全夯式多頭擴底灌注樁的施工方法
2023-06-01 12:48:16 1
專利名稱：全夯式多頭擴底灌注樁的施工方法
技術領域：
本發明涉及樁基的施工方法，尤其是涉及一種全夯式多頭擴底灌注樁的施工方法。
背景技術：
在樁基施工技術中，普通夯擴樁是一種擠土型混凝土灌注樁。普通夯擴樁在一定程度上發揮了沉管類混凝土灌注樁的施工方便、操作簡單、造價低、對地質條件適應性強、 設備簡單、工期短的優勢，並進行了一些改良，即在夯擴成形時，在樁端形成擴大頭，從而提高了單樁承載力，同時夯擴樁還藉助內夯管和柴油吊錘的重量加壓成樁。與沉管類混凝土灌注樁相比，普通夯擴樁提高了樁身灌注的質量，減少了樁身縮頸的弊端。但普通夯擴樁仍存在遇淤泥和淤泥質土層(特別是承壓水層)時，成樁困難、沒有完成解決施工時產生斷樁、 離析、吊腳等質量通病的問題。由於上述原因及夯擊力等多因素的限制，造成單樁承載力仍停留在較低的水平上。因此，普通夯擴樁是第一代夯擴類樁基施工工藝技術。「全夯式擴底灌注樁」則是在普通夯擴樁的基礎上發展起來的第二代夯擴類樁基施工工藝技術。它充分發揮了沉管類灌注樁和普通夯擴樁的優勢。與普通夯擴樁相比，全夯式擴底灌注樁採用了電動吊錘，從成孔、樁端擴大頭到樁身成型全過程均採取夯壓成型新工藝，不但產生了良好的振密樁端土和樁周土的振密擠土效應，而且對外管的混凝土產生了擠出效應，從而達到了提高單樁承載力的目標，基本上消除了斷樁、離析、吊腳等質量通病。它把普通夯擴樁的發展向前大大地邁出了一大步。但由於受樁管口徑等因素的影響，特別是常遇到相對較硬的持力層埋置較深或樁端阻力於樁側摩助力之和無法與樁身抗壓強度相匹配時，樁的承載力尚有較大的發展空間。同時，全夯式擴底灌注樁在鋼筋籠的安裝方面也不能滿足新規範標準《建築樁基技術規範》JGJ94-2008的規定。端承樁、抗拔樁的鋼筋籠應插入樁端擴大頭的通常配筋要求。施工中易發生撞籠、扭籠和墩籠，有時會發生鋼筋籠標高失控的現象，造成工程樁頂部主筋重接的尷尬局面。
發明內容
本發明的目的在於提供一種單樁承載力更高、工程造價更經濟的全夯式多頭擴底灌注樁的施工方法，即在全夯式擴底灌注樁的基礎上發明的第三代夯擴類樁基施工工藝技術。本發明的目的是這樣實現的
一種全夯式多頭擴底灌注樁的施工方法，特徵是
1、施工組織設計對設計文件和工程地質勘察資料進行深入研究，按設計文件的工程樁單樁承載力要求、持力層的規定、技術特點和獨特的施工藝程序編寫施工組織設計；
2、根據工程樁的國家標準、規範的規定和本發明的技術特點，對多頭擴大頭的構造、 持力層和結構進行施工設計，提出了全夯式多頭擴底灌注樁的具體技術參數和施工工藝程序；3、按國家標準和規範要求進行工程樁試樁
(1)按設計要求進行工程樁試施工；
(2)對施工中的具體實施步驟和參數，要重視多節擴大頭有變化的參數分析研究，並做好記錄；
(3)對試施工出現的問題和變異參數做出判斷處理意見；
(4)按規定進行載荷試驗；
(5)最後確定施工程序和各項施工參數夯擊次數、拔管速度、成孔停錘貫入度、各擴大頭埋植深度以及與地勘報告的對應性、混凝土的標號、夯灌量、各段夯擊停錘標準、分段樁長、充盈係數和載荷試驗承載力、變形沉降；上述工作需得到設計和監理單位的認可；
(6)填寫「全夯式多頭擴底灌注樁試樁施工記錄」；
4、測量放線及樁機就位根據建設單位提供的建築物的紅線，測定軸線樁，施放每個樁位，用做好標記的竹釺或鋼筋打入土中，並用砼包住固定，經相關單位驗收合格後將樁機就位；
5、沉管至持力層，封底止水
(1)錘擊沉管前，應在樁位放置足夠的幹硬性混凝土，混凝土的數量，應以填滿管底空腔為準，以保證止水阻淤的效果；
(2)錘擊沉管時按地質報告的持力層埋深指標，控制沉管最後貫入度，以確保滿足以貫入度為主、以控制標高為輔的技術規範的要求；
(3)錘擊沉管採用重錘低擊的辦法施打，落錘高度為1.0 m,正負偏差控制在0. Im以
內；
(4)最後收錘標準①最後三陣的貫入度按工程的經驗或設計要求為每陣10擊，最後貫入度小於10 cm ；②結合地質報告揭示的持力層埋深相對照；
(5)停錘後應抽出內夯管，檢查內夯管的下端是否乾燥，確定外管內無泥、水進入；
6、抽出內夯管灌注樁端混凝土，進行樁端擴大頭的夯擴擴大頭混凝土灌注量按夯擴程序、夯擴參數計算確定，擴大頭混凝土的強度按設計要求配製，坍落度應控制在80mm以內；
7、上拔外管同步下沉內夯管完成樁端擴大頭混凝土的夯擊，擴大頭錘擊夯擴時，夯擴時間不得超過45min ；
8、抽出內管灌注樁身下部混凝土樁身混凝土的用量應根據樁長、樁徑、地質條件及相關參數確定，樁身混凝土強度應按設計要求配製，如混凝土強度大於C30時，則應採用商品混凝土 ；拔內管時速度均勻，且控制在1. 5 2. Om/min範圍之內；在軟弱土層內、軟硬土層交界處及有承壓水的土層內，應減慢拔管速度，並控制在0. 8-1. Om/min範圍之內；
樁身混凝土夯擊、振密拔管成樁時，將內夯管壓在外管內的混凝土上；當外管均勻上拔時，錘擊內管或振動內、外管使之慢慢密實；
夯擊拔管時採用低錘密擊的辦法，在軟弱土層中，應適當減少錘擊次數，同時必須保證在外管上拔時，內管同時均勻下沉；在流塑性淤泥層中，如內管下沉過快，宜停止擊錘，只須依靠樁錘壓力便可達到夯擊的效果；
9、上拔外管至預設擴大頭部位，進行樁身擴大頭的施工
(1)多節擴大頭應按照勘察報告數據，使樁程範圍內的多個擴大頭底部落在相對較硬的持力層；選取上軟下硬位置、以下部較硬土層或可利用中低壓縮性相對硬土層作為多個擴大頭的持力層；
(2)當地質勘察資料中橫向土層坡度較大時，施工時應保證樁身擴大頭進入持力層的深度；
(3)詳細記錄各節擴大頭標高，混凝土夯入量和停夯條件，特別是當發現異常情況的具體記錄；
(4)夯擊、振密樁身混凝土，並在預設擴大頭位置形成倒錐形擴大頭倒錐形擴大頭施工同樁端擴大頭施工工藝；
10、根據設計要求，完成上述6-7工序，獲得樁身部位多個擴大頭；
11、抽出外管，完成上部樁身混凝土的夯擊、振密樁身混凝土用量、拔管速度、錘擊方法等同工序8；
12、安裝鋼筋籠
(1)移開外立架，鋼筋籠吊裝就位，插入震動器並安放在導軌上；
(2)將振能傳杆與震動器相連接，並使振能傳杆端點、導軌中心與基樁中心軸重合，以保證鋼筋籠插入時的中心不變；
(3)將振能傳杆端部與鋼筋籠底部緊密連接後啟動震動器；
(4)隨著振能傳杆的震動和震動裝置(震動器、振能傳杆和導軌的合稱)的自重及加壓作用，將鋼筋籠送至設計標高；
(5)分離振能傳杆與鋼筋籠的連結，繼續開振，上拔振能傳杆及震動器；
13、完成單根全夯式多頭擴底樁基樁的施工。本發明的多擴大頭技術具有如下優點
(1)通過提高夯擊力和樁體混凝土強度標號等技術措施，可以增加樁身擴大頭、增大樁端擴大頭的承載面積、全面提高承載力和穿越土層的能力。(2)採取樁身夯擴形成多個擴大頭的新工藝，可以發揮樁體的比表面積、長徑比等幾何特徵，增加樁的總側阻力和總端阻力，在不增加或少增加設備、材料用量和工程造價情況下，達到大幅度提高單樁豎向承載力的效果。其單樁豎向承載力比其它同類型樁提高 0. 4—2. 5 倍。(3)本發明可以按照設計的要求的標高和土層承載性能夯擴成多節擴大頭。(4) 「多節擴大頭」工藝技術可以形成「葫蘆形態」樁體和多節擴大頭，從而較大程度的提高單樁抗拔力，其抗拔力比其它同類型樁提高1-2倍，為用戶提供了一種理想的抗拔樁型。(5)由於成樁全過程夯擊和鋼筋籠振插安裝，使樁身混凝土密實度和混凝土抗拉強度設計值ft提高，從而使單樁水平承載力特徵值Ra得到較大提高。(6)本發明充分利用了土體的承載作用
本發明在「成孔、樁端擴大頭、夯擴樁身和樁身擴大頭、振插鋼筋籠」的成樁過程中，多次擠土和振密作用形成了擠(振)密樁周土和樁端土明顯效應，增強了樁周土摩阻力和樁端土的端阻力，從而達到了充分利用樁端土、樁周土、樁身擴大頭下的地基土，樁端擴大頭下的地基土的綜合承載性能，最終達到大幅度提高單樁承載力的效果。其具有如下優點 ①根據各種不同土層特性及樁長變化設置2個或多節擴大頭，將承臺以下各層土的強度進行綜合利用。特別適合樁端承載力不高，當承臺以下存在強度較高的土層時，則可充分利用該若干較硬土層作為樁身擴大頭的持力層。②根據各種土層性能特徵，利用不同的混凝土充盈係數協調土層的收縮應力變化，確保達到設計計算的樁身直徑。
圖1為施工機具定位的示意圖(機具定位，在樁位放置足夠的幹硬性混凝土)； 圖2為錘擊沉管的示意圖(雙管套合，錘擊沉管至設計持力層)； 圖3為樁端擴大頭投料的示意(提起內夯管，向外管中投入樁端擴大頭混凝土)； 圖4為樁端擴大頭形成的示意圖(放入內夯管，將外管上撥並夯擊管內混凝土，形成樁端擴大頭)；
圖5為第一層樁身形成的示意圖(上撥內夯管，放入第一層樁身混凝土，並夯擊內管形成第一層樁身)；
圖6為第一樁身擴大頭形成的示意圖(再上撥內夯管，放入第一節樁身擴大頭混凝土， 夯成第一節樁身擴大頭。重複圖2至圖6，形成第二層樁身和第二節樁身擴大頭)；
圖7為鋼筋籠導軌就位的示意圖(完成樁體混凝土後，將鋼筋籠導軌就位，移動振能傳杆與鋼筋籠連接，並使鋼筋籠和樁體中心相重合)；
圖8為鋼筋籠震插施工的示意圖(開動震動器，由振能傳杆將鋼筋籠插入液化的樁體混凝土中，直至達到設計標高深度)；
圖9為成樁的示意圖(將振能傳杆與鋼筋籠分開，邊振邊撥起振能傳杆成樁)。
具體實施例方式下面結合實施步驟對本發明作進一步詳細說明。一種全夯式多頭擴底灌注樁的施工方法，實施步驟按下列程序進行
1、施工組織設計按設計文件的工程樁單樁承載力要求、持力層的規定和本發明提出的編製程序編寫施工組織設計；
2、根據國家標準規範和本發明的要求的規定，對多頭擴大頭的構造、持力層和結構進行施工設計，提出全夯式多頭擴底灌注樁的各項初步技術參數和施工工藝程序；
3、按國家標準規範和本發明的技術要求進行工程樁試樁
(1)按設計要求進行工程樁試施工；
(2)按規定進行載荷試驗；
(3)最後確定施工程序和各項施工參數夯擊次數、拔管速度、各擴大頭埋植深度以及與地勘報告的對應性、混凝土的標號、夯灌量、各段夯擊停錘標準、分段樁長、充盈係數和載荷試驗承載力、變形沉降等等。上述工作需得到設計和監理單位的認可；
(4)填寫「全夯式多頭擴底灌注樁試樁施工記錄」。4、測量放線及樁機就位根據建設單位提供的建築物的紅線，測定軸線樁，施放每個樁位。5、沉管至持力層，封底止水
(1)錘擊沉管前，應在樁位放置足夠的幹硬性混凝土，混凝土的數量，應以填滿管底空腔為準，以保證止水阻淤的效果；
6(2)停錘後應抽出內夯管，檢查內管下端是否乾燥，外管內是否有泥、水進入；
6、抽出內管灌注樁端混凝土，進行樁端擴大頭的夯擴擴大頭混凝土灌注量應按夯擴程序、夯擴參數進行，擴大頭混凝土的強度宜大於C30，坍落度應控制在80mm以內(宜採用商品混凝土)；
7、上拔外管同步下沉內管完成樁端擴大頭混凝土的夯擊，擴大頭錘擊夯擴時，夯擴時間不得超過45min ；
8、抽出內管灌注樁身下部混凝土樁身混凝土的用量應根據樁長、樁徑、地質條件及相關參數確定，樁身混凝土強度大於C30時，應採用商品混凝土。拔內管時速度應均勻，且應控制在1. 5 2. Om/min範圍之內；在軟弱土層內、軟硬土層交界處及有承壓水的土層內，應減慢拔管速度，並控制在0. 8-1. Om/min範圍之內；
樁身混凝土夯擊拔管成樁時，應將內夯管壓在外管內的混凝土上；當外管均勻上拔時， 錘擊內管使之徐徐下夯；
9、上拔外管至預設樁身擴大頭部位，進行樁身擴大頭的施工
(1)多節擴大頭應按照勘察報告數據，使樁程範圍內的多個擴大頭底部落在相對較硬的持力層；一般宜選取上軟下硬位置、以下部較硬土層作為多個擴大頭的持力層；不應將多個擴大頭設置在上硬下軟位置，應以下部較硬土層作為多節擴大頭的持力層；
(2)當地質勘察資料中橫向土層坡度較大時，施工時應相應處理，保證樁身擴大頭進入持力層的深度；
(3)詳細記錄擴大頭標高，混凝土夯入量和夯停條件，特別是當發現異常情況的具體記
錄；
10、夯擊外管內混凝土，並在預設擴大頭位置形成倒錐形擴大頭倒錐形多節擴大頭施工同樁端擴大頭施工工藝；
11、根據設計要求，完成上述工序，得樁身部位多個擴大頭；
12、抽出外管，完成上部樁身混凝土的夯擊樁身混凝土用量、拔管速度、錘擊方法等同工序5。 13、吊裝鋼筋籠
(1)移外立架，鋼筋籠吊裝就位，並安放在導軌上；
(2)插入震動器，將振能傳杆與震動器螺栓相連，並使振能傳杆端、導軌中心與基樁中心軸重合，以保證鋼筋籠插入時的中心不變；同時調整導軌位置，使導軌在鋼筋籠插入時起到扶正作用，以避免鋼筋籠下沉過程中發生偏移；
(3)啟動震動器震動使鋼筋籠下沉，隨著振能傳杆的震動，直至鋼筋籠下至設計標高； 14、完成單根全夯式多節擴底樁基樁的施工。
權利要求
1. 一種全夯式多頭擴底灌注樁的施工方法，其特徵在於(1)、採用全程夯壓振密施工工藝，不僅可確保成樁的質量，而且可利用相對較硬持力土層形成單節或多節擴大頭，達到提高單樁承載力的目標，同時可提高單樁豎向抗拔承載力；(2)、利用振壓裝置將鋼筋籠插送至成型樁體的混凝土中設計位置，有效保證了設計標高的要求，不但可對樁身混凝土進行二次振搗擠密，而且滿足端承樁，抗拔樁的鋼筋籠統長安放的規範要求。
全文摘要
本發明公開了一種全夯式多頭擴底灌注樁的施工方法，它是在「成孔、樁端擴大頭、夯擴樁身和樁身擴大頭、振插鋼筋籠」的成樁過程中，多次擠土和振密作用形成了擠(振)密樁周土和樁端土明顯效應，增強了樁周土摩阻力和樁端土的端阻力，從而達到了充分利用樁端土、樁周土、樁身擴大頭下的地基土，樁端擴大頭下的地基土的綜合承載性能，最終達到大幅度提高單樁承載力的效果。其具有如下優點①根據各種不同土層特性及樁長變化設置2個或多節擴大頭，將承臺以下各層土的強度進行綜合利用。②根據各種土層性能特徵，利用不同的混凝土充盈係數協調土層的收縮應力變化，確保達到設計計算的樁身直徑。
文檔編號E02D5/44GK102444120SQ20111028551
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者劉獻剛, 徐升才 申請人:劉獻剛