消除挤土负效应屏障器及其施工成桩工法.pdf

本发明公开了一种消除挤土负效应屏障器及其施工成桩工法，所述屏障器是一个上下敞开、周边封闭的横截面为圆形的钢管；其施工成桩工法是将屏障器与钻具固联；然后将钻具往下正向旋转钻进，带动屏障器钻至要求深度即停止下钻；取出定位销，钻具继续往下钻至设计深度；钻具旋转上提浇筑成桩，同时带动屏障器上提至地面，形成部分挤土型桩。本发明所设计的屏障器结构简单，可有效地约束在淤泥质土或饱和性粘土中的横向和竖向挤土负效应，消除挤土负效应；所提出的施工成桩工法工艺过程简单，可彻底解决挤土桩成桩过程的横向和竖向挤土负效应，降低桩体上部结构的工程成本和挤土负效应带来的各种危害，可广泛应用于各类土层。

1、  一种消除挤土负效应屏障器，其特征在于：是一个上下敞开、周边封闭的横截面为圆形的钢管。

2、  根据权利要求1所述的消除挤土负效应屏障器，其特征在于：所述屏障器的直径比连续螺纹状挤土型钻具外径大0.3～2mm。

3、  一种利用权利要求1所述的消除挤土负效应屏障器的施工成桩工法，其特征在于：
1)、将屏障器用定位销定位在连续螺纹状挤土型钻具上，并且屏障器的下端长度长过钻头；
2)、将连续螺纹状挤土型钻具往下正向旋转钻进，带动屏障器进入土中至设计要求消除挤土负效应的深度时即停止下钻，从屏障器内逸出的淤泥质土或饱和性粘土从屏障器上端排出；
3)、取出定位销，将钻具及屏障器分离，屏障器不动，连续螺纹状挤土型钻具采用挤压土体成孔继续往下钻进至桩的设计深度；
4)、连续螺纹状挤土型钻具反向旋转上提，同时浇筑混凝土或水泥浆形成带螺纹状的桩体，至屏障器上端定位销位置时停止上提，插上定位销，将连续螺纹状挤土型钻具及屏障器连接定位；
5)、连续螺纹状挤土型钻具继续正向旋转上提并带动屏障器上提，同时连续浇筑混凝土至地面，形成直杆状取土型桩体，最终形成上部为取土型、下部为挤土型的部分挤土型桩。

4、  根据权利要求3所述的施工成桩工法，其特征在于：所述钻具是挤土型空心螺牙型钻具。

5、  根据权利要求3所述的施工成桩工法，其特征在于：步骤4中钻具的上提方式为正向旋转上提，形成直杆状的挤土型桩体。

消除挤土负效应屏障器及其施工成桩工法
技术领域
本发明涉及建筑领域，具体涉及一种临时埋设于地基土中消除挤土负效应的屏障器及其施工成桩工法。
背景技术
随着社会的发展，高层建筑已越来越多地出现，楼层越高，需要地基桩就越多，目前挤土类型的地基桩由于承载力高，在工程桩中占据了相当大的比例，而挤土类型桩会在淤泥质土和饱和性粘土中产生挤土负效应，尤其是越接近地面的土层所产生的挤土负效应就越大，这些负效应所带来的危害程度轻则挤坏相邻桩体，重则危及周边建筑，由于挤土类型桩所产生的挤土负效应带来的危害至今在国内外工程界并没有简单易行的根治办法，尽管中国2008年新规范对挤土桩桩距作了调整，这种调整一来增加了上部结构(比如承台)的造价，二来仍未彻底根治负效应对周边建筑的破坏作用。由申请人提出的专利申请“一种消除挤土负效应屏障器及其施工工法”(申请号：200810183354.9)提出了一种消除挤土负效应屏障器及其施工工法，该工法能有效地消除挤土负效应对周边建筑物的破坏问题，但该工法采用二次成桩方式进行，工艺复杂，施工速度较慢，效率低，且施工成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种消除挤土负效应屏障器，其能有效地将成桩时产生的挤土负效应控制在小范围内，从而消除挤土负效应对周边桩体及建筑物等的危害。
本发明的另一目的是提供一种利用上述屏障器消除挤土负效应的施工成桩工法，该成桩工法采用一次成桩的方式进行，既可有效地解决挤土桩成桩过程的横向和竖向挤土负效应，又可以根据挤土桩的桩径设计按取土桩的桩径进行调整，降低了成桩成本，保证工程质量，消除了对周边建筑物等的危害。
本发明所采用的技术原理：根据设计要求，将钻具及消除挤土负效应的屏障器连接成一个整体，采用连续螺纹状挤土型钻具及屏障器共同钻进的方式进行施工，在达到设计要求消除挤土负效应的深度时，将连续螺纹状挤土型钻具及屏障器分离，然后将连续螺纹状挤土型钻具单独往下钻至桩的设计深度，同时浇筑混凝土或水泥浆成桩，并随着连续螺纹状挤土型钻具的上提将屏障器取出。
本发明为达到第一个目的所采用的技术方案：
一种消除挤土负效应屏障器，其特征是一个上下敞开、周边封闭的横截面为圆形的钢管。临时钻入土体中的屏障器和连续螺纹状挤土型钻具将屏障器内的土体与屏障器外的土体隔离开来，使在屏障器内土体施工的连续螺纹状挤土型钻具和桩体所产生的任何横向和竖向应力约束在屏障器内，并通过屏障器上口排出部分土体，释放有害应力，从而消除挤土负效应对周边桩体和建筑物等的危害。
所述屏障器的直径比连续螺纹状挤土型钻具外径大0.3～2mm。
本发明所设计的屏障器的长度以连续螺纹状挤土型钻具和桩所在相应土层所产生的挤土负效应的危害大小来进行控制。
本发明为达到第二个目的所采用的技术方案：
一种利用上述屏障器消除挤土负效应的施工成桩工法，其步骤如下：
1、将屏障器用定位销定位在连续螺纹状挤土型钻具上，并且屏障器的下端长度长过钻头。
2、将连续螺纹状挤土型钻具往下正向旋转钻进，带动屏障器进入土中至设计要求消除挤土负效应的深度时即停止下钻，从屏障器内逸出的淤泥质土或饱和性粘土从屏障器上端排出。
3、取出定位销，将连续螺纹状挤土型钻具及屏障器分离，屏障器不动，连续螺纹状挤土型钻具采用挤压土体成孔继续往下钻进至桩的设计深度。
4、连续螺纹状挤土型钻具反向旋转上提，同时浇筑混凝土或水泥浆形成带螺纹状的挤土型桩体，也可采用钻具正向旋转上提，形成直杆状的挤土型桩体，至屏障器上端定位销位置时停止上提，插上定位销，将连续螺纹状挤土型钻具及屏障器连接定位。
5、连续螺纹状挤土型钻具继续正向旋转上提并带动屏障器上提，同时连续浇筑混凝土或水泥浆至地面，形成直杆状取土型桩体。最终形成上部为取土型、下部为挤土型的部分挤土型桩。
本发明所设计的屏障器可对屏障器内土体产生近乎于绝对的横向约束力，有效地将成桩时产生的挤土负效应控制在屏障器范围内，并通过屏障器上口排出部份土体，释放有害应力，从而消除挤土负效应对周边建筑物等的危害；所提出的施工成桩工法工艺过程简单，可彻底解决成桩过程中在淤泥质土或饱和性粘土中的横向和竖向挤土负效应，降低桩体上部结构的工程成本和挤土负效应带来的各种危害，可广泛应用于各类土层。
附图说明
图1是本发明的屏障器的结构示意图。
图2是本发明施工成桩工法的第一步的示意图。
图3是本发明施工成桩工法的第二步的示意图。
图4是本发明施工成桩工法的第三步的示意图。
图5是本发明施工成桩工法的第四步的示意图。
图6是本发明施工成桩工法的第五步的示意图。
图中：1、屏障器；2、连续螺纹状挤土型钻具；3、定位销；4、淤泥质土或饱和性粘土；5、钢管内排出的土；6、其它土层；7、混凝土或水泥浆；8、上部取土型桩；9、下部挤土型桩。
具体实施方式
在图1中，本发明所设计的屏障器1是一个上下敞开、周边封闭的横截面为圆形的钢管。其临时钻入土体中的屏障器将屏障器内的土体与屏障器外的土体隔离开来，使在屏障器内土体施工的连续螺纹状挤土型钻具、土体和桩体所产生的任何横向和竖向应力约束在屏障器内，并通过屏障器上口排出部份土体，释放有害应力，从而消除挤土负效应对周边桩体和建筑物等的危害。
所述屏障器的直径比钻具外径大0.3～2mm。
本发明所设计的利用上述屏障器消除挤土负效应的施工成桩工法，其步骤如下：
1、将屏障器1用定位销3定位在钻具2上(图2)。所述钻具2是挤土型空心螺牙型钻具(钻具内为空心，作为输送混凝土或水泥砂浆的通道，钻具下端带有阀门)。
2、将钻具2往下正向旋转钻进，带动屏障器1进入土中至设计要求消除挤土负效应的深度时即停止下钻，从屏障器内逸出的淤泥质土或饱或性粘土从屏障器上端排出(图3)。
3、取出定位销3，将钻具2及屏障器1分离，屏障器不动，钻具2采用挤压土体成孔继续往下钻进至桩的设计深度(图4)。
4、钻具2反向旋转上提，同时浇筑混凝土或水泥浆形成带螺纹状的挤土型桩体，至屏障器1上端定位销位置时停止上提，插上定位销3，将钻具2及屏障器1连接定位(图5)。所述钻具也可采用正向旋转上提，形成直杆状的挤土型桩体。
5、钻具2继续正向旋转上提并带动屏障器1上提，钻具带出屏障器内的残余土体同时连续浇筑混凝土(或水泥浆)至地面，形成直杆状取土型桩体。最终形成上部为取土型、下部为挤土型的部分挤土型桩(图6)。