用于现浇扩底楔形钢筋混凝土桩的振动打桩机及施工方法.pdf

一种现浇扩底楔形钢筋混凝土桩的振动打桩机及施工方法，建筑桩基础技术领域。振动打桩机的振动头下部和楔形钢制套管上部由钢制带圆孔盖板衔接，楔形钢制套管下端连接活瓣桩靴；启动振动头向下带动楔形钢制套管和活瓣桩靴打入地基中，通过进料口向楔形钢制套管内空腔填筑干硬性混凝土固体填料，夯击形成扩大头；下放钢筋笼，浇注混凝土，振动头振动带动楔形钢制套管向上拔出形成楔形桩身，最后形成扩底楔形钢筋混凝土桩。本发明新型桩与等截面现有型桩相比，节省混凝土，提高了桩侧正摩阻力，扩大头有效地提高桩端阻力值，并能有效降低负

1.  一种用于现浇扩底楔形钢筋混凝土桩的振动打桩机，其特征在于：振动打桩机(1)上部设有振动头(2)、钢制盖板(3)螺丝铆接振动头(2)和楔形钢制套管(4)，振动打桩机(1)的振动头(2)下部与可装卸的钢制盖板(3)连接，钢制盖板(3)下端与带活瓣桩靴(6)的楔形钢制套管(4)连接；楔形钢制套管(4)中间为空腔、底端连接活瓣式桩靴(6)，钢制盖板中间设置圆孔(5)，楔形钢制套管(4)具有较高的刚度和强度；活瓣桩靴(6)由锁轴和活瓣组成；楔形钢制套管(4)上部外侧设置混凝土进料口(7)，且楔形钢制套管外侧设置可以观测沉桩深度的标志；楔形钢制套管(4)、活瓣桩靴(6)和小型夯击锤(11)构成沉桩专用成模装置；楔形钢制套管(4)由部分等截面段和楔形段组成，其整体桩长在5-30米之间，楔形段楔形角在00-50。

2.  使用权利要求1所述振动打桩机的方法，其特征在于如下步骤：
(1)将带活瓣桩靴的桩模套管在指定的打桩位置就位；
(2)启动振动头向下振动，将桩模套管打至指定位置；
(3)通过混凝土进料口向楔形钢制套管空腔内注入CFG等干硬性混凝土固体填料；
(4)启动振动头振动，填筑干硬性性固体填料之前，将楔形钢制套管上拔0.2-1.0m，上拔速率为0.5-1.4m/min9；
(5)打桩机上换安一个小型夯击锤，对套管底部填料进行夯击以形成扩大头；
(6)利用自重或者振动力将钢筋笼下放到指定位置；
(7)重新启动振动头振动，将套管向上拔出地面，并同时通过进料口向套管内填筑混凝土以形成上部楔形桩身，最终形成扩底楔形桩。

用于现浇扩底楔形钢筋混凝土桩的振动打桩机及施工方法
技术领域
本发明属于建筑桩基础技术领域，涉及一种现浇扩底楔形钢筋混凝土桩施工方法。
背景技术
桩基础竖向承载力由桩侧摩阻力和桩端阻力两部分组成。传统的等截面桩存在单位材料强度利用率低、桩体受桩侧负摩阻力影响显著等不足；楔形桩、扩底桩等通过改变桩体纵向截面形式能有效地提高单位材料强度利用率。在本发明之前，楔形桩，如中国专利预应力锥形管桩(ZL200420063381.x)等，利用倒锥形体斜面，将部分垂直向下的力转化为水平力，充分发挥桩侧土体承载能力，从而提高桩侧摩阻力；较等截面桩而言，有更好的土层穿透力、更高的桩体单位承载力等方面的优势；但是由于桩底截面积较小，导致桩端阻力发挥受到限制。扩底桩，如中国专利ZL200410102711.6和ZL200510009681.9等，是在传统等截面桩的基础上，对桩底进行扩大头以增大桩端截面积，从而提高桩端阻力值；但是该法对桩侧摩阻力的提高并无改进，且容易受到桩侧负摩阻力的影响而削落桩基础整体承载能力。
发明内容
本发明克服上述缺陷，提供了一种可以同时提高桩侧正摩阻力和桩端阻力值，且有效降低桩侧负摩阻力对桩体影响的现浇扩底楔形钢筋混凝土桩施工方法。
本发明所使用的振动打桩机上部设有振动头、钢制盖板螺丝铆接振动头和楔形钢制套管，振动打桩机的振动头下部与可装卸的钢制盖板连接，钢制盖板下端与带活瓣桩靴的楔形钢制套管连接；楔形钢制套管中间为空腔、底端连接活瓣式桩靴，钢制盖板中间设置圆孔，楔形钢制套管具有较高的刚度和强度；活瓣桩靴由锁轴和活瓣组成；楔形钢制套管上部外侧设置混凝土进料口，且楔形钢制套管外侧设置可以观测沉桩深度的标志；楔形钢制套管、活瓣桩靴和小型夯击锤构成沉桩专用成模装置。楔形钢制套管由部分等截面段和楔形段组成，其整体桩长在5-30米之间，楔形段楔形角在0°-5°。
其施工方法如下：
将带活瓣桩靴的桩模套管在指定的打桩位置就位；
启动振动头向下振动，将桩模套管打至指定位置；
通过混凝土进料口向楔形钢制套管空腔内注入CFG等干硬性混凝土固体填料；
启动振动头振动，填筑干硬性性固体填料之前，将楔形钢制套管上拔0.2-1.0m，上拔速率为0.5-1.4m/min，以便活瓣桩靴更容易打开和填料的挤扩；
打桩机上换安一个小型夯击锤，对套管底部填料进行夯击以形成扩大头；
利用自重或者振动力将钢筋笼下放到指定位置；
重新启动振动头振动，将套管向上拔出地面，并同时通过进料口向套管内填筑混凝土以形成上部楔形桩身，最终形成扩底楔形桩。
本发明的优点和益处在于：与等截面现浇钢筋混凝土桩相比，当要达到同等承载力条件时，现浇扩底楔形桩具有更优化合理的截面受力形式，明显节省混凝土用量，从而节约造价；与常规扩底桩相比，楔形桩身的设置提高了桩侧正摩阻力，并同时能有效降低负摩阻力对桩身的影响；与常规楔形桩相比，扩大头的设置有效地提高桩端阻力值。现浇扩底楔形桩属于刚性桩，边振动边加压的沉管方式以及夯击扩底方式使得该桩型处理深度可达到30米左右，其施工工艺简单、施工压入效率高、可操作性强，便于质量控制、检测，单桩承载力高。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为本发明的钢制盖板结构示意图。
图3为本发明的楔形钢制套管结构示意图。
图4(a)为本发明的活瓣桩靴打开状态结构示意图。
图4(b)为本发明的活瓣桩靴闭合状态结构示意图。
图5为本发明的施工过程示意图，其中a为振动沉桩模，b为桩模沉管完成，c为填筑干硬性混凝土固体填料，d为夯击形成扩大头，e为下放钢筋笼，f为振动拔管浇注混凝土，成桩。
图中：1为振动打桩机，2为振动头，3为钢制盖板，4为楔形钢制套管，5为钢制盖板中的圆孔，6为活瓣桩靴，7为锁轴，8为活瓣，9为混凝土进料口，10为观测沉桩深度的标志，11为小型夯击锤，12为钢筋笼。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。
如图1、图2、图3、图4(a)、图4(b)和图5所示，振动打桩机1上部设有振动头2，钢制盖板3螺丝铆接振动头2和楔形钢制套管4，盖板3中间设置圆孔5，楔形钢制套管4具有较高的刚度和强度，且中间为空腔，楔形钢制套管4下部连接活瓣桩靴6；活瓣桩靴6由锁轴7和活瓣8组成；楔形钢制套管4上部外侧设置混凝土进料口9，且楔形钢制套管4外侧设置可以观测沉桩深度的标志10；楔形钢制套管4，活瓣桩靴6以及小型夯击锤11构成沉桩专用成模装置。
实施时，先平整场地并将振动打桩机1就位，将下部连接活瓣桩靴6的楔形钢制套管4在指定的打桩位置定位，启动振动头2向下振动，使与之相连接的盖板3、楔形钢制套管4和活瓣桩靴6一起沉入地基土中；通过观察楔形钢制套管4外侧的标志10判断沉模是否已经达到设计深度，当楔形钢制套管4沉入到预先设计深度时，将楔形钢制套管4上拔0.5倍设计扩大头直径(约0.2-1.0m左右)，以利于活瓣桩靴6的打开和填料夯扩形成扩大头；通过楔形钢制套管4上部外侧的进料口9向楔形钢制套管4空腔内注CFG等干硬性混凝土固体填料，移开振动头2，通过盖板3的圆孔5利用夯击锤11对楔形钢制套管4空腔底部填料进行夯击形成扩大头；移开夯击锤11，将钢筋笼11通过盖板3中间的圆孔5放入楔形钢制套管4空腔内随后注入混凝土；最后，启动振动头2振动向上拔出楔形钢制套管4，上拔时的速度控制在0.5-1.4m/min左右以利于成桩；待楔形钢制套管4和活瓣桩靴6完全拔出地面后，在地基中就已形成了现浇扩底楔形钢筋混凝土桩。
当作为软土地基处理方案时，一般不需要很高的桩体强度，因此也可以不放置钢筋笼12而直接形成现浇扩底楔形混凝土桩。