一种方形桩身载体桩的施工方法技术领域
本发明涉及土木工程领域，尤其涉及桩基施工技术。
背景技术
在专利号ZL98101041.5专利文献中公开了一种混凝土桩的施工技术，该技术的特点是通过在桩底端进行填料夯实挤密等操作形成人造持力层，使上部荷载通过混凝土桩身和桩底端的人造持力层，传递到较好持力层上，从而提高桩的承载力。但是这种桩型的桩身是采用现浇混凝土制成，在淤泥质土或含水量较高的土层或饱和土中，容易在桩身和桩端结合部出现缩径、断桩等质量问题，严重影响桩的承载能力，造成桩的沉降量过大，而且如果填料量过大或者桩间距过小，造成在填料夯实过程中对相邻桩产生挤土影响，使相邻桩的现浇混凝土桩身或者桩端结合部出现缩径、断桩等质量问题。而且该技术的混凝土桩身为圆形，同时由于其施工手段和机械装置的单一性，在桩身成孔和成桩方法受限较大，已不能满足地质条件和设计要求的变化的需求。
预制桩，是我国建筑领域中常用的桩型之一，目前使用数量最多的是预应力混凝土管桩，其优势在于能承受较大的荷载、施工速度快，特别是避免现浇混凝土桩基的缩径、断桩等问题，但预应力混凝土管桩需要在特定工厂内制作，需要专用机械设备，且养护周期较长，再加上从工厂到施工现场的运输费用，因此其施工成本明显高于现浇混凝土桩，并且预应力混凝土管桩为圆管形桩身，在运输、堆放、施工过程中均要小心保护，防止损伤。
因此，需要一种能够解决上述问题，且工序简单，成本仍较低的施工方法。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而提出的，目的在于提供一种方形桩身载体桩的施工方法，首先在地基中可采用多种方法进行桩身成孔，然后可采用多种方法制作出桩端载体，最后可通过多种方法进行方形的现浇或者预制混凝土桩身施工，从而最大程度的发挥桩端载体的承载能力并保证桩身质量，实现工效的提高和成本的节约。
为了实现上述目的，本发明包括一种方形桩身载体桩的施工方法，其步骤为：
1）在地基中的桩位处，将方形护筒沉入到设计深度，沉入方形护筒的方式包括下述方法之一或者组合：
①在方形护筒内放置方形重锤或者内管，利用方形重锤或者内管的冲击动能对地基土体进行冲切，形成桩孔后向下沉入方形护筒；
②采用柴油锤或者液压锤或者电动锤带动内管夯击方形护筒，使内管和方形护筒同步沉入；
③采用螺旋钻头或者旋挖钻头旋转成孔后，将方形护筒沉入到桩孔中；
④采用振动或者锤击的方式，将带有桩尖的方形护筒向下沉入；
2）在方形护筒内，填入一定数量的填充料，利用方形重锤或者内管的冲击动能对填充料进行夯击，使桩端土体得到加固密实，当桩端土层较硬时可不填料，直接利用方形重锤或者内管的冲击动能对桩端土体进行夯击；
3）重复进行上述步骤2）的操作，使桩端下一定深度和范围内的土体被加固密实，并通过贯入度或者填料量的控制标准检测密实度，从而形成桩端载体，实现载体桩的等效计算面积Ae；
4）采用下述方法之一进行桩身的施工，形成方形桩身的载体桩：
①在方形护筒内插入钢筋笼并灌注混凝土后，提出方形护筒，对混凝土予以振捣密实；
②在方形护筒内填入流态混凝土或者水泥砂浆，在方形护筒内沉入预制好的方形钢筋混凝土桩身，直至预制桩身底面与桩端载体顶面结合，提出方形护筒，如预制桩身与桩孔壁之间有缝隙用水泥砂浆填满；
③在方形护筒内填入流态混凝土，提出方形护筒，以桩孔为导向，通过锤击或者静压或者振动的方式沉入预制好的方形钢筋混凝土桩身，直至预制桩身底面与桩端载体顶面结合，采用锤击法时，可继续锤击桩头并测量锤击贯入度，贯入度总值应小于或者等于0～5cm。
上述的施工方法中，上述步骤1）中所述的方形护筒，是指钢质的横截面为正方形或者长方形的且两端开口的方形管，也可以称为外管、外套管。
上述的施工方法中，上述步骤1）中的方法①中所述的利用方形重锤或者内管的冲击动能，是指提升方形重锤或者内管一定高度后使其自由下落所产生的动能。
上述的施工方法中，上述步骤2）中所述的一定数量的填充料，填充料的种类包括水泥砂石拌合物或者碎砖或者碎石或者建筑垃圾的一种或几种，填充料的一次填料量为0.05～0.3m3。
上述的施工方法中，上述步骤3）中所述的通过贯入度或者填料量的控制标准检测密实度，贯入度控制标准是指：测量重锤或者内管3击～10击的贯入度，1击贯入度是指重锤或者内管以相同的高度自由下落冲击土体后的当次下沉数值，当贯入度测量值满足设计值时，停止夯击，当贯入度测量值不满足设计值时，继续夯击直至贯入度测量值满足设计，填料量控制标准是指：根据地质条件和荷载要求，计算桩端土体达到设计承载力时填充料的设定填充量，根据设定填充量将全部的填充料分次填入并夯实完毕。
上述的施工方法中，上述步骤3）中所述的实现载体桩的等效计算面积Ae，Ae值是根据三击贯入度和被加固土层的土性确定的，Ae值的取值范围为1.4～4.5m3。
上述的施工方法中，上述步骤4）中的方法②和方法③中所述的预制好的方形钢筋混凝土桩身，其类型可分为两种，一种为两端桩头均为平面，一种为一端桩头带有一定长度的预留锚筋。
上述的施工方法中，上述步骤4）中的方法③中，在沉入预制好的方形钢筋混凝土桩身时，在预制桩身的桩头顶面加设保护垫或者保护套。
本发明的方形桩身载体桩的施工方法，主要特点和优势是：①桩身形状为方柱形，相比圆柱形桩身，在采用相同混凝土量时，其桩侧面积增加了11%，抗压和抗水平推力能力提高15%，桩身强度和稳定性均超过圆柱体桩身；②在不同的地质条件下，可采用与之相适应的方法施工方形桩身，在土体较硬、含水量较低的土层中，可采用直接现浇方形混凝土桩身，在土体较软、含水量较高，以及淤泥质、饱和土等土层中，可采用两种方法直接置入预制方形混凝土桩身，均不会出现缩径、断桩、混凝土离析等现浇混凝土桩不易避免的现实通病，可以显著发挥桩端载体的承载力，完全解决了由于桩身质量造成沉降量过大的问题；③采用预制方形混凝土桩身时，预制桩身可在施工现场制作，无需工厂制作和运输费用，且现场制作时对模具、养护等要求很低，大大降低了施工成本并缩短工期；④预制方形混凝土桩身采用先成孔后置入的方法，减少沉桩时的摩擦力，与锤击沉桩法相比有效避免施工中出现桩身受损的情况；⑤施工方法中的桩身成孔、沉入护筒和填料夯击等操作，均可采用多种方法，根据地质条件和设计要求的变化能够及时调整，还可选择多种方法来检验桩端载体的密实度；⑥显著提高原载体桩的适用范围，在各种土层和基础形式中均可适用。
附图说明
图1是本发明的方形桩身载体桩的施工方法的一个实施例的示意图；
图2是本发明的方形桩身载体桩的施工方法的另一个实施例的示意图；
图3是本发明的方形桩身载体桩的施工方法的第三个实施例的示意图；
图4是本发明的方形桩身载体桩的施工方法所采用的方形护筒和方形重锤的示意图；
图5是本发明的方形桩身载体桩的施工方法所采用的预制好的方形钢筋混凝土桩身的示意图；
图1图2图3图4图5中，1为方形护筒，2为方形重锤，3为方形内管，4为填充料，5为钢筋笼，6为桩身混凝土，7为流态混凝土，8为预制的两端桩头为平面的方形钢筋混凝土桩身，9为预制的一端桩头带有预留锚筋的方形钢筋混凝土桩身。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的方形桩身载体桩的施工方法的一个实施例的示意图，首先，如图1中a所示，在地基中的桩位处，在方形护筒1内放置方形重锤2，提升方形重锤2一定高度后使其自由下，利用方形重锤2的冲击动能对地基土体进行冲切，形成桩孔后向下沉入方形护筒1；然后，如图1中b所示，将方形护筒1和方形重锤2沉入至设定深度；然后，如图1中c所示，在方形护筒1内，填入填充料4，利用方形重锤2的冲击动能对填充料4进行夯击，使桩端土体得到加固密实；然后，如图1中d所示，重复进行上述填料并夯击的操作，使桩端下一定深度和范围内的土体被加固密实，并检测3击贯入度控制标准检测密实度，从而形成桩端载体，实现载体桩的等效计算面积Ae；然后，如图1中e所示，在方形护筒1内填入少量流态混凝土7；然后，如图1中f所示，在方形护筒1内沉入预制好的一端桩头带有预留锚筋的方形钢筋混凝土桩身9，直至预制桩身9的底面与桩端载体顶面结合；最后，如图1中g所示，提出方形护筒1，将预制桩身9与桩孔壁之间的缝隙用水泥砂浆填满，完成方形桩身载体桩的施工。
图2是本发明的方形桩身载体桩的施工方法的另一个实施例的示意图，首先，如图2中a所示，在地基中的桩位处，采用螺旋钻头旋转成孔至设计深度；然后，如图2中b所示，将方形护筒1和方形重锤2在桩孔中沉入至设定深度；然后，如图2中c所示，在方形护筒1内，填入填充料4，利用方形重锤2的冲击动能对填充料4进行夯击，使桩端土体得到加固密实；然后，如图2中d所示，重复进行上述填料并夯击的操作，使桩端下一定深度和范围内的土体被加固密实，并以填料量控制标准检测密实度，即将全部设定量的填充料夯实完毕，从而形成桩端载体，实现载体桩的等效计算面积Ae；然后，如图2中e所示，在方形护筒1内填入少量流态混凝土7后，提出方形护筒1；然后，如图2中f所示，在桩孔上方垂直放置预制好的两端桩头为平面的方形钢筋混凝土桩身8，利用方形重锤2的冲击动能锤击预制桩身8的桩顶，使其以桩孔为导向向下沉入；最后，如图2中g所示，继续锤击直至预制桩身8的底面与桩端载体顶面结合，继续锤击桩顶并测量锤击贯入度，贯入度总值应小于1cm时，完成方形桩身载体桩的施工。
图3是本发明的方形桩身载体桩的施工方法的第三个实施例的示意图，首先，如图3中a所示，在地基中的桩位处，采用柴油锤带动方形内管3夯击方形护筒1，使方形内管3和方形护筒1同步沉入；然后，如图3中b所示，将方形护筒1和方形内管3沉入至设定深度；然后，如图3中c所示，继续利用柴油锤带动方形内管3的冲击动能对桩端土体进行夯击，使桩端土体得到加固密实；然后，如图3中d所示，重复进行上述夯击桩端土体的操作，使桩端下一定深度和范围内的土体被加固密实，从而形成桩端载体，实现载体桩的等效计算面积Ae；然后，如图3中e所示，提出方形内管3，在方形护筒1内插入钢筋笼5；然后，如图3中f所示，在方形护筒1内灌注桩身混凝土6；最后，如图3中g所示，提出方形护筒1，对桩身混凝土6予以振捣密实，完成方形桩身载体桩的施工。
图4是本发明的方形桩身载体桩的施工方法所采用的方形护筒和方形重锤的示意图，如图4所示，图4－1中的方形护筒1为横截面为正方形的且两端开口的方形管，图4－2中的方形重锤2为正方柱形且直径小于方形护筒1的方柱形重锤，图4－3中的方形重锤2为在圆柱形锤身底部加设方形锤头。
图5是本发明的方形桩身载体桩的施工方法所采用的预制好的方形钢筋混凝土桩身的示意图，如图5所示，图5－1中的预制方形钢筋混凝土桩身8的两端桩头为平面，图5－2中的预制方形钢筋混凝土桩身9的一端桩头带有预留锚筋。
以上实施例只是描述性的，而非限定性的，不能以此限定本发明的保护范围，在上述说明的基础上所引申出的其它不同形式的变化或变动，仍处于本发明的保护范围之中。