一种丁形扩体桩、复合地基及其施工方法

本发明属于桩基础，具体涉及一种丁形扩体桩、复合地基及其施工方法。

背景技术：

1、随着我国基础设施建设发展速度加快、建设规模也不断增大，桩基础以其优异的工程性能广泛应用于各领域的基础工程中。

2、传统的桩基础通常采用预制桩，预制桩桩体可以在施工现场或工厂预制，然后运至桩位处，再经锤击、振动等方式设置就位，此类沉桩过程往往会对桩身造成损伤，导致接头处断桩，缺乏足够的安全性与可靠性；且作为一种挤土桩，会对周围土体的产生扰动，引起已压入桩的上浮、偏移和翘曲等问题；其次，受限于施工设备，预制桩不能穿透硬夹层，往往使得桩长过短，持力层不理想。

3、此外，灌注混凝土桩也是工程实践中常用的一种成桩方式，但灌注混凝土桩自身凝结硬化需要一定的时间，往往受限于现场的施工条件，使得桩体整体生产时间较长，不适合流水线施工，导致生产成本增加。

4、随着我国在高质量发展道路上不断前进，在承载能力，抗震性能方面也对桩基础提出了更为严格的要求，而且传统桩基础由于其施工工艺与承载性能的缺陷，无法应用于湿陷性的填土地基、软土地基等软弱地基之中。

5、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种丁形扩体桩、复合地基及其施工方法，以解决预制桩沉桩困难、对周围土体产生扰动、不能穿透硬夹层等问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种丁形扩体桩，由芯桩以及包围在芯桩外侧的扩体组成，所述芯桩的深度不低于扩体的深度，所述扩体包括上扩体、下扩体，所述上扩体的直径大于下扩体。

4、优选的，所述芯桩为预制桩，所述扩体为灌注扩体。

5、优选的，所述上扩体的直径为芯桩外径的1.5～2.5倍，所述上扩体长度为芯桩外径的5～10倍。

6、优选的，所述上扩体的长度不小于2m。

7、优选的，所述扩体的材料选自细石混凝土、水泥土混合料或水泥-膨润土浆液；所述芯桩选自预应力混凝土薄壁管桩、预应力混凝土方桩、空心方桩或预应力混凝土变径管桩。

8、本发明还提供一种复合地基，由丁形扩体桩、桩间土以及垫层组成，所述丁形扩体桩选自任一上述的丁形扩体桩。

9、优选的，所述垫层为砂石料垫层或加筋水泥土垫层，所述垫层的厚度为300～500mm。

10、优选的，所述垫层为加筋水泥土垫层，所述垫层的筋体材料为钢板网双层结构，其中保护层厚度不小于80mm。

11、本发明还提供一种复合地基的施工方法，包括如下步骤：

12、步骤一、在桩位处使用具有张开孔径功能的钻头以及长螺旋钻杆取土成孔，形成丁字形桩孔；

13、步骤二、将扩体材料灌注到丁字形桩孔中；

14、步骤三、扩体材料灌注完成后，将芯桩压入丁字形桩孔的设计深度；

15、步骤四、扩体材料养护完成后，进行垫层施工，垫层为砂石料垫层或加筋水泥土垫层。

16、优选的，垫层为加筋水泥土垫层时，水泥土采用夯实法施工，且抗压强度不小于3mpa。

17、与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果如下：

18、(1)解决了预制桩穿越硬土层困难问题，设计条件与施工设备条件相同时，压桩力终压值降低30％～60％，锤击数减少50％～90％，压桩力或锤击数的降低，减少了对预制桩的损伤，相对提高了预制桩桩身承载力，同时扩体也提高了预制桩承载力；

19、(2)上部扩体增加了桩的水平抗力，减小了地震荷载或其他水平荷载作用下的桩基的水平位移，提高了桩基抗震性能；

20、(3)当基础持力层为软土，预制桩设计间距相同时，通过增加上部扩体直径，可有效增加桩的荷载承担，减少作用在桩间土的荷载，消除软土地基增强体桩的上刺入变形，消除上部负摩阻力，降低基础或道路路基沉降量；

21、(4)芯桩采用预制桩，对具有湿陷性的填土地基或黄土地基，预制桩施工具有一定的挤密作用，可全部或部分消除湿陷性，降低地基浸水产生过大沉降破坏的风险；

22、(5)路基工程中，垫层中加筋体材料的拉应力明显降低，可节省加筋体材料工程造价；

23、(6)采用长螺旋取土后植桩工艺，减少了预制桩挤土效应，降低了对相邻桩施工的影响，保证预制桩复合地基工程施工质量。

技术特征：

1.一种丁形扩体桩，其特征在于，由芯桩以及包围在芯桩外侧的扩体组成，所述芯桩的深度不低于扩体的深度，所述扩体包括上扩体、下扩体，所述上扩体的直径大于下扩体。

2.根据权利要求1所述的一种丁形扩体桩，其特征在于，所述芯桩为预制桩，所述扩体为灌注扩体。

3.根据权利要求1所述的一种丁形扩体桩，其特征在于，所述上扩体的直径为芯桩外径的1.5～2.5倍，所述上扩体长度为芯桩外径的5～10倍。

4.根据权利要求1或3所述的一种丁形扩体桩，其特征在于，所述上扩体的长度不小于2m。

5.根据权利要求1～3任一所述的一种丁形扩体桩，其特征在于，所述扩体的材料选自细石混凝土、水泥土混合料或水泥-膨润土浆液；所述芯桩选自预应力混凝土薄壁管桩、预应力混凝土方桩、空心方桩或预应力混凝土变径管桩。

6.一种复合地基，其特征在于，由丁形扩体桩、桩间土以及垫层组成，所述丁形扩体桩选自权利要求1～5任一所述的丁形扩体桩。

7.根据权利要求6所述的一种复合地基，其特征在于，所述垫层为砂石料垫层或加筋水泥土垫层，所述垫层的厚度为300～500mm。

8.根据权利要求7所述的一种复合地基，其特征在于，所述垫层为加筋水泥土垫层，所述垫层的筋体材料为钢板网双层结构，其中保护层厚度不小于80mm。

9.如权利要求6～8任一所述的一种复合地基的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的一种复合地基的施工方法，其特征在于，垫层为加筋水泥土垫层时，水泥土采用夯实法施工，且抗压强度不小于3mpa。

技术总结
本发明提供一种丁形扩体桩、复合地基及其施工方法，涉及土木工程技术领域，所述复合地基由丁形扩体桩、桩间土以及垫层组成，所述丁形扩体桩由芯桩以及包围在芯桩外侧的扩体组成，所述芯桩的深度不低于扩体的深度，所述扩体包括上扩体、下扩体，所述上扩体的直径大于下扩体，所述芯桩为预制桩，所述扩体为灌注扩体，所述垫层为砂石料垫层或加筋水泥土垫层。本发明提供的丁形扩体桩，解决了预制桩穿越硬土层困难的问题，压桩力终压值可降低30％～60％，锤击数可减少50％～90％，并减少了对预制桩的损伤，提高了单桩承载力。

技术研发人员：周同和,高伟,张浩,李晴,郑华民,侯思强,宋进京
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11