4、轴向杆5、承压板6、变直径钢筋笼竖筋7、活络机构或钢筋笼释放机构8、动力弹簧9、螺母10、导向帽11。焊接结构12、预制桩(预制筒桩)13、预制桩(预制方桩)14、法兰或焊接连接结构15、钢桩(钢筒桩)16、钢格构17。

本申请人的扩大头桩底采用变大直径的钢筋笼可以参考背景技术的引用，其结构一般包括中央的轴向杆(也可以不设此杆)、圆环或环板和若干钢筋(竖筋)、若干筋条、圈状固定器用于活络固定竖筋，圆环或环板与轴向杆垂直，若干竖筋的一端在圆环或环板上均匀固定，每根竖筋的另一端或中部均连接一根筋条的一端，若干竖筋环绕轴向杆，筋条的另一端接到圈状固定器，圈状固定器在轴向杆或桩基杆上固定或滑动；本申请的变直径钢筋笼骨架的扩大头浇注混凝土等构成的桩，扩大头桩底与桩身的若干钢筋(竖筋)连接，焊接或法兰连接方式最为常用，铆接、销钉连接桩底与桩身的钢筋亦可以采用，其中桩底与桩身的主体均为钢筋上浇注混凝土1、包括浇注在主筋(竖筋)2和钢筋笼的螺旋箍筋3上；扩大头桩底的变直径钢筋笼先行浇注，所述变直径钢筋笼包括主筋2、螺旋箍筋3、变直径螺旋箍筋4、轴向杆5、承压板6、变直径钢筋笼竖筋7，轴向杆5在变直径钢筋笼的下端通过螺母10与导向帽11固定。

桩身可以是预制结构或钢筒桩、异形桩等。

本申请人的变直径钢筋笼的释放后增大的结构采用弹性的筋条(参考本申请人在先申请)，弹性的筋条的另一端接到圈状固定器，圈状固定器在轴向杆或桩基杆上固定或滑动。即图中活络机构或钢筋笼释放机构8、动力弹簧9可以指具有弹性的筋条。

变直径钢筋笼骨架的扩大头构成的桩，扩大头桩底与桩身连接，其中桩身为混凝土1浇注主筋2和螺旋箍筋3；扩大头桩底变直径钢筋笼，所述变直径钢筋笼主筋2、螺旋箍筋3、变直径螺旋箍筋4、轴向杆5、承压板6、变直径钢筋笼竖筋7，轴向杆5在变直径钢筋笼的下端通过螺母10与导向帽11固定。扩大头桩底与桩身连接方式是，桩底与桩身主筋是一体化的。混凝土1、浇注2桩底桩身为一根桩，桩底与桩身的纵截面均为矩形，也可以是锥台形，桩底桩身也可以均为方柱形。

图2中桩底与桩身主筋是焊接结构12；

图3中桩身采用预制桩(预制筒桩，尤其是钢筒桩)13；

图4中桩身采用预制桩(预制方桩尤其是钢筒桩)14；

图5中桩身与桩底的连接由法兰(钢筋或钢筒固定焊接在法兰上)或焊接连接结构15连接钢桩(钢筒桩)16；

图6中桩身与桩底的连接钢格构17。

综上，所述抗压抗拔变直径钢筋笼扩底桩，变直径钢筋笼在与传统灌注桩钢筋笼或其他传统桩衔接安装时，传统灌注桩钢筋笼主筋数量规格不受限制；其衔接方式包括但不限于铆接、焊接、或其它一体化等各种方式。

本发明的变直径钢筋笼扩底桩，是各种传统灌注桩、预制桩、钢结构桩及其他传统桩的改进，只要在桩底扩底端衔接安装变直径钢筋笼，使桩的底部形成扩大头基础，增强其抗压、抗拔能力；所述变直径钢筋笼扩底桩，由变直径钢筋笼骨架的扩大头桩底，桩底上端连接(联结)直径低于扩大头桩底的桩身；

所述变直径钢筋笼扩底桩中，变直径钢筋笼在与受拉受压主筋包括但不限于各种规格等级数量的钢筋、钢绞线、钢丝绳、结合形成扩体锚桩整体；进一步,与各种规格的钢柱、型钢或不变径钢筋笼混凝土结构(柱/或桩)的承压基础，形成扩体桩基整体。

所述变直径钢筋笼扩底桩中，在其制孔扩孔的桩孔中安放带有变直径钢筋笼，可适当选用灌注混凝土、水泥浆、水泥砂浆及投石注浆等各类凝固材料。

本发明的施工工艺和施工方法

(一)施工工艺及流程

(二)成孔工艺

1、根据桩基设计要求，场地地层和设备性能情况，采用机械钻孔施工。

2、定位、放样、埋护筒

工程开工前先对本工程的四周外围轴线进行定位放样，并在轴线外围四周中设置好龙门板桩，同时把标高水准点引至固定的建筑物或构筑物上，同时根据设计施工图对各桩位进行定位测量，放出桩孔灰线，挖孔后埋设护筒，护筒就位用十字交叉法定位。护筒直径等于设计直径加5cm，护筒埋设后均进行复核，使护筒中心点与桩位中心点偏差不大于20mm，确保在护筒埋设稍有偏差时，保证钻头能正确就位，并能顺利提钻。并应保证护筒垂直，护筒与孔壁之间用粘土回填夯实，以防地面水流入护筒下移塌孔。

3、施工技术要求：

①成孔时钻机定位准确、水平、稳固，钻机转盘中心、钻架中心与护筒中心应为三点垂直线上，其允许偏差不大于20mm，钻机定位后，钻头中心对准护筒中心点，慢速钻孔，待穿过硬土层或不均匀土层后方可正常钻进，钻孔时应严格控制钻进速度，避免造成埋钻，加接钻杆时应先停止钻进，将钻具稍提离孔底，待泥浆循环几分钟，然后停泵加接钻杆。成孔施工应一次不断地完成，不得无故停钻，成孔至设计深度后，先进行初步清孔，然后会同工程有关各方对成孔各项要求进行验收，确认符合要求后，方可进行下道工序施工，在施工过程中应做好施工原始记录。

②泥浆与护壁。

③高压旋喷扩孔、机械扩孔：

钻孔达到设计标高后，更换钻头，进行底部高压旋喷扩孔或机械扩孔，高压喷射扩孔可采用水或水泥浆。采用水泥浆液扩孔工艺时，应至少上下往返扩孔两遍；采用水扩孔工艺时，最后还应采用水泥浆液扩孔一遍。

④清孔：当钻进达到设计标高时，将钻头提离孔底150-200mm，开动泥浆泵进行正循环清孔，孔底沉渣不超过50mm，如孔底沉渣无法外排，达不到设计要求，就用捞沙筒捞渣，清孔时间不少于30分钟。孔底沉渣不超过50mm。清孔后，孔内应保护水位高度，并应在30分钟内灌注混凝土，若超过30分钟，要重新清孔达到要求后才能进行灌注砼。

⑤桩孔验收：桩孔终孔后，先按设计要求自检，然后再请甲方或监理代表对终孔深度、孔底沉渣、泥浆性能指标等进行验收，验收合格后，填表做好签证工作。

⑥各机台施工人员必须认真填写钻孔钻进中原始记录表，详细记录各孔的进尺情况，地层变化及施工时的其它特殊情况。

(三)成桩工艺

灌注成桩是机械成孔灌注桩的关键环节，该项工序的好坏关系到工程的优劣，必须严谨对待，认真仔细地做好每道工序工作。

1、①底端装备有变直径钢筋笼的钢筋笼、②安放底端装备有变直径钢筋笼的钢格或钢管、③安放底端装备有变直径钢筋笼的预制桩三种桩的组装与吊放

a、三种桩必须有出厂合格证，应按规格、型号分层叠置在平实的地面上，堆放层数根据具体情况确定，但不应超过三层，自检合格并报监理工程师审批。

b、三种桩与变直径钢筋笼连接详见节点图。

c、三种桩的吊放与定位：根据桩的长度，用吊车吊卸安放，(水下砼钢筋保护层厚度50mm)保证桩垂直度，避免触碰孔壁导致塌孔，孔位采用十字交叉法复验定位。

d、桩的搭接：双人或三人对称施焊，同一方向施焊。接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。焊缝应连续、饱满；焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续吊放，冷却时间不宜少于8min；严禁采用水冷却或焊好即放。

2、下灌注导管：

(1)导管在使用前检验好水密性试验，不合格的接头不准使用。保证导管在填充水下混凝土中不漏水，不漏浆，确保桩的质量。

(2)根据孔深配制好相应的导管节数，保证安装时一次性到位。

(3)下放导管时，位置保证正确，卡口旋紧。

(4)导管底与孔底保证有30cm左右的空隙，防止导管进入沉淀中，混凝土无法涌出管外。另避免离孔底太高，使第一斗灌注混凝土无法埋住导管口或导管埋深太少，泥浆重新涌入导管内形成夹泥，影响成桩质量。

(5)使用快速接头灌注导管，导管下入管内长度，离孔底间距一般控制在500mm左右，下入孔内的导管每根都要认真仔细检查，使导管连接牢固顺直，接口严密不漏浆。

3、打开钢筋笼：

变直径钢筋笼安装到设计标高后，控制好垂直度(孔斜率≤1.0％)，然后用机械卷扬机拔出变直径钢筋笼开关销子，中间禁止停顿，确保钢筋笼一次性打开。然后准备二次清孔。

4、二次清孔：

二次清孔方法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉渣。清孔标准是孔深达到设计要求，孔底泥浆密度≤1.15，复测沉渣厚度在100mm以内，此时清孔就算完成，方可浇筑混凝土。

5、水下灌注混凝土、水泥浆、水泥砂浆：

成孔准备工作全部完成后，即可开始灌注，保证初灌埋管为1.5左右，在砼下沉的强压下，将孔底的少量沉渣往四周溢出。孔口可大量返出泥浆，说明初灌成功，然后可按工序进行连续灌注作业。

本发明实施例不是为了限制保护范围，在本领域技术人员的经验和理解的前提下，本发明的应用是以权利要求的内容为保护范围。