專利名稱：變徑灌注樁及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高層建筑的變徑灌注樁及其制造工藝。
近半個(gè)世紀(jì)以來，樁基在世界各國被廣泛用作高層建筑或重型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，以承受和傳遞建筑物荷載。根據(jù)施工方法不同，樁基通常分為打入樁和就地灌注樁(或稱普通灌注樁)兩類。由于普通灌注樁不管用何種方法成孔，其孔壁土均處于自然狀態(tài)，孔壁土對(duì)樁身混凝土只起“模板”作用，樁所穿過的各個(gè)土層的地基承載力未能開發(fā)出來，且樁端立在天然土之上，若清孔不凈，大多數(shù)情況下樁端總是落在虛土上，致使普通灌注樁承載力較低，一般情況下單樁承載力不超過200噸。據(jù)查，目前尚未見對(duì)現(xiàn)有普通灌注樁上述缺陷加以改進(jìn)的報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種變徑灌注樁及其制造工藝，此種變徑灌注樁結(jié)構(gòu)獨(dú)特，采用特殊振動(dòng)桿振實(shí)而改變樁基荷載分布，并從根本上消除了孔底虛土，從而使單樁承載力大大提高。
本發(fā)明所提供的變徑灌注樁由灰土碎石墊層、一個(gè)或幾個(gè)結(jié)構(gòu)、尺寸相同的“鉆孔墩”以及頂部直線段疊加而成，即整個(gè)樁身自下而上分別為墊層(1)、擴(kuò)大端(2)、變徑段(3)、直線段(4)、鋼筋籠(5)和頂部直線段(6)，其中擴(kuò)大端(2)、變徑段(3)和直線段(4)三部分組合分別構(gòu)成每一個(gè)鉆孔墩。鉆孔墩個(gè)數(shù)根據(jù)承載力不同而有所不同承載力500噸時(shí)，為2個(gè)鉆孔墩，含有1個(gè)擴(kuò)大徑；承載力700噸時(shí)，為3個(gè)鉆孔墩，含2個(gè)擴(kuò)大徑；承載力1000噸時(shí)為4個(gè)鉆孔墩，含3個(gè)擴(kuò)大徑。樁身直線段徑為φ800-1200mm，擴(kuò)大徑部位直徑為φ1600m。由于此種變徑灌注樁具有多個(gè)擴(kuò)大徑，樁下端具有擴(kuò)大腳，擴(kuò)大徑坐在壓縮后的基土上，擴(kuò)大腳立在灰土碎石墊層上，且樁側(cè)表面混凝土的“棘凸”嵌入到壓密后的孔壁土中，故樁身對(duì)荷載的傳遞方式比普通灌注樁增加了一種側(cè)向支撐力，且樁端阻力和樁側(cè)磨擦阻力亦顯著增大，從而使其承載力和抗壓、抗彎強(qiáng)度大大提高。
本發(fā)明所提供的變徑灌注樁制造工藝按以下步驟進(jìn)行(1)定位放線。施工前，先在施工地面按設(shè)計(jì)要求尺寸定位放線，并做好樁位標(biāo)記；(2)打樁機(jī)就位對(duì)中。將改裝好的日本產(chǎn)LS-78RS兩用打樁機(jī)上的螺旋鉆對(duì)準(zhǔn)樁位標(biāo)記，孔中心誤差應(yīng)小于φ20mm；(3)開機(jī)鉆孔。開動(dòng)螺旋鉆機(jī)鉆孔，當(dāng)孔深達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)停鉆。提出螺旋鉆桿，放好孔口護(hù)筒；
(4)下入振動(dòng)桿。將螺旋鉆桿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)15°角，使振動(dòng)桿尖端對(duì)準(zhǔn)樁孔中心，沉下振動(dòng)桿，使其尖端到達(dá)孔底；(5)打灰土碎石墊層。開啟振動(dòng)錘，將振動(dòng)桿尖端沉下2.28m擠出一個(gè)孔穴。同時(shí)，從振動(dòng)桿四周向鉆孔內(nèi)填入攪拌好的灰土碎石，其高度必須保持在振動(dòng)桿尖端以上2m左右。將振動(dòng)桿提升2.28m，再沉下2.28m，如此反復(fù)7次，則墊層制作完畢；(6)打第一個(gè)“鉆孔墩”的擴(kuò)大端。將振動(dòng)桿每次拾高0.78m反插5次，同時(shí)填入擴(kuò)脹混凝土，在制作過程中共加入擴(kuò)脹混凝1.02m3；(7)制作變徑段。振動(dòng)桿第一提升高度0.5m，反插2次，第二提升高度1m，反插2次，同時(shí)填入擴(kuò)脹混凝土，在制作過程中共加入擴(kuò)脹混凝土0.78m3；(8)制作直線段。提升振動(dòng)桿1.76m，加入擴(kuò)脹混凝土0.3m3，一次插入即制作完畢。
以上(6)、(7)、(8)三個(gè)步驟合在一起為制作第一個(gè)鉆孔墩的程序，重復(fù)上述程序即可分別制作完第二、三、四個(gè)鉆孔墩。
(9)制作頂部直線段。提升振動(dòng)桿1.34m，加入擴(kuò)脹混凝土0.16m3，一次插入即制作完畢。至此，整根樁即制作完畢。樁制好后，養(yǎng)生20天即可做樁上工程。
(10)鋼筋籠的制作與安裝。鋼筋籠的制作必須符合GBJ204-83(《鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》)的要求，鋼筋籠長8m，也可與樁身等長設(shè)置，應(yīng)在樁身高度達(dá)6.5m時(shí)下放到孔內(nèi)，然后接上述制樁程序繼續(xù)制樁直到與地面平齊。為防止鋼筋籠位移或破壞，必要時(shí)可在鋼筋籠內(nèi)側(cè)加保護(hù)套管，套管隨樁的升高逐漸上提，樁到頂套管也全部提出。
本發(fā)明所提供的變徑灌注樁結(jié)構(gòu)合理，最大限度地發(fā)揮了地基土和樁自身的承載能力。與普通灌注樁相比，承載力可以提高數(shù)倍，且造價(jià)大幅度降低，采用此種灌注樁可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。此種灌注樁技術(shù)的問世為高層建筑施工開僻了良好的前景，宜于廣泛采用。
圖為變徑灌注樁的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2、3分別為制樁時(shí)所采用的特制振動(dòng)桿結(jié)構(gòu)示意圖及其A-A視圖。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明所述的變徑灌注樁的墊層(1)厚2.28m，由生石灰、粘土和碎石混勻攪拌后填入樁孔用振動(dòng)桿反復(fù)振實(shí)擠密，三種成分的配比為3∶7∶10。樁身用C40干硬性混凝土制作，其每一鉆孔墩的擴(kuò)大端(2)呈圓柱形，底部為倒圓錐，高0.78m，半徑0.8m；變徑段(3)呈正圓臺(tái)形，高1m，上、下底半徑分別為0.4m和0.8m，直線段(4)呈圓柱形，高1.76m，半徑0.4m。頂部直線段(5)呈圓柱形，高1.34m，半徑0.4m。在制樁過程中，振動(dòng)桿的提升高度和反插次數(shù)由灌入混凝土量和擴(kuò)徑的形狀所決定，故各工序時(shí)振動(dòng)桿的上下運(yùn)動(dòng)必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的提升高度和反插次數(shù)運(yùn)行，不能多打也不能少打，打樁機(jī)由電腦控制，自動(dòng)運(yùn)行。開機(jī)后，由4名操作工人從4個(gè)方向向樁孔內(nèi)不停地回填攪拌好的C40干硬性混凝土即可。該變徑灌注樁的制造需采用特制的振動(dòng)桿，此種振動(dòng)桿(見圖2，圖3)用φ426無縫鋼管(7)制成，其下部分4層錯(cuò)開設(shè)置有16個(gè)雁翅(8)，底端(9)成40°圓錐尖角。將該振動(dòng)桿安裝在北京601型振動(dòng)錘上，振動(dòng)錘則安裝在日本產(chǎn)LS-78RS兩用打樁機(jī)上，當(dāng)開啟振動(dòng)錘時(shí)，在振動(dòng)桿尖端13MPa的壓力下，其附近的混凝土被振密擠實(shí)。
權(quán)利要求
1.一種用于高層建筑的變徑灌注樁，其特征在于，此種灌注樁由灰土碎石墊層、一個(gè)或幾個(gè)相同結(jié)構(gòu)、尺寸的鉆孔墩以及頂部直線段疊加而成，即整個(gè)樁身從下至上由墊層(1)、擴(kuò)大端(2)、變徑段(3)、直線段(4)、鋼筋籠(5)和頂部直線段(6)組成，其中擴(kuò)大端(2)、變徑段(3)、直線段(4)三部分組合分別構(gòu)成每一鉆孔墩，鉆孔墩個(gè)數(shù)依承載力不同可為2-4個(gè)，擴(kuò)大徑為1-3個(gè)。
2.一種用于高層建筑的變徑灌注樁的制造工藝，其特征在于，該工藝包括定位放線、打樁機(jī)就位對(duì)中、開機(jī)鉆孔、下八振動(dòng)桿、打灰土碎石墊層、打鉆孔墩的擴(kuò)大端、制作變徑段、制作直線段、制作安裝鋼筋籠和制作頂部直線段共10個(gè)步驟，其中打鉆孔墩擴(kuò)大端、制作變徑段、制作直線段三個(gè)步驟視鉆孔墩個(gè)數(shù)相應(yīng)重復(fù)數(shù)次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變徑灌注樁，其特征在于，墊層(1)厚2.28m；每一鉆孔墩的擴(kuò)大端(2)呈圓柱形，底部為倒圓錐形，高0.78m，半徑0.8m；變徑段(3)呈正圓臺(tái)形，高1m，上、下底半徑分別為0.4m和0.8m；直線段(4)呈圓柱形，高1.76m，半徑0.4m；頂部直線段(5)呈圓柱形，高1.34m，半徑0.4m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變徑灌注樁制造工藝，其特征在于，在制樁過程中，各工序時(shí)振動(dòng)桿的提升高度和反插次數(shù)必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行，打樁機(jī)用電腦控制自動(dòng)運(yùn)行；與此同時(shí)，由4個(gè)方向向樁孔內(nèi)不停地回填攪拌好的混凝土。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變徑灌注樁制造工藝，其特征在于，樁身采用C40干硬性混凝土制作，墊層采用生石灰、粘土和碎石混合物制作，三種成份的配比為3∶7∶10。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變徑灌注樁制造工藝，其特征在于，制樁時(shí)需采用特制的振動(dòng)桿，此種振動(dòng)桿用φ426無縫鋼管制成，其下部分4層錯(cuò)開設(shè)置有16個(gè)雁翅，底端成40°圓錐尖角。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高層建筑的變徑灌注樁及其制造工藝。此種灌注樁由灰土碎石墊層、一個(gè)或幾個(gè)由擴(kuò)大端、變徑段、直線段構(gòu)成的鉆井墩以及頂部直線段疊加而成。制樁過程包括打墊層、打擴(kuò)大端、制作變徑段、制作直線段、制作頂部直線段、制作、安裝鋼筋籠等工藝。此種變徑灌注樁與普通灌注樁相比，承載力可以提高數(shù)倍，且造價(jià)大幅度降低，采用它可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該技術(shù)的問世為高層建筑施工開僻了良好的前景，宜于廣泛采用。
文檔編號(hào)E02D5/44GK1120102SQ9511000
公開日1996年4月10日 申請(qǐng)日期1995年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月6日
發(fā)明者張榮久 申請(qǐng)人:張榮久