水泥土搅拌承载桩及其成形方法.pdf

本发明属于建筑技术领域，涉及一种水泥土搅拌承载桩及其成形方法。解决了现有技术抗拔力差和桩身强度差的技术问题。它包括由水泥和泥土凝固而成的桩身，所述的桩身具有至少一个沿桩身的径向突出桩身的扩大部；成形方法包括将若干根钻杆和若干根喷浆管分别按轴心线不在同一平面上分布排列，每根钻杆端部设有钻头，所述的钻头为转动半径可调节的扩孔钻头，在钻头下钻过程中，钻头应至少扩大一次转动半径从而使钻头的转动半径大于搅拌叶的转动半径。本发明桩基稳定性好，强度高，抗拔力和抗承载力强。

1.  一种水泥土搅拌承载桩，包括由水泥和泥土凝固而成的桩身(10)，其特征在于，所述的桩身(10)具有至少一个沿桩身(10)的径向突出桩身(10)的扩大部(20)。

2.  根据权利要求1所述的水泥土搅拌承载桩，其特征在于，所述的扩大部(20)有若干个，且每两个扩大部(20)之间的距离相等或不相等。

3.  根据权利要求2所述的水泥土搅拌承载桩，其特征在于，所述的桩身(10)的横截面的边缘具有呈圆弧形的角(11)。

4.  根据权利要求3所述的水泥土搅拌承载桩，其特征在于，所述的扩大部(20)由若干个突出每个角(11)的桩体突出部(21)连接而成，且桩体突出部(21)的数量与角(11)的数量相同。

5.  根据权利要求1或2或3或4所述的水泥土搅拌承载桩，其特征在于，所述的桩身(10)包括至少一个由三根呈三角形分布且相互贴合的桩体(31)组成的基本单元(30)，且当桩身(10)包含两个以上的基本单元(30)时，每相邻的两个基本单元(30)共用两根相同的桩体(31)，桩身(10)中的桩体(31)的轴心线不在同一平面上。

6.  根据权利要求5所述的水泥土搅拌承载桩，其特征在于，组成基本单元(30)的三根桩体(31)中的任意一根桩体(31)分别与其他两根桩体(31)有重叠部分。

7.  根据权利要求1或2或3或4所述的水泥土搅拌承载桩，其特征在于，所述的桩身(10)内设有至少一根预制桩(40)且预制桩(40)的轴心线与桩身(10)的轴心线平行，所述的预制桩(40)为变截面桩或等截面桩。

8.  根据权利要求5所述的水泥土搅拌承载桩，其特征在于，所述的桩身(10)呈梅花形、T形、L形或十字形。

9.  一种水泥土搅拌承载桩的成形方法，其特征在于，将若干根钻杆(101)和若干根喷浆管(102)分别按轴心线不在同一平 面上分布排列，每根钻杆(101)端部设有钻头(103)，)所述的钻头(103)为转动半径可调节的扩孔钻头，在钻头(103)下钻过程中，钻头(103)应至少扩大一次转动半径从而使钻头(103)的转动半径大于搅拌叶(104)的转动半径，若干根钻杆(101)同时往地下钻，其中每三根钻杆(101)呈三角形分布从而形成一个基本单元钻杆，每两个相邻的基本单元钻杆共用两根钻杆(101)，在下钻时，若干根钻杆的搅拌叶(104)不在同一平面上且若干根喷浆管(102)同时喷浆，当钻杆(101)下钻到设定深度时，钻杆(101)和喷浆管(102)同时往地面方向提升，提升过程中喷浆管(102)持续喷浆。

10.  根据权利要求9所述的水泥土搅拌承载桩的成形方法，其特征在于，在钻杆(101)和喷浆管(102)提升出地面后，在喷浆液中插入至少一根预制桩(40)。

水泥土搅拌承载桩及其成形方法
技术领域
本发明属于建筑技术领域，涉及一种水泥土搅拌桩，尤其涉及一种水泥土搅拌承载桩及其成形方法。
背景技术
水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土低地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。但现有的水泥土搅拌桩都为单柱桩，当需要较高抗拔力和抗压力时，需要将钻孔的孔径做大从而做出较大孔径的钻孔柱。
现有的水泥土搅拌桩的制作过程包括以下步骤：
1、桩机定位、对中、调平。放好搅拌桩桩位后，移动搅拌桩机到达指定桩位，对中，调平用水准仪调平。
2、调整导向架垂直度。采用经纬仪或吊线锤双向控制导向架垂直度。按设计及规范要求，垂直度小于1.0％桩长。
3、预先拌制浆液。深层搅拌机预搅下沉同时，后台拌制水泥浆液，待压浆前将浆液放入集料斗中。选用水泥标号425#普通硅酸水泥拌制浆液，水灰比控制在0.45～0.50范围，按照设计要求每米深层搅拌桩水泥用量不少于50Kg。
4、搅拌下沉。启动深层搅拌桩机转盘，待搅拌头转速正常后，方可使钻杆沿导向架边下沉边搅拌，下沉速度可通过档位调控，工作电流不应大于额定值。
5、喷浆搅拌提升。下沉到达设计深度后，开启灰浆泵，通过 管路送浆至搅拌头出浆口，出浆后启动搅拌桩机及拉紧链条装置，按设计确定的提升速度0.50～0.8m/min边喷浆搅拌边提升钻杆，使浆液和土体充分拌和。
6、重复搅拌下沉。搅拌钻头提升至桩顶以上500mm高后，关闭灰浆泵，重复搅拌下沉至设计深度，下沉速度按设计要求进行。
7、喷浆重复搅拌提升。下沉到达设计深度后，喷浆重复搅拌提升，一直提升至地面。
8、桩机移位。施工完一根桩后，移动桩机至下一根桩位，重复以上步骤进行下一根桩的施工。
由此可见，现有的水泥土搅拌桩的施工方法是单根制作，且每根桩都为圆柱形。
为了克服现有技术发不足，人们经过不断探索，提出了各种各样的解决方案，如中国专利文献公开了一种双向搅拌桩的成桩操作方法[公告号：CN102943467A]，水泥土搅拌桩由土和水泥浆搅拌形成，一幅搅拌墙由多根竖向相互搭接的水泥土搅拌桩组成，多幅水泥土搅拌墙相互搭接形成更长的水泥土搅拌墙，每幅水泥土搅拌墙由六根竖向的水泥土搅拌桩组成，六根水泥土搅拌桩同一时间形成，六根水泥土搅拌桩在同一竖直面上，相邻桩体互相搭接；相邻的水泥土搅拌墙相互搭接。
上述方案能一次同时施工六根水泥土搅拌桩，减少了原单轴或二轴水泥土搅拌桩形成的多道接缝，提高了施工效率，减少了用工量，弥补了三轴搅拌桩置换土多、水灰比大、水泥掺量大等缺陷，缩短施工工期三分之二以上。但是如该方案所述，六根水泥土搅拌桩在同一竖直面上，因此搅拌桩呈直线分布从而形成平面形的水泥土搅拌桩，该水泥土搅拌桩的抗拔力、强度有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种桩身强度高、抗拔力高的水泥土搅拌承载桩。
本发明的另一目的是提供一种施工方便的水泥土搅拌承载桩的成形方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种水泥土搅拌承载桩，包括由水泥和泥土凝固而成的桩身，所述的桩身具有至少一个沿桩身的径向突出桩身的扩大部。
在上述的水泥土搅拌承载桩中，所述的扩大部有若干个，且每两个扩大部之间的距离相等或不相等。
在上述的水泥土搅拌承载桩中，所述的桩身的横截面的边缘具有呈圆弧形的角。
在上述的水泥土搅拌承载桩中，所述的扩大部由若干个突出每个角的桩体突出部连接而成，且桩体突出部的数量与角的数量相同。
在上述的水泥土搅拌承载桩中，所述的桩身包括至少一个由三根呈三角形分布且相互贴合的桩体组成的基本单元，且当桩身包含两个以上的基本单元时，每相邻的两个基本单元共用两根相同的桩体，桩身中的桩体的轴心线不在同一平面上。
在上述的水泥土搅拌承载桩中，组成基本单元的三根桩体中的任意一根桩体分别与其他两根桩体有重叠部分。
在上述的水泥土搅拌承载桩中，所述的桩身内设有至少一根预制桩且预制桩的轴心线与桩身的轴心线平行，所述的预制桩为变截面桩或等截面桩。
在上述的水泥土搅拌承载桩中，所述的桩身呈梅花形、T形、L形或十字形。
一种水泥土搅拌承载桩的成形方法，将若干根钻杆和若干根 喷浆管分别按轴心线不在同一平面上分布排列，每根钻杆端部设有钻头，所述的钻头为转动半径可调节的扩孔钻头，在钻头下钻过程中，钻头应至少扩大一次转动半径从而使钻头的转动半径大于搅拌叶的转动半径，若干根钻杆同时往地下钻，其中每三根钻杆呈三角形分布从而形成一个基本单元钻杆，每两个相邻的基本单元钻杆共用两根钻杆，在下钻时，若干根钻杆的搅拌叶不在同一平面上且若干根喷浆管同时喷浆，当钻杆下钻到设定深度时，钻杆和喷浆管同时往地面方向提升，提升过程中喷浆管持续喷浆。
在上述的水泥土搅拌承载桩的成形方法中，在钻杆和喷浆管提升出地面后，在喷浆液中插入至少一根预制桩。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：由于桩基的承载面积大、承载支撑点呈多角形分布，因而桩基的稳定性好，同时确保了水泥土桩在软土地基中不倾斜、垂直竖立；采用了多根非直线排列的桩体，起到了增加桩身与地基的接触面积的作用，提高了抗拔力和抗承载力；扩大部适合用于土质较好的土层中，进一步提高抗拔力和抗承载力。
附图说明
图1是本发明提供的结构示意图；
图2是本发明提供的另一种结构示意图；
图3是本发明提供的桩身的横截面示意图；
图4是本发明提供的桩身的横截面示意图；
图5是本发明提供的桩身的另一种横截面示意图；
图6是本发明提供的桩身的另一种横截面示意图；
图7是本发明提供的桩身的另一种横截面示意图；
图8是基本单元的结构示意图；
图9是基本单元的另一种结构示意图；
图10是基本单元的原理图；
图11是基本单元的另一种原理图；
图12是本发明提供的钻杆和喷浆管分布的结构示意图；
图13是图12另一方向的示意图。。
图中：桩身10、角11、扩大部20、桩体突出部21、基本单元30、桩体31、预制桩40、钻杆101、喷浆管102、钻头103、搅拌叶104。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，一种水泥土搅拌承载桩，包括由水泥和泥土凝固而成的桩身10，所述的桩身10具有至少一个沿桩身10的径向突出桩身10的扩大部20，显然扩大部20的周长大于桩身10的周长，至于扩大部20为何种形状，本实施例不以限定，可以是圆环形，圆锥台形，梯形台等等。扩大部20的作用在于，能够提高与土层的接触面积，提高抗拔力和承载力。
优选方案，如图2所示，扩大部20有若干个，且每两个扩大部20之间的距离相等或不相等。
桩身10可以是圆柱形，也可以是其他形状，在本实施例中，作为优选方案，桩身10的横截面的边缘具有呈圆弧形的角11。
更优选地，扩大部20由若干个突出每个角11的桩体突出部21连接而成，且桩体突出部21的数量与角11的数量相同。
具体的说，如图3、图8和图9所示，桩身10包括至少一个由三根呈三角形分布且相互贴合的桩体31组成的基本单元30，且当桩身10包含两个以上的基本单元30时，每相邻的两个基本单元30共用两根相同的桩体31，组成基本单元30的桩体31的 横截面可以相同也可以不相同。组成基本单元30的三根桩体31中的任意一根桩体31分别与其他两根桩体31有重叠部分，也就是说，基本单元30中的三根桩体31是两两相互重叠的，或者理解为两两相互贴合，图8和图9中的阴影部分即为桩体31相互重叠或贴合的部分。图10和图11中的虚线表示的三角形即为一个基本单元30中的桩体31的中心的连线，可见每两个相邻的基本单元30实际由4根桩体31组成。
如图3-图7所示，需要理解的是，桩身10中的桩体31的轴心线不在同一平面上，也就是说桩体31的中心是呈平面分布，从而提高桩身10的结构强度。在本实施例中，桩身10的形状不以限定，优选地，桩身10呈梅花形、T形、L形或十字形。
当桩身10呈T形、L形或十字形时，桩身10至少有两排桩体31组成，每排桩体31可以并列排列成双排错位或多排错位排列，每排桩体31的轴心线在同一平面上，且组成桩身10的若干排桩体31的轴心线不在同一平面上。
在上述的方案中，桩体突出部21的数量实际上不大于桩体31的数量，原因在于，当桩体31位于桩身10的中间部位时，该桩体31不在桩身10的边缘，因而该桩体31不可能形成凸出桩身的桩体突出部21。
为了提高桩身10的强度，桩身10内设有至少一根预制桩40且预制桩40的轴心线与桩身10的轴心线平行，预制桩40可以有多根，多根预制桩40的形状可以一样，也可以不一样，预制桩40横截面的形状为方形、多边形、圆形或其他形状。预制桩40为变截面桩或不变截面桩，这里所述的变截面是指同一根桩的在不同位置的横截面的形状或尺寸是不一样的。
本发明还提供了一种水泥土搅拌承载桩的成形方法，如图12和图13所示，将若干根钻杆101和若干根喷浆管102分别按轴心 线不在同一平面上分布排列，每根钻杆101端部设有钻头103，所述的钻头103为转动半径可调节的扩孔钻头，在钻头103下钻过程中，当钻头103遇到土质较好的地质层如黏土层时，钻头103应至少扩大一次转动半径从而使钻头103的转动半径大于搅拌叶104的转动半径，从而形成注满了喷浆液的扩大部20，若干根钻杆101同时往地下钻，其中每三根钻杆101呈三角形分布从而形成一个基本单元钻杆，每两个相邻的基本单元钻杆共用两根钻杆101，在下钻时，若干根钻杆的搅拌叶104不在同一平面上且若干根喷浆管102同时喷浆，也就是说每根钻杆101上的搅拌叶104不会干扰到另外一根钻杆101或其他的搅拌叶104，当钻杆101下钻到设定深度时，钻杆101和喷浆管102同时往地面方向提升，提升过程中喷浆管102持续喷浆，钻杆101和喷浆管102可以上下往复数次，直到水泥浆液填满钻孔。喷浆液可以使是水泥浆，也可以是其他能与泥土固定成形的砂浆，在浆液与泥土混合均匀后凝固成型即为搅拌桩。
在钻杆101和喷浆管102提升出地面后，在喷浆液中插入至少一根预制桩40，预制桩40为预先制作的水泥桩或其他桩，在浆液中插入预制桩40的作用是提高搅拌桩的强度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了桩身10、角11、扩大部20、桩体突出部21、基本单元30、桩体31、预制桩40、钻杆101、喷浆管102、钻头103、搅拌叶104等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违 背的。