一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置的製作方法

2023-05-03 02:59:06

專利名稱：一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於基礎工程領域，涉及一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置及方法， 可廣泛應用於各種地基的鑽孔灌注樁施工，尤其對於含礫卵石層及軟土地基，其優越性更加明顯。
背景技術：
目前，鑽孔灌注樁在高層建築地基施工中應用越來越多，其直徑大、施工簡單、承載力高的優勢使其具有廣泛的應用前景。但是，常規鑽孔灌注樁施工時，樁端存在虛土和難以清理的沉渣，吳立春等在文《樁底沉渣對鑽孔灌注樁承載力影響的試驗研究》(工程勘察 2009年增刊第2期)中指出，樁端沉渣過厚不僅會大幅降低樁端承載力(文中試驗最大降幅達50%)，對樁側摩阻力的發揮也有較大影響，從而導致單樁承載力下降明顯(試驗中最大降幅達到25%)。蔣建平等人在文《樁端巖土差異對超長樁影響的對比研究》(巖石力學與工程學報2004年第18期)中，通過對兩根樁長72m、直徑lm、樁端沉渣分別為0和30mm 的超長灌注樁對比試驗發現，在荷載14700kN時，後者沉降量達前者的2. 8倍，單樁承載力差異明顯。針對此缺陷，工程界一直在研究其改進工藝，在現有的改進工藝中，通過擴底方法壓實虛土和沉渣，從而提高單樁承載力的研究思路逐漸成為主流，其中專利申請號 200710157293. 4，公開號CNlOl 135151A的「高承載力的預製與現澆鋼砼組合樁身的爆破成樁方法」通過爆破樁端土體，用砼澆注底座的方法形成擴底樁；專利申請號200720014694. X，公開號CN201087400Y的「高承載力沉管灌注擴底樁」和專利號200720091935. 0，公開號 CN201080793Y的「新型長螺旋壓漿鑽杆」均採用擴底的機械設備形成樁端底座空間，用砼澆注底座的方法形成擴大頭。就工藝的複雜程度而言，不論是爆破擴底還是機械擴底方法，都是人為地將整個擴底工藝分成擴底和澆砼兩個環節，並針對擴底環節進行改進，形成擴底空間後，通常採用控制澆砼的方法形成擴大頭，顯然此方法需要特殊機械且工藝複雜。針對採用注漿方式改善樁端土體性質的工藝措施，由於較為複雜的施工工藝常常會造成漿液難以控制，導致大量的注漿材料被浪費，尤其當樁端附近存在含礫卵石類巖土層或滲透性較好的軟土地基時，漿液會向四周大範圍滲流，導致樁端附近的土體無法形成擴頭底座，達不到預先的設計目的。工程界也提出了其他改進工藝，如專利申請號 95111174. 4，公開號CN1144332A的「一種測試或提高鑽孔灌注樁承載力的方法及其專用皮囊」將一個預留注漿管和出漿管的專用皮囊隨鋼筋籠下放至樁底，通過注漿實現擴底和壓實虛土及沉渣的目的，但是皮囊的高彈性表皮材料在面對含礫卵石層或其他硬質地基時， 其擴底作用難以發揮，對樁端虛土和沉渣的壓實效果非常有限，同時對於樁端存在帶稜角的碎石時，皮囊材料易破損進而導致工藝失效。

實用新型內容基於以上問題，本實用新型的目的是提供一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置，將擴底工藝中擴底和澆砼兩個環節合併在一起，不僅能達到壓實樁端虛土和沉渣，提高單樁承載力的工程目的，而且簡化了樁端擴底的工藝環節，節省了注漿材料，同時解決了在含礫卵石層等硬質地基和軟土地基中注漿擴底效果差的工程問題。本實用新型一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置，包括進漿口(1)、出漿口 O)、止漿上擋板(3)、止漿下擋板、尖齒(5)、封閉伸縮環(6)、預留注漿管(7)以及預留出漿管
(8)，其特徵在於:所述進漿口(1)、出漿口 O)、止漿上擋板(3)、止漿下擋板(4)及封閉伸縮環(6) 相互間緊密連接，封閉伸縮環(6)為可摺疊的高強度柔性材料，如SBC120聚乙烯丙綸複合卷材、PVC、EVA、ΡΕ、ECB等抗拉強度高且能產生較大塑性變形的材料，在注漿壓力作用下產生一定的變形但不破裂，有利於最大限度地擠密周邊土體；所述止漿下擋板(4)下方均勻分布有尖齒( ，所述尖齒( 為金屬材料或高強度土工材料，如鋼材、高強度複合塑料、人工或天然石材、混凝土等高強度材料，在注漿壓力作用下止漿下擋板(4)產生下向位移，尖齒( 可有效深入土體，並與擠密土體共同形成承載體。進一步的，上述技術方案中，所述止漿上擋板(3)、止漿下擋板(4)及封閉伸縮環 (6)在封閉伸縮環(6)擴展後，形成以圓盤狀擴頭體。圓盤狀的擴頭體具有如下的技術優勢(1)擴頭體形成過程及其對樁端土體的擠壓過程同時進行，形成的擴頭體性狀完全匹配樁端土體的各薄弱點；(2)擴頭體配合下部尖齒，可有效深入樁端土體內，具有擠壓加固和改善樁端土體應力狀態的獨特效果。進一步的，上述技術方案中，所述止漿上擋板C3)及止漿下擋板(4)採用金屬材料或高強度土工材料製作，如鐵板、人工石材、高強塑料等較常見的材料，易於加工生產和推 本實用新型的優點在於它簡化了樁端擴底的工藝環節，澆砼的同時利用擴底裝置在高壓注漿壓力作用下的充分擴展形成擴頭底座。同時，封閉環境下加壓擴底，大大提高了注漿材料的利用率，而且帶尖齒的擴底裝置不僅結構簡單，便於規模化生產。與現有各種擴底裝置及方法相比，在常規地基擴底時工藝環節更加簡單易行，在含礫卵石等硬質地基和軟土地基擴底時，不僅避免了注漿材料的無謂消耗，而且能夠實現定點注漿和有效擴底，形成樁端擴頭底座並充分壓實虛土和沉渣，從而大幅提高樁體承載力，具有很高的經濟價值和工程價值。

[0015]圖1-一壓漿前灌注樁結構示意圖；[0016]圖2-一壓漿前樁端擴底裝置示意圖[0017]圖3-一壓漿後灌注樁結構示意圖；[0018]圖4-一壓漿後樁端擴底裝置示意圖[0019]圖5-一樁端擴底裝置俯視剖面圖；[0020]圖6-一樁端擴底裝置仰視剖面圖。[0021]各圖中結構包括進漿口(1)、出漿口 O)、止漿上擋板(3)、止漿下擋板、尖齒 (5)、封閉伸縮環(6)、預留注漿管(7)、預留出漿管(8)、注漿管(9)、出漿管(10)、壓力注漿泵(11)、儲漿器(12)、攪拌機(13)、圓盤狀擴頭體(14)、巖土體(15)、樁孔(16)。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型。圖1所示為壓漿前灌注樁結構示意圖。施工過程中，首先進行常規鑽孔灌注樁的鑽孔施工，樁孔16成型後，將擴底裝置水平布設在灌注樁鋼筋籠底部，並採用螺紋或機械連接依次連接進漿口 1與預留注漿管7、預留注漿管7與注漿管9、出漿口 2與預留出漿管 8、預留出漿管8與出漿管10。在樁外地面上，將攪拌機13、儲漿器12和壓力注漿泵11依次連接完畢並最終與注漿管連接，形成完整注漿系統後，可對樁孔內灌注砼，完成澆砼成樁工藝。圖2所示為壓漿前樁端擴底裝置示意圖。預製的樁端擴底裝置為圓盤狀，其外徑比樁孔直徑小2 5cm，擴底裝置中進漿口 1和出漿口 2位於止漿上擋板3上部兩側，且距邊緣2、cm。止漿上擋板3與止漿下擋板4間用封閉伸縮環6連接，壓漿前，封閉伸縮環6摺疊鋪設於止漿上下擋板之間，尖齒5均勻密布於止漿下擋板4表面。圖3所示為壓漿後灌注樁結構示意圖。樁身澆砼完成後應進行對樁端擴底裝置進行壓漿，壓漿過程中，壓力注漿泵11的注漿壓力、儲漿器12的容量、攪拌機13的攪拌速度以及圓盤狀擴頭體14的注漿量應考慮樁體設計承載力、樁端巖土體15的工程特性以及樁端擴底裝置各部件的強度等因素進行綜合設定。圖4所示為壓漿後樁端擴底裝置示意圖。漿液經過攪拌機13攪拌、儲漿器12和壓力注漿泵11加壓，經過注漿管9和預留注漿管7，由進漿口 1注入擴底裝置內腔，管內及腔內的空氣經由出漿口 2，沿預留出漿管8和出漿管10被排到地面，使整個擴頭裝置內充滿漿液並充分擴展擠壓樁端巖土體15。圖5所示為樁端擴底裝置俯視剖面圖，反映了止漿上擋板3、進漿口 1、出漿口 2以及封閉伸縮環6之間的布置關係。圖6所示為樁端擴底裝置仰視剖面圖，反映了止漿下擋板4上尖齒5的分布情況及其與封閉伸縮環6之間的布置關係。本實用新型的關鍵技術在於樁端擴底裝置，在樁端擴底套的預先製作過程中，首先應保證進漿口、出漿口、止漿上擋板、止漿下擋板以及封閉伸縮環之間連接緊密，只有這樣才能實現整套裝置的封閉注漿擴展。另外，選擇擴底裝置各部件的製作原材料時，止漿上擋板、止漿下擋板和尖齒應優先考慮金屬材料或高強度土工材料製作，封閉伸縮環應優先考慮高強度柔性材料製作，同時，還應結合不同工程實際，生產不同材質、不同規格和不同極限承載壓力的擴底產品。例如，在遇到含礫卵石層等硬質地基時，應優先考慮硬度大、強度高的材料，這樣才能在擠壓含礫卵石巖土層時保證裝置不被破壞而漏漿，有效壓實樁端附近的礫卵巖土層；而遇到軟土地基時，應首先考慮硬度小、彈性好的材料，這樣既能實現擴底裝置的大範圍擴展，保證軟土的充分壓實，又能節約工程成本，達到經濟高效的目的。 同時，本實用新型的擴底裝置及方法還可在矩形樁、方形樁等其他斷面的樁基端部加固中使用。本實用新型的其他配套設施，包括各注漿管、出漿管、注漿設備和密封材料等，可參考類似工程選用，本實用新型無特殊要求。
權利要求1. 一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置，包括進漿口(1)、出漿口 O)、止漿上擋板(3)、 止漿下擋板、尖齒(5)、封閉伸縮環(6)、預留注漿管(7)以及預留出漿管(8)，所述進漿口(1)、出漿口 O)、止漿上擋板(3)、止漿下擋板(4)及封閉伸縮環(6)相互間緊密連接； 其特徵在於所述止漿下擋板(4)下方均勻分布有尖齒(5)，所述止漿上擋板(3)、止漿下擋板(4) 及封閉伸縮環(6)在封閉伸縮環(6)擴展後，形成帶尖齒的圓盤狀擴頭體(14)。
2.根據權利要求1所述的一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置，其特徵在於所述封閉伸縮環(6)為SBC120聚乙烯丙綸複合卷材、PVC、EVA、PE或ECB等抗拉強度高且具有一定變形能力的材料。
3.根據權利要求1所述的一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置，其特徵在於所述尖齒 (5)為鋼材、高強度複合塑料、人工石材、天然石材或混凝土高強度材料。
4.根據權利要求1所述的一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置，其特徵在於 所述止漿上擋板( 及止漿下擋板(4)為金屬材料或高強度土工材料。
5.根據權利要求4所述的一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置，其特徵在於所述止漿上擋板C3)及止漿下擋板(4)為鐵板、人工石材或高強塑料。
專利摘要本實用新型屬於基礎工程領域，涉及一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置。本實用新型一種帶尖齒的新型灌注樁擴底裝置，包括進漿口(1)、出漿口(2)、止漿上擋板(3)、止漿下擋板(4)、尖齒(5)、封閉伸縮環(6)、預留注漿管(7)以及預留出漿管(8)，所述進漿口(1)、出漿口(2)、止漿上擋板(3)、止漿下擋板(4)及封閉伸縮環(6)相互間緊密連接；所述止漿下擋板(4)下方均勻分布有尖齒(5)，所述止漿上擋板(3)、止漿下擋板(4)及封閉伸縮環(6)在封閉伸縮環(6)擴展後，形成帶尖齒的圓盤狀擴頭體(14)。本實用新型的優點在於它簡化了樁端擴底的工藝環節，澆砼的同時利用擴底裝置在高壓注漿壓力作用下的充分擴展形成擴頭底座。
文檔編號E02D5/44GK201991002SQ20112006651
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月15日 優先權日2011年3月15日
發明者吳順川, 高永濤 申請人:北京科技大學