专利名称：一种空芯人工挖孔灌注桩及其施工方法
技术领域：
本发明专利涉及一种灌注混凝土桩，特别涉及一种空芯人工挖孔灌注桩，以及灌注桩的施工方法。
背景技术：
本专利申请日前，市场上公开及使用的人工挖孔灌注桩，分前后两个工序。前工序是挖孔护壁；其操作步骤为将井孔外径挖至1100mm；高度约1000mm，然后支模板浇筑砼，使形成外径为圆柱形、内径为截头圆锥形的砼护壁圈(其上口径一般应满足800mm的设计桩径)。待上圈拆模后再往下分段开挖、支模、浇筑砼，直至终孔达到桩端持力层，其护壁砼的结构形式见图一。后工序是成桩。验孔之后放入钢筋笼，然后浇筑砼并振捣成桩。传统人工挖孔灌注桩的构造见图二。由于其工艺特点，需要人工井下作业及安全措施所必须设置的砼护壁圈，使桩的砼用量较大，砼强度不能充分发挥。本发明的目的是提供一种空芯的新型桩体结构和新的成桩工艺方法。
发明内容本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种可以节省用砼量、减轻桩的自重、提高桩的承载力的空芯人工挖孔灌注桩，以及它的施工方法。
本发明是通过以下措施来实现的本发明的空芯人工挖孔灌注桩，包括由若干桩节连接而成的砼制桩圈，桩圈为空芯形；桩圈的圈壁内嵌有若干钢筋制成的主筋。
本发明的空芯人工挖孔灌注桩，一种方案是，所述的每根主筋由若干段钢筋连接而成，主筋的外侧捆扎有螺旋形的螺旋箍筋。
本发明的空芯人工挖孔灌注桩，另一种方案是，每一主筋的外侧有一由若干节中空管连接而成的预埋管，预埋管的外侧捆扎有螺旋形的螺旋箍筋。
本发明的空芯人工挖孔灌注桩，可以根据灌注桩的承载力大小或地质情况，在桩圈下部连接有砼制素砼桩圈和底节，素砼桩圈为空芯形，素砼桩圈的圈壁内没有主筋，底节为实芯形。
本发明的空芯人工挖孔灌注桩，为了方便对主筋进行拉张，所述主筋的上、下端分别有一用于拉张的锚具、锚头。
本发明的空芯人工挖孔灌注桩，为了防止桩圈下坠和提高摩擦阻力，桩圈外表面设置有伸出桩圈外表的扩大肢。
本发明的空芯人工挖孔灌注桩，为了使主筋和预埋管粘接为一体，预埋管的内部注有水泥砂浆或水泥浆。
本发明的空芯人工挖孔灌注桩，所述的桩圈的外形可以为圆形、椭圆形或多边形，桩圈的内腔可以为圆形、椭圆形或多边形。
上述空芯人工挖孔灌注桩的一种施工方法，包括以下步骤，①桩孔挖至设计直径和高度；②安装主筋和底模板，将主筋上端与上节桩圈内的主筋连接，主筋的下端插入底模板的预留孔中；③在主筋外侧捆绑螺旋箍筋；④支内模板，浇筑砼并振捣，保养后拆模；⑤按上述方法进行下一圈施工。
上述空芯人工挖孔灌注桩的另一种施工方法，包括以下步骤①桩孔挖至设计直径和高度；②安装预埋管和底模板，将预埋管的上端插入上节桩圈的预埋管的接口中，预埋管的下端插入底模板的预留孔中；③在预埋管外侧捆绑螺旋箍筋；④支内模板，浇筑砼并振捣，保养后拆模；⑤按上述方法进行下一圈施工；⑥当达到钢筋设计深度时，先挖好下节桩孔，将主筋插入预埋管的孔内。
本发明的思路是充分利用护壁砼圈。通过对护壁砼厚度和强度的适当调整，使护壁砼圈除了在施工阶段起到安全保障作用外，当终孔以后，将护壁砼圈转变为承重结构，解决钢筋笼的设置问题，这是本发明的技术关键。
本发明的主要构造说明空芯人工挖孔灌注桩包括由顶圈、带螺旋钢筋的桩圈和底节，以及素砼桩圈。在桩圈的圈壁内没有预埋有塑料管或钢管制成的预埋管，预埋管的内径应大于设计主筋的外径5～8mm，一端应带插接头。主筋为钢筋制成，一般为6-8根，直径16-20mm，可全长配置或部分配置，穿过预埋管下端锚固在某一桩圈下面或直通到桩的底节。螺旋箍筋一般为直径6mm的钢筋，环绕并捆扎在预埋管上，间距大约为200mm。在每段桩圈的下部可以有结合凸缘，桩圈的外表面可设置伸出其外表面的扩大肢，可根据土质设置，起到防止桩圈下坠和提高摩擦阻力的作用。当主筋通过张拉，用锚具固定在顶圈上端时，就成为无粘结后张拉预应力人工挖孔空芯灌注桩。通过设在主筋底部的注浆孔可进行压力注浆，在张拉条件下注浆时，就成为有粘结后张拉预应力人工挖孔空芯灌注桩。在非张拉条件下注浆时，就成为有粘结非预应力人工挖孔空芯灌注桩。
本项发明的优点1.节省砼。由于桩是空芯的，比常规人工挖孔灌注桩可节省大量的砼。
2.桩的承载力大大提高。在基桩设计上，普通人工挖孔灌注桩护壁砼圈的竖向承载力和摩擦力是不考虑的，它只起到一个临时支护作用，一但桩身砼浇筑完毕其使命也就完成了。因此单桩承载力只按设计桩径的桩周和桩端面积来计算。空芯桩以桩圈周长和桩圈全端面计算承载力，在减少砼总量条件下，单桩承载力反而显著提高。如外径为1200mm，壁厚为200mm的空芯桩与直径800mm(护壁砼圈平均厚150mm)的普通人工挖孔灌注桩相比，在节省34％的砼情况下，桩周长从原来2512mm增加到3768mm，增加了50％。桩端面积从0.5m2提高到1.13m2，增加了126％。如果再结合扩底、扩径、扩肢等措施，单桩承载力可进一步的提高。
3.空芯桩大大减少了桩的自重，有利于单桩承载力的提高。
4.可解决大荷载条件下桩的静载荷试验问题。由于大直径桩的设计承载力都比较高，传统的试桩方法必须要设置锚桩、费时费力，如采用孔底静载荷试验方法，因桩孔深度大，传力杆的布设也较麻烦。本发明专利，可以方便地利用桩圈反力进行桩底静载荷试验(同时可测出桩侧摩阻力)，省时、省力、方便快捷。
图1为现有技术的灌注桩护壁砼的结构示意2为现有技术的灌注桩的结构示意3为本发明的一种实施例的结构示意4为图3实施例的桩圈的施工结构示意5为本发明的空芯桩进行桩底静载荷试验时的结构示意6为本发明的另一种实施例的结构示意中，1顶圈；2桩圈；3素砼桩圈；4底圈；5预埋管；6主筋；7螺旋箍筋；8锚具；9锚头；10扩大肢；11底模板，12内模板；13注浆孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作具体的说明。
实施例1如图3所示，本实施例以标准节为例，桩圈2的内径为800mm；空芯桩圈2的壁厚可设计为200mm；设计桩圈2的外径1200mm；桩圈2的单节长度为1000mm-1200mm。砼强度等级为C30。
本发明按以下工艺步骤实现其技术方案1.桩孔挖至设计直径和高度，检查各部尺寸；2.安装6-8根预埋管5和底模板11，将预埋管5的上端插入上节桩圈的预埋管5的接口中。(当采用张拉法固定主筋6时，预埋管6的接头处应涂抹密封胶，以防止地下水位渗入孔内，腐蚀钢筋。)预埋管6的下端插入底模板11的预留孔中，应保持预埋管5处于垂直状态；如图4所示。
3预埋管5安装完毕后，捆绑螺旋箍筋74.支内模板12，浇筑砼并振捣。上圈砼浇筑24小时后可拆模，进行下一圈施工；5.当达到钢筋设计孔深时，先挖好下节桩孔，将主筋6插入预埋管5的孔内，在主筋6下端安装好主筋下端的锚头9(当采用有粘结灌浆工艺时，应设置注浆孔13)。然后再安装模板浇筑砼。(素桩圈3无安装预埋管6和捆绑螺旋箍筋7的工序，其他工序同上。)6.桩达到持力层孔深后应进行封底，圈底4封底砼的高度不应小于设计桩径或按设计图纸要求进行。
7.可以根据不同的情况，分别进行如下操作①将锚具固定在顶圈上端，对主筋进行张拉，，就成为无粘结后张拉预应力人工挖孔空芯灌注桩。②通过设在主筋6底部的注浆孔13可进行压力注浆，在张拉条件下注浆时，就成为有粘结后张拉预应力人工挖孔空芯灌注桩；在非张拉条件下注浆时，就成为有粘结非预应力人工挖孔空芯灌注桩。对钢筋6的张拉、锚固或灌浆，应在桩圈砼全部达到设计强度后进行。
实施例2本发明的结构也可以如图6所示，桩圈2的内径为800mm；空芯桩圈2的壁厚可设计为200mm；设计桩圈2的外径1200mm；桩圈2的单节长度为1000mm-1200mm。砼强度等级为C30。
其具体结构和施工方法如下1.桩孔挖至设计直径和高度，检查各部尺寸；2.安装6-8根主筋6和底模板，通过螺纹连接套将主筋6的上端与上节桩圈的主筋6连接在一起，或者通过焊接将主筋与上节桩圈内的主筋焊接为一起，主筋6的下端插入底模板的预留孔中，应保持主筋6处于垂直状态；3主筋6安装完毕后，捆绑螺旋箍筋74.支内模板，浇筑砼并振捣。上圈砼浇筑24小时后可拆模，进行下一圈施工；5.当主筋6达到设计要求后，根据需要，继续施工没有主筋的空芯素桩圈3和实芯的底圈4。
权利要求
1.一种空芯人工挖孔灌注桩，包括由若干桩节连接而成的砼制桩圈(2)，桩圈(2)为空芯形；其特征在于桩圈(2)的圈壁内嵌有若干钢筋制成的主筋(6)。
2.根据权利要求1所述的空芯人工挖孔灌注桩，其特征在于所述的每根主筋(6)由若干段钢筋连接而成，主筋(6)的外侧捆扎有螺旋形的螺旋箍筋(7)。
3.根据权利要求1所述的空芯人工挖孔灌注桩，其特征在于每一主筋(6)的外侧有一由若干节中空管连接而成的预埋管(5)，预埋管(5)的外侧捆扎有螺旋形的螺旋箍筋(7)。
4.根据权利要求1、2或3任一项所述的空芯人工挖孔灌注桩，其特征在于所述的桩圈(2)下部连接有砼制素砼桩圈(3)和底节(4)，素砼桩圈为空芯形，素砼桩圈的圈壁内没有主筋，底节(4)为实芯形。
5.根据权利要求3所述的空芯人工挖孔灌注桩，其特征在于所述主筋(6)的上、下端分别有一用于拉张的锚具(8)、锚头(9)。
6.根据权利要求1所述的空芯人工挖孔灌注桩，其特征在于桩圈(2)外表面设置有伸出桩圈外表的扩大肢(10)。
7.根据权利要求1所述的空芯人工挖孔灌注桩，其特征在于预埋管(5)的内部注有水泥砂浆或水泥浆。
8.根据权利要求1所述的空芯人工挖孔灌注桩，其特征在于所述的桩圈(2)的外形为圆形、椭圆形或多边形，桩圈(2)的内腔为圆形、椭圆形或多边形。
9.一种权利要求2所述的空芯人工挖孔灌注桩的施工方法，其特征在于包括以下步骤，①桩孔挖至设计直径和高度；②安装主筋(6)和底模板，将主筋上端与上节桩圈内的主筋连接，主筋的下端插入底模板(11)的预留孔中；③在主筋(6)外侧捆绑螺旋箍筋(7)；④支内模板，浇筑砼并振捣，保养后拆模；⑤按上述方法进行下一圈施工。
10.一种权利要求3所述的空芯人工挖孔灌注桩的施工方法，其特征在于包括以下步骤，①桩孔挖至设计直径和高度；②安装预埋管(5)和底模板(11)，将预埋管的上端插入上节桩圈的预埋管的接口中，预埋管的下端插入底模板(11)的预留孔中；③在预埋管(5)外侧捆绑螺旋箍筋(7)；④支内模板(12)，浇筑砼并振捣，保养后拆模；⑤按上述方法进行下一圈施工；⑥当达到钢筋设计深度时，先挖好下节桩孔，将主筋(6)插入预埋管(5)的孔内。
全文摘要
本发明涉及一种灌注混凝土桩，特别涉及一种空芯人工挖孔灌注桩，以及灌注桩的施工方法。本发明的空芯人工挖孔灌注桩，包括由若干桩节连接而成的砼制桩圈，桩圈为空芯形；桩圈的圈壁内嵌有若干钢筋制成的主筋。其施工方法，包括以下步骤，桩孔挖至设计直径和高度；安装主筋和底模板，将主筋上端与上节桩圈内的主筋连接，主筋的下端插入底模板的预留孔中；在主筋外侧捆绑螺旋箍筋；支内模板，浇筑砼并振捣，保养后拆模；按上述方法进行下一圈施工。本发明的有益效果是，节省砼，桩的承载力大大提高，减少了桩的自重，并可以解决大荷载条件下桩的静载荷试验问题。
文档编号E02D5/34GK1598166SQ20041002454
公开日2005年3月23日 申请日期2004年8月10日 优先权日2004年8月10日
发明者周广泉, 沈昌培, 裴智, 韩民 申请人:山东省机械施工公司