一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构的制作方法

1.本实用新型关联桩基施工技术领域，更具体地，涉及一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构。


背景技术：

2.桩基施工技术领域，预制桩正是基础装配化施工的重要环节。相较于传统灌注桩，预制桩以其具有单桩承载能力高、设计选用范围广、对持力层起伏变化大的地质条件适应性强、单桩承载力造价便宜，成桩长度不受施工机械的限制、集约化程度高等优点，现已广泛应用于我国铁路公路的路基结构当中。
3.然而，以预应力混凝土管桩为例，既有研究表明预制管桩在作为摩擦桩使用时，若桩身长度小于20m时，其桩身承载力仅能发挥混凝土材料所能提供的承载力的50％甚至更低，材料的利用率低造成了极大的浪费。与此同时，对于多节预制桩的接桩问题，目前大多采用电焊连接，接桩处易因人为原因出现焊缝开裂等现象，对于基桩的竖向承载力和水平稳定性能都存在着不利影响。除此之外，目前广泛采用的劲性搅拌桩，水泥掺入量、水泥土搅拌的均匀程度和施工机具等都严重影响着成桩桩身的强度，大量的水泥土搅拌桩抽芯检测表明，试件强度随深度增加而减小，尤其是桩端附近的水泥土强度甚低。基于此，本实用新型提出一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，采用灌浆材料可提升桩身强度，扩引孔协配孔底钢筋笼可嵌岩成桩，整桩承载力得到大幅提升。


技术实现要素：

4.为了解决上述存在的技术问题，本实用新型提供了一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，主要为了开发一种单桩承载力高、结构简单，可扩展应用于各类异形预制桩的植入施工的扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构。
5.为实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：
6.一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，包括深入岩土层的扩引孔，所述扩引孔内设有复合桩，所述复合桩包括预制桩和灌浆材料桩，所述预制桩设有封底钢板，所述预制桩长度短于复合桩长度，所述灌浆材料桩由灌注灌浆材料充溢挤密预制桩与引孔间的环状间隙，形成预制桩悬浮于充盈灌浆材料中的复合桩。
7.本实用新型的进一步技术：
8.优选的，所述的预制桩直径与复合桩直径的比值分布在 0.30～0.88，所述预制桩和外部灌浆材料桩芯桩长度比分布在 0.25～0.9。
9.优选的，在坚硬土层和强风化岩层中，嵌岩深度不低于50cm，在中风化以上坚硬岩层中，嵌岩深度不低于30cm。
10.优选的，预制桩采用预制管桩、预制实心桩、预制方桩、预制x 形桩、预制y形桩、预制h形桩、钢管桩、型钢桩或钢板桩。
11.本实用新型的有益效果：
12.预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，上部荷载及抗弯主要由预制桩承担，下部荷载可由灌浆材料桩将其扩散至桩端和桩周土体中，抗弯性能符合桥梁基桩下部弯拉应力很小的荷载传递特征。此外，预制桩植入振动锤激振排浆挤土效应，一方面浆液流动度、密度和密实度显著提高，复合桩结构桩身强度得到保障，另一方面浆液挤压桩周土体，桩土界面的岩土性质得到优化，基桩侧摩阻力显著提升。
附图说明
13.图1为本实用新型的复合桩结构应用于桥梁墩台桩基础示意图；
14.图1中，1、外芯灌浆材料桩；2、预制桩；4、封底钢板。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
16.如附图1所示的一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，包括深入岩土层的扩引孔，所述扩引孔内设有复合桩，所述复合桩预制桩2和灌浆材料桩1，所述预制桩2设有封底钢板4，所述预制桩长度短于复合桩长度,所述外部灌浆材料桩1由所述灌浆材料桩由灌注灌浆材料充溢挤密预制桩与引孔间的环状间隙，形成预制桩悬浮于充盈灌浆材料中的复合桩。桩端穿越强风化、中等风化岩等坚硬岩土层成桩时，同时施工进度较赶的情况下，尤其适合采用此扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构。
17.本实用新型提出的一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构应用于桥梁墩台桩基础(附图1)，由于墩台基础荷载较大，且存在基桩稳定问题，复合桩结构的正截面尺寸相对偏大。例如，预制管桩直径800mm，扩引孔直径可以大于1000mm，以满足桥梁墩台基础的荷载水平与荷载性质；根据桥梁墩台场址，扩引孔穿越全(强)风化凝灰岩进入中等风化岩或坚硬岩层中形成嵌岩桩，确保桩端进入持力层的深度；适当增加预制桩悬浮深度，形成上部悬浮预制桩，下部素灌浆材料的变截面复合桩。
18.本实用新型提出的一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构应用于桩板式无土路基，解决了该工程建造周期紧张，路基填土土源匮乏，且路基征地困难等一系列问题。中等直径扩引孔预制桩半悬浮，即成为桩柱一体化协同承载结构。例如，预制管桩直径500mm，扩引孔直径可以大于700mm，扩引孔的正截面尺寸增大，解决了桩柱系统稳定问题。桩柱一体化施工，根据单节预制桩基准长度上限值设置悬浮深度，可装配化施工，同时解决了接桩工艺带来的进度延误和质量隐患。
19.预制桩2沉至设计标高后，采用振动锤激振使灌浆材料更加均匀密实，最后通过调整定位装置的上部定位孔和中部限位钢箍精准定位，可确保预制桩2不会出现上浮现象。直至灌浆材料初凝成桩。
20.扩引孔所成复合桩的截面模数(预制桩直径与复合桩直径的比值)分布在0.30～0.88范围内，所述预制桩和外部灌浆材料桩芯桩长度比分布在0.25～0.9范围内，所述预制桩的悬浮深度不超过现有预制单节桩的最大长度。
21.所述复合桩结构的嵌岩深度可根据实际场地工况而有所变化，针对桩端落在坚硬土层和强风化岩层中，嵌岩深度不低于50cm，针对桩端落在中风化以上坚硬岩层中，嵌岩深度不低于30cm。
22.所述灌浆材料，其掺量为10％～12％，水胶比0.3～0.33，截锥流动度(30min)≥280mm，自由膨胀率为2～5％(24h)，自由沁水率(24h) 为0％，毛细沁水率≤0.1％，28d抗压强度≥35mpa。
23.所述复合桩结构可扩引孔穿越强风化、中风化岩等坚硬岩土层成为嵌岩桩，针对杂填土、卵石土、圆砾土等较硬岩土层中的成桩也同样适用。
24.预制桩可根据工况采用预制管桩、预制实心桩、预制方桩、预制 x形桩、预制y形桩、预制h形桩、钢管桩、型钢桩、钢板桩等桩型。
25.以上所述仅是本实用新型公开的一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，其特征在于：包括深入岩土层的扩引孔，所述扩引孔内设有复合桩，所述复合桩包括预制桩和灌浆材料桩，所述预制桩设有封底钢板，所述预制桩长度短于复合桩长度，所述灌浆材料桩由灌注灌浆材料充溢挤密预制桩与引孔间的环状间隙，形成预制桩悬浮于充盈灌浆材料中的复合桩。2.根据权利要求1中所述的一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，其特征在于：所述的预制桩直径与复合桩直径的比值分布在0.30～0.88，所述预制桩和外部灌浆材料桩芯桩长度比分布在0.25～0.9。3.根据权利要求1中所述的一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，其特征在于：在坚硬土层和强风化岩层中，嵌岩深度不低于50cm，在中风化以上坚硬岩层中，嵌岩深度不低于30cm。4.根据权利要求1中所述的一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，其特征在于：预制桩采用预制管桩、预制实心桩、预制方桩、预制x形桩、预制y形桩、预制h形桩、钢管桩、型钢桩或钢板桩。

技术总结
本实用新型公开了一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，包括深入岩土层的扩引孔，所述扩引孔内设有复合桩，所述复合桩包括预制桩和灌浆材料桩，所述预制桩设有封底钢板，所述预制桩长度短于复合桩长度，所述灌浆材料桩由灌注灌浆材料充溢挤密预制桩与引孔间的环状间隙，形成预制桩悬浮于充盈灌浆材料中的复合桩。预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，上部荷载主要由预制桩承担，下部荷载可由灌浆材料桩将其扩散至桩端和桩周土体中，此外桩端预埋钢筋笼，不仅提升了嵌岩复合桩桩端材料强度，也为上部荷载的轴向传递提供了保证。也为上部荷载的轴向传递提供了保证。也为上部荷载的轴向传递提供了保证。


技术研发人员：赵宇 席进 张浩 朱玉 邵虎 江磊 王伟 陈亮 李浩浩 于浩然
受保护的技术使用者：安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司
技术研发日：2022.02.14
技术公布日：2022/8/11