专利名称：人孔桩扩大头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及了一种建筑工程用的人孔桩扩大头。
背景技术：
在人孔桩的设计上，设计人员先计算出相应的承载力，根据承载力选定持力层。一般大承载力桩入中、微风化持力层，小承载力的桩入强风化以上持力层。根据持力层等计算出桩底面积、直径，然后确定外扩宽度。一般安全扩距在65cm以内(超过不同地质情况风险程度不同)。扣除两边外扩宽度，剩下的桩底直径便是上部桩芯直径。
而扩大头的设计一般有两种一是无护壁自然扩孔，坡度1∶3～4；另一种是有护壁，坡度1∶2～3左右。这两种扩法都有危险性和不足。地下情况是十分复杂的，岩体、土体有多变性、多样性，不同的施工方式最后结果都有所不同，这两种扩孔方法都有人员伤亡的记录。前者扩孔宽度有限，后者可适当扩宽一些，但也有限。因为桩越大，扩孔方量也越多，扩孔护壁节数越多，无论单节施工，还是扩大头整体施工时间均会较长。由于桩底地下渗水情况复杂，如果无渗透水，这种扩法安全问题不大。如果有渗水，渗水会在扩大头护壁外顶侧聚积而很难排泄；扩大头护壁施工时间越长，渗水越大越快，形成的水压会越大；而扩孔越宽，承水压、土压面会越大。而越往后扩时，扩孔及桩芯护壁遭破坏的可能性越大。造成桩、人俱毁的可能性极大。
在重视安全、关爱生命，设计要对安全负责的今天，真正懂施工的设计人员和现场施工人员已越来越小心。只要扩孔要超过70cm时就会担忧，要么将扩大头向下移动到中、微风化持力层中去，要么采用其它变通方案，以确保安全。
所以现今在人孔桩的设计和施工上面对着三难选择一是持力层位置，二是扩大头扩距，三是安全保证。
面对持力层的选择同等承载力，选择持力层越往上，承载力面越大，桩越短。如在残积层土中，采用现今的施工方法扩孔是十分有限的。桩径可能必须放大，其经济分析结果可能还不如将持力层往下选择。选择持力层越往下，承力面越小，桩越长，如持力层选在全风化或强风化层，由于桩太长，有的桩承载力又不是很大，为保证安全不得不放大桩径而浪费。有时承载力很大或对沉降要求很严，只得再往下入中、微风化持力层。承力面减到了最小，表面看这是最好，在我们看来却是最不利的。首先以中、微风层为持力层意味着要爆破。一旦要爆破，时间必定延误失控，这将加大开发(尤其大面积)的资金利息成本和减少提前回笼资金所能产生的效益，综合损失有的比桩本身的成本还高。其次是安全问题，桩越深越不安全。因桩底爆破原因所产生的伤亡在人孔桩比例是较高的。而有伤尤其是有死亡安全事故的工程，其工期更无法控制。再次是桩越深，对地下水抽排越大。中、微风层正是地下裂隙水通透存积层，入此层不仅是施工抽水量大，而且对水资源对社会财富是一种破坏或浪费。所以以中、微风化层为持力层是迫不得已的选择。
面对扩距选择大家知道，持力层一确定，扩大头面积和需扩直径便确定。故桩扩距小，桩芯直径便大，砼标号可降低。桩扩距变大，桩芯直径便减小，砼标号可提高，桩身便节省。如桩承载力偏大随之而来的就是扩大头施工的安全问题。有的水少、土质好，扩大头适度大一些也没关系。而有的水多、土软，别说扩50cm，就是30cm都很困难。同样是强风化层，有的地方好扩，有的地方极难扩，关键问题就是塌孔。
面对安全的选择安全可分为施工安全和以后的使用安全。只要设计人员高兴，桩底扩大头布得下，可选在岩、土层为持力层，扩距也可小可大，随心所欲。问题是施工怎么办？安全怎么办？遇上不老练机灵的工人，安全问题随时可能发生，工程还能继续吗！？为此设计上不得不为安全买单，造成桩的成本浪费。
综上所述桩入中、微风化层无论对社会还是建设方、施工方都是不利的，只能迫不得已时方为之。而桩不入中、微风化层，又可能因不能安全扩孔而加大桩径造成不应有的浪费。有的承载力小，变形要求不严的桩，因不宜在残积层上安全做扩大头而入强风化造成浪费。这些浪费的根本在于扩大头(尤其是大扩距或全风化、残积层等)安全施工的问题。
发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种新型的人孔桩扩大头，通过解决人孔桩扩大头的安全施工问题，从而改变人孔桩的设计理念以强风化层以上为持力层，桩芯只是施工的通道和传递承载力的构件，扩大头需要多大就能安全地扩多大。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的首先解决扩孔前的安全问题，此问题解决之后再进行扩孔施工。
本实用新型的人孔桩扩大头，其扩距小于等于2m，顶角小于等于60°，其特征在于扩大头部分的倾斜顶面包括与桩体混凝土护壁相连接的安全转扩节，转扩节底部支撑于固定支撑。
本实用新型沿扩大头的倾斜顶面圆周间隔设置有短预埋件，每根预埋件的一端埋在安全转扩节内，另一端沿扩大头开挖的顶面伸出安全转扩节。
本实用新型沿扩大头的一端预埋件虚设在安全转扩节中或内。
本实用新型在所述两个相邻的预埋件间设有软物封住扩大部的土体，并设置斜支压物支撑软物，斜支压物一端伸入扩大头端部土体，另一端被两个相邻的预埋件锁死。
本实用新型的在所述两个相邻的虚设预埋件间设有软物封住扩大部的土体，并设置斜支压物支撑软物，斜支压物一端伸入扩大头端部土体，另一端插入安全转扩节中两个虚设的相邻的预埋件处并锁死。
本实用新型的沿扩大头的倾斜顶面圆周间隔设置长预埋件，每根预埋件的一端埋设在安全转扩节内，另一端沿扩大头开挖的顶面伸入扩大头端部土体内。
本实用新型的人孔桩扩大头，可以强风化层以上为持力层，桩芯只是施工的通道和传递承载力的构件，扩大头需要多大就能安全地扩多大，从而实现缩小桩径、缩短桩长，减少桩施工时对自然(少挖土、少降水)的破坏和节约资源(减少了钢筋砼用量)、节省了桩的施工占用时间。
图1是本实用新型扩大头的剖面图。
图2是本图1所示扩大头的俯视图。
图3是本实用新型扩大头的另一种剖面图。
图4是图3所示扩大头的俯视图。
1，1′-安全转扩节，2-预埋传力件，3-固定支撑，4-活动支撑，5-钻孔预埋件，6-斜压硬支撑物。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型作进一步详细的描述。
如图1所示，首先分析安全不利因素和处理办法。
1、首先危害是地下水。
由于人孔桩扩大头为桩最低处，积聚渗水所产生的水压可能会较大，对此处水只能排泄，不可硬堵。
2、扩大头土软、土散易塌孔。
在全风化或残积土层中扩孔时，扩孔塌土的可能性极大，如果在这些不易扩孔的土层强行扩孔是不安全也是不太可行的。只有灌浆加固所扩土(包括有的易塌孔的强风化)层，用预埋件支撑扩大头土壁，做好渗水排泄孔，土层安全扩孔有保障才能实施。
3、桩身护壁可能下滑和扩大头顶与桩身护壁周围的土易塌落。
扩大头扩孔时桩身护壁被悬空，下滑的趋势是客观存在的。如果桩身护壁土被渗水软化或者形成水压，护壁可能下滑；而且护壁四周的土极有可能被挤下，造成塌孔。这样的后果使桩无法做扩大头，更不能奢想做大的扩大头了。在这里水是一定要排泄的，土也是一定要封堵的，不允许塌孔，所以在扩大头顶与桩身护壁相交处必须设置安全转扩节，上可封住土体塌落，下可用支撑顶住，防止护壁和土体下滑。
4、扩大头土体好坏、渗水量多少、扩距大小都对安全有不同影响。
如果扩距不大、土质又好、水又少或无水，所扩的扩大头边可不进行特殊处理。但扩大边土体的稳定在施工时是要处理的，所需的稳定力下部可传至扩大头底土层；而上部必须埋够力预埋件固定传递此力，确保扩大头扩好后边壁土稳定。
如果扩距大、土质不好、水多等不利因素单个构成或多个构成，则需高度重视安全。原则上在设置、施工安全转扩散节前，需沿扩大头边先钻孔、灌浆固土、同时插入如钢筋等预埋件。预埋件上埋入安全转扩节中，下可入扩大头底(也可不入，视具体情况定)。
5、扩大头扩孔前的水处理。
必须把扩大头内的水位尽量降低后放置一段时间再行扩孔施工。
怎样降水呢？最好用深桩降浅桩的水、扩干孔。无论怎样最后或过程中均会有水。所以降扩大头的水必须全面系统考虑。一般扩大头的水是采用桩自降水的办法，先挖一个直径约桩身到桩芯的孔，深高出扩大头底20～30cm左右，滤水、积水、降排水。选择做为最后降排水的桩桩径不宜偏大，扩大头应偏小，利于最后施工处理。
6、预埋件这是其它扩大头施工所没有的。其作用有二一是确保扩大头安全转扩节下面扩土时施工人员和扩大头土体安全，即使扩大头土体塌方也能迅速处理。二是为保证扩大头扩孔后支撑扩孔土壁上部有固定传力件(短预埋件)或全部传力件。
预埋件的长短取决于扩大头扩距大小、土质好坏、水量大小等因素。选择时必须充分考虑安全因素，确保有足够或过度的安全，也可长、短预埋件视情况交替使用。
预埋件的制作可以是钢筋、钢筋砼、铁丝砼、木料、竹料(甚至用安全转扩节)等，原则是安全、满足承力需要。
预埋件的埋设(长)预埋件原则上钻孔插埋、灌浆不灌浆视扩大头需要和情况确定。短预埋件可钻孔，也可挖土孔、或打插预埋；若用安全转扩节，可凿其外边土成孔传力、也可在其中成孔传力。视情况定。
7、安全转扩节和支撑。
a、目的是保证施工人员安全和扩大头扩孔承上启下。
桩护壁钢筋砼和安全转扩节被安全支撑而不许下滑，在扩大头安全转扩节下扩孔施工时，头和身体均在桩芯或安全转扩节内。即使安全转扩节下土塌孔，也不会直接击中操作者头或身，使施工人员人身安全有极大的保证。
安全转扩节上部与桩护壁相固接，其下部一是被支撑撑着不能下滑，二是固接埋入(长、短、实、虚)预埋件支撑、稳定扩大头下面土体。
这从根本上先解决了扩大头施工的安全问题。
b、区别原扩大头要么不做护壁(扩距较小)要么全做护壁(扩距偏大)。安全问题前面已分析过，都有安全问题，其实都扩不大。根本问题一是没能安全泄、排水，二是没有支撑。
表面上扩大头不做护壁利于泄、排水，同时却不利于壁土安全和稳定。扩大头做了护壁利于护壁上的土体安全和稳定，但不利于护壁下土体、桩身和扩大头本身护壁的安全。
而我们的安全转扩节既有这两种方式的优点，又回避了各自的不足。安全转扩节上面固接、支撑桩扩壁；里面护住了受剪切力最大、最易塌方、最危险的桩身和安全转扩节间的土体，下面通过预埋件解决了安全转扩节下部土体的稳定或稳定力的传递。
如果安全转扩节处的渗水较大，我们可在护壁外设一层透、滤水层，直接将渗水引到安全转换节下，这是其它施工方式不可想象的。这样扩、可轻松外扩1.5米，可解决人孔桩98％以上的安全扩孔问题。至于超大的桩，如仍需加扩，可设中间安全转扩节，加固上、下预埋件。
C、安全转扩节的构造要求。
根据桩径、桩扩大头尺寸、水、土体等情况定安全转扩节的高度、倾角、护壁配筋、砼标号等。
8、扩孔时扩大头边土体的施工处理。
施工前提——安全有充分保障才开扩(必须用临时支撑先撑好安全转扩节，水位降到扩大头底部位)施工分区——以两预埋件间的扩大头土壁进行分区，处理好一区再扩另一区。
单区域内施工——先挖出预埋件及周围的土，从上到下一次到位，用软物贴堵预埋件及其区域内的土体，用硬支压物支压软物，反绑锁在预埋件间。如果上端是短预埋件，则用斜支压物下端(安全)支撑在扩大头底端，上端则被两预埋件紧锁好。若是以安全转扩节为(虚)短预埋件，则用斜支压物下端(安全)支撑在扩大头底端，上端则插入安全转扩节(虚预埋件)处固定或紧锁好。
所用软物——必须防水、透气、透水、经济、够强度便于分片、组合的。如扎孔的雨布、土工布、钢丝密网等物。
所用(硬、斜)支压物——必须防水、经济、够强度、满足使用需要。如方木、钢筋、竹片、铪条等。
二、具体施工操作。
(一)、原则桩施工先全局后局部或个体，先浅桩后深桩，先难后易，先小后大。
(二)、重点降水尤为关键，尽量用系统的方法进行布局，深桩或降水井降水掩护、保护浅桩扩大头施工，同时做好扩孔前自身降、滤水。
(三)、要点——定位
1、扩大头预埋件或钻孔插埋件施工定位。
2、扩大头底边施工时定位。
为了调控偏差影响，我们会根据施工操作手控制水平对扩大边超扩3～5Cm。
(四)、具体施工分土质好、水少、扩距偏小和土质不太好、水多、扩距偏大两种施工方法。
A、施工要点(土质好、水少、扩距偏小)接手最后一节桩身土挖好，持力层通过验收，砼护壁由接手人施工开始(扩大头上砼护壁施工)1、吊垂线、定桩中心点位，中心点钉大铁钉。
2、降水井点在中心叫点与护壁间开挖，不得影响中心点位和安全转扩节施工。
3、用风镐或凿子凿到要求位置，通过中心点测量调整土壁，使之满足要求。
4、按要求绑扎钢筋或铁丝。
5、安放短预埋件要按标准。
6、支模，由于定位问题预埋部分可以土模先浇捣后再支模。
7、砼浇捣。
8、砼终凝有一定强度后挖滤水降水井至扩大底上20～30Cm开始降水。
扩大头
根据计算挖扩大头土，中心点挖至与安全转扩节扩大边内30Cm半径内不许再挖。通过挖其它边土至扩大头5～10Cm上作为操作与降水位。
1、根据土质、水及扩大头情况，先挖临时支撑位土并支撑好后，再挖土至扩大边到安全位置，顶土可至安全转扩节底位附近(差3～5Cm)。用临时支撑支撑。
2、在两短预埋件间竖向分区。凿出两预件、按两短预埋件下延线，凿其它余土且到位。
3、凿好后马上如用雨布在斜支压物的支压下封密，斜支压物下端要稳固(可埋入扩大头底边更深的洞孔内)，上端被两预埋件紧锁好。如此循环直到扩完。
4、安全上在凿前用临时支撑撑着安全转扩节，做完后据情况换成固定支撑确保安全。
5、若扩大头底边有水，扩好后产即用砼护好底或底边。
B、施工要点(土质不好、水较多、扩距偏大)开始(扩大头上砼护壁施工)1、垂线、定桩中心点位，中心点钉大铁钉。
2、降水井点在中心点与护壁间开挖，不得影响中心点位和护壁施工。
3、用风钻按预埋件插入的角度、长度、方位、间距等指标开始钻孔。单孔钻好后可视情况立即灌浆或压力灌浆，好后再插入预埋件。预埋件在扩大头上端入砼护壁的预埋长度宜控制在10～35Cm之间，下端在保证底边受力安全稳定的前堤下可入扩大头底(也可不入)。
4、用风镐或凿子凿土到要求位置，通过中心点测量调整土壁，使之满足要求。
5、按要求绑扎钢筋或铁丝。
6、支模、砼浇捣。
7、砼终凝有一定强度后在桩孔中心挖降水井至扩底上20～30Cm开始滤水、降水。
根据计算挖大头土，中心点挖至与安全转扩节扩大边内30Cm半径内不许再挖。通过挖其它边土至扩大头5～10Cm上作为操作与降水位。
1、根据土质、水及扩大头情况先挖临时支撑位土并支撑好后，再挖土扩大头边到安全位置，顶土可至上部安全转扩节底扩位附近(差3～5Cm)。
2、在两预埋件间竖向分区凿出两预埋件、从上到下凿其它余土到位。
3、凿好后马上用如雨布在支压物的支压下封密，支压物反绑锁在两预埋件之间。如此循环直到做完。
4、安全上在凿前用临时支撑物撑着安全转扩节，做完后据情况换成固定支撑确保安全。
5、若扩大头底边有水，扩好后立即用砼护好底或底边。
最后，无论以什么方式完成扩孔，均应尽快完成桩芯铪。
权利要求1.一种人孔桩扩大头，其扩距小于等于2m，顶角小于等于60°，其特征在于扩大头部分的倾斜顶面包括与桩体混凝土护壁相连接的安全转扩节，转扩节底部支撑于固定支撑。
2.如权利要求1所述的人孔桩扩大头，其特征在于沿扩大头的倾斜顶面圆周间隔设置有短预埋件，每根预埋件的一端埋在安全转扩节内，另一端沿扩大头开挖的顶面伸出安全转扩节。
3.如权利要求1所述的人孔桩扩大头，其特征在于沿扩大头的一端预埋件虚设在安全转扩节中或内。
4.如权利要求3所述的人孔桩扩大头，其特征在于在所述两个相邻的预埋件间设有软物封住扩大部的土体，并设置斜支压物支撑软物，斜支压物一端伸入扩大头端部土体，另一端被两个相邻的预埋件锁死。
5.如权利要求3所述的人孔桩扩大头，其特征在于在所述两个相邻的虚设预埋件间设有软物封住扩大部的土体，并设置斜支压物支撑软物，斜支压物一端伸入扩大头端部土体，另一端插入安全转扩节中两个虚设的相邻的预埋件处并锁死。
6.如权利要求1所述的人孔桩扩大头，其特征在于沿扩大头的倾斜顶面圆周间隔设置长预埋件，每根预埋件的一端埋设在安全转扩节内，另一端沿扩大头开挖的顶面伸入扩大头端部土体内。
专利摘要本实用新型涉及一种人孔桩扩大头，该扩大头的倾斜顶面包括与桩体护壁相连接的安全转扩节，转扩节底部被固定支撑。当设置长预埋件时，每根预埋件的一端埋在安全转扩节内，另一端沿扩大头开挖的顶面伸入扩大头端部土体内。当设置短预埋件时，每根预埋件的一端埋在安全转扩节内，另一端沿扩大头开挖的顶面伸出安全转扩节，在两个相邻的短预埋件间使用软物封住扩大头顶部的土体，并设置斜支压物支撑软物，斜支压物一端伸入扩大头端部土体，另一端被两个相邻的预埋件锁死。
文档编号E02D5/44GK2871648SQ20052012000
公开日2007年2月21日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年12月2日
发明者郑百翔 申请人:郑百翔