内压桩及其施工方法和装置与流程

本发明涉及内压桩及其施工方法和装置，属于桩基施工技术领域。

背景技术

空心桩是目前工程中广泛应用的一种桩，其沉桩方法主要有锤击法和静压法，静压法包括抱压法和顶压法，这两种方法都是把沉桩能量施加到空心桩外面(侧面或顶面)，可统称为外压式空心桩(简称外压桩)。对于工程中主要应用的抱压式、端承型空心桩，桩的承载力主要取决于施工阶段空心桩的竖向和环向的抗压能力。如抱压施工的端承型phc-ab400(95)管桩，终压力一般在3000kn左右，桩的极限承载力标准值一般在2500kn左右，而桩本身所能提供的极限承载力标准值超过3500kn，就是说至少还有40％～60％甚至更大的潜能有待挖掘。

技术实现要素：

为此，本发明提供了内压桩及其施工方法和装置。

内压空心桩(简称内压桩)，其特征就是在沉桩过程中，利用置于预制空心桩中空内的内压杆把部分或全部沉桩能量通过内压杆传递给桩靴，达到比现有的外压桩对桩端持力层的更强挤密、更高桩端承载力的效果的桩，其特征还在于，包括：(1)预制空心桩及桩靴；(2)作为工具使用的带内压杆的专用送桩器；(3)内压杆置于空心桩中空内、顶到桩靴上。

所述的专用送桩器，为a型送桩器或b型送桩器。

所述的a型送桩器，参照附图1，其优选构成如下：

1.主要部件包括同轴的内压杆(1)、外管(3)、上环板(5)和动力头(6)；

2.内压杆(1)可以是整根的，也可以是多段的；内压杆(1)下段置于空心桩(8)内；内压杆(1)上段置于外管(3)内；

3.内压杆(1)下端顶在空心桩(8)下面的桩靴(9)上，内压杆(1)上端顶在动力头(6)下；

4.外管(3)内径大于内压杆(1)外径；

5.上环板(5)焊在外管(13)上端，内径同外管(3)内径，外径大于外管(3)外径；

6可给内压杆(1)加压的动力头(6)与上环板(5)可用螺栓(7)连接。

所述的b型送桩器，参照附图2，其优选构成如下：

1.主要部件包括同轴的内压杆(11)、压板(12)、外管(13)；

2.内压杆(11)可以是整根的，也可以是多段的；内压杆(11)下段置于空心桩(18)内；

3.内压杆(11)下端顶在空心桩(18)下面的桩靴(19)上，内压杆(11)上端顶在压板(12)下；

4.压板(12)外径同外管(3)，可与内压杆(11)焊接。

所述的桩靴，除可采用现有桩靴外，还可采用附图2所示的a型桩靴，其特征是：内径大于空心桩内径的套管(15)焊在空心桩下端板(14)下面，其内部有能放进套管(15)内的顶钢板(16)及其下面的满灌套管(15)的上段为柱体、下段为倒锥体的混凝土块体(17)，且顶钢板(16)和混凝土块体(17)与套管(15)可沿竖向相对滑动。

还可以采用b型桩靴，其特征是：没有混凝土块体(17)的a型桩靴。

所述的内压桩的施工方法一，采用a型送桩器和现有桩靴，优选步骤如下：

1.将下端有桩靴(9)的空心桩(8)对准桩点后，沉空心桩(8)；

2.达到预定的初始沉桩目标后，将a型送桩器座在空心桩(8)上，内压杆(1)穿入空心桩(8)空心内、下端顶在桩靴(9)上；

3.通过a型送桩器再沉空心桩(8)，用动力头(6)将部分或全部沉桩能量通过内压杆(1)传递给桩靴(9)，达到预定的最终沉桩目标为止；可用动力头(6)调节内压杆(1)传递的能量占沉桩总能量的比例。

4.提出a型送桩器，结束。

所述的内压桩的施工方法二，采用b型送桩器和a型桩靴，优选步骤如下：

1.将下端有a型桩靴的空心桩(18)对准桩点后，沉空心桩(18)；

2.达到预定的初始沉桩目标后，将b型送桩器座在空心桩(18)上，内压杆(11)穿入空心桩(18)空心内、下端顶在a型桩靴上；

3.通过b型送桩器再沉空心桩(18)，将部分沉桩能量通过内压杆(11)传递给a型桩靴，其余沉桩能量通过空心桩(18)传递给a型桩靴和桩端土，达到预定的最终沉桩目标为止；

4.提出b型送桩器，结束。

所述的内压桩的施工方法三，采用b型送桩器和b型桩靴，优选步骤如下：

1.桩点上放干硬性混凝土，将下端有b型桩靴的空心桩(18)对准桩点、压在干硬性混凝土上，然后沉空心桩(18)；

2.达到预定的初始沉桩目标后，将b型送桩器座在空心桩(18)上，内压杆(11)穿入空心桩(18)空心内、下端顶在b型桩靴上；

3.通过b型送桩器再沉空心桩(18)，将部分沉桩能量通过内压杆(11)传递给b型桩靴(11)，其余沉桩能量通过空心桩(18)传递给b型桩靴和桩端土，达到预定的最终沉桩目标为止；

4.提出b型送桩器，结束。

方法三中的干硬性混凝土，起到a型桩靴中的混凝土块体(17)的作用。

上述施工方法中，均可根据需要，先对桩孔土体做弱化处理，利于沉桩；均可根据需要，对空心桩进行灌芯，进一步提高桩身的承载能力；均可根据需要，在内压杆穿入空心桩前，向空心桩空心底部灌注封底砂浆。

不同的送桩器与不同的桩靴，可组合出多种施工方法，都是利用置于空心预制桩的空心里面的内压杆来提高沉桩能量，原理与本发明都是一样的，都在本发明的保护范围内。

附图说明

附图1为a型送桩器示意图，其中示出的空心桩(8)、桩靴(9)只为方便表述；附图2为b型送桩器，其中示出的空心桩(18)及其下端板(14)、桩靴(19)只为方便表述。

有益效果

本发明提供的内压桩及其施工方法和装置，包括两种送桩器、三种施工方法，主要是通过置于预制空心桩空心内的内压杆，把部分或全部沉桩能量通过内压杆传递给桩靴，达到比现有的外压桩对桩端持力层的更强挤密、更高桩端承载力的效果；其中空心桩给内压杆提供侧向约束，提高内压杆的抗压能力。

具体实施方式中的静压管桩，是空心桩的一种，按现有的外压桩技术施工，终压力一般只能达到3000kn左右，桩的极限承载力标准值一般在2500kn左右；而按照本发明提供的内压桩及其施工方法和装置施工出来的内压桩，终压力可达到5000kn以上，其中近一半是由内压杆传递给桩靴的；桩的极限承载力标准值可超过4500kn，提高了约80％，而成本的增加不超过20％。如果不用内压杆，仅管桩是承受不了5000kn的终压力的。

因此说，本发明提供的内压桩及其施工方法和装置，具有良好的技术、经济和社会效益。

具体实施方式

场地土自上而下的土层情况：约1m厚的杂填土，约5m厚软塑-可塑状态的粉质粘土，约2m厚稍密、中密状态的细砂、中砂，约2m厚的全风化泥岩，约1m厚的强风化泥岩，以下为中风化泥岩。

设计采用内压桩，桩为phc-ab400(95)-12预应力混凝土管桩，送深1m，桩端进入中风化泥岩约2m，桩的极限承载力标准值为4500kn。

采用600型抱压式静压桩机施工，桩机上配有24m高桅杆。

专用送桩器为a型送桩器：内压杆(1)采用d180*50无缝钢管，外管(3)采用d402*30无缝钢管，长5m；三个内环板(2)，外径336mm，厚30mm；下端板内径185mm，厚30mm；上端板外径550mm，厚30mm；以上材质均为q345材质；动力头(6)为液压油缸，用桩机上的液压站供油，与桩机上的压桩动力头之间的下压力之比约为1：2。

桩靴为与管桩同心的厚、薄两个q345材质的圆钢板焊接而成，厚钢板直径250mm，厚20mm；薄钢板直径380mm，厚3mm。厚钢板焊在薄钢板下面，薄钢板焊在空心桩下端板下面。

初始沉桩目标：压桩力2000kn，最终沉桩目标：压桩力5000kn。

施工步骤如下：

1.用搅拌头搅动桩孔土体，搅动深度约11m；

2.管桩与桩靴焊好、对准桩点后，开始静压沉管桩，达到初始沉桩目标后暂停，沉桩深度约10.5m；

3.将a型送桩器吊入钳口，座在管桩上，内压杆(1)穿入管桩空心、下端顶在桩靴上；

4.钳口抱住并下压a型送桩器的外管(3)，同时用动力头(6)给内压杆(1)加压，达到最终沉桩目标为止。

5.吊出a型送桩器，一根内压桩施工结束。

其它装置和施工方法的具体实施方式与此类同，不再赘述。