一种扩底桩及其施工方法 【技术领域】
本发明涉及一种扩底桩及其施工方法。
背景技术
现有技术中的大部分扩底桩的桩部比较小或强度不够，因此，单桩承载能力比较低，同时加工的方法比较复杂，周期长，制造成本较高。如中国专利号为98118752.8的发明专利，公开了一种扩底压浆桩的成桩方法，其采用的步骤为：1、旋转钻与扩底器作为一个整体，同时下钻至桩底；2、将旋转钻上提至扩大头顶端，使下部桩孔与排浆通道连通，同时，通过注浆通道向桩底注水；3、开动扩底器进行扩底，边扩底边继续注水；4、扩底器切屑下来的土与注入的水形成泥浆，通过排浆通道外排；5、扩大头达到设计尺寸要求后，继续注入水清底；6、清底结束后，通过注浆通道向桩底注水泥浆；7、扩大头水泥浆注满后，一边继续注浆，一边上提扩底器，使旋转钻与扩底器又成为一个整体，将排浆通道封闭；8、加大压力继续注浆，此后的注浆，可以是水泥浆，也可以是水泥砂浆或细石砼，借助注浆压力，将组合钻具顶起；9、注浆高度至空壁可以自行保持稳定的位置时，停止注浆，移开组合钻具；10、下钢筋笼和补浆管；11、投骨料；12、通过补浆管再进行二、三次补浆，而后将补浆管提出。上述专利无法加工出形状规则的桩孔底部，影响了其承载的能力；其次，上述专利切下来的土和水形成泥浆后外排，造成了严重的环境污染，同时容易造成桩孔和倾斜部的塌方，成品率比较低，增加了制造的成本。
【发明内容】
本发明所要解决地技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供的一种具有承载力高、质量好、成本低的扩底桩。
本发明所述解决的另一技术问题在于提供一种上述扩底桩的施工方法，用该方法制造上述扩底桩，可以减少环境污染，成品率高、速度快。
按照本发明提供的一种扩底桩，包括一桩部和一与所述桩部连成一体的底座，其特征在于：所述底座包括一锥形部和一与所述锥形部底部连成一体的直立部，所述锥形部的斜面与轴线的夹角α≤12°，所述直立部的高度大于500mm，所述底座的底面积与所述桩部的横截面积之比小于3.5。
按照本发明提供的一种上述扩底桩的施工方法，包括桩孔的定位、钻孔、扩底和浇注砼成桩，其特征在于：成桩中具体采用下述步骤：a.进行桩孔的中心定位，引导钻机进行准确定位；b.钻机钻一个直径大于预设桩径的孔，然后埋设护筒；c.钻孔，往孔中加入稳定液，钻机根据预设的桩径开始钻孔，边钻孔边加入稳定液，孔中的泥土被装入钻头中，钻进一定深度后，钻头提升到地面，清除钻头内的泥土，然后再次钻孔，如此反复，达到至所设计标高为止；d.扩底，由专用扩底铲斗进行桩孔底部的扩底作业，铲斗边进行旋转中，其被平均张开成2份或4份进行挖掘，并在挖掘中进行水平扩底，当中产生的泥土沙砾被铲斗所容纳，铲斗闭合时，将泥土沙砾带到地面，最后将桩孔底部挖掘成一斜面与轴心线的夹角小于12°的锥形空腔和一直径小于等于5m的直立形空腔，钻挖设备上设有电脑管理施工映像装置系统，操作员根据映像显示装置控制钻挖设备进行地下扩底作业；e.对桩孔的深度和扩底部进行伸缩扩张检测，同时检测桩孔中的沉渣，浇注砼前先安放校直管，再将钢筋笼放入桩孔中，然后用清渣泵进行清渣；f.安放导管，浇注砼，最后完整扩底桩成形。
本发明与现有技术相比较具有如下优点：1、本发明的桩底部为一锥形部和一直立部，使桩的底部与孔壁具有较高的摩擦力，提高其承载力，使桩的底部加工成合理的尺寸，提高单桩的承载力，具有广泛的应用价值；
2、本发明的施工方法，采用专用铲斗，将桩孔的底部加工成锥形部和直立部，同时将原始土带出孔外运走，可以在将孔清理完毕后再进行灌注，提高了灌注的质量，减少了对于环境的污染，提高了桩的制造速度；
3、本发明在钻挖设备上设有电脑映像系统，操作人员根据映像显示进行操作，提高了桩孔底部的加工精度，保证单桩具有较高的承载力，操作简单，施工方便。
本发明进一步的特征和优点，在阅读了下面结合附图给出的实施例后，将会得到更清楚的理解。
【附图说明】
图1是本发明的一种扩底桩的示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明中桩孔定位开始挖掘示意图。
图4是本发明中桩孔的挖掘示意图。
图5是本发明中桩孔底部开始挖掘示意图。
图6是本发明中桩孔底部扩底完成示意图。
图7是本发明中桩孔深度检测示意图。
图8是本发明中桩孔内安放校直管的示意图。
图9是本发明安放钢筋笼后的示意图。
图10是本发明安放导管后的示意图。
图11是本发明进行砼灌注的示意图。
图12是本发明砼灌注完成后的示意图。
图13是本发明开始扩底的示意图。
图14是本发明中直立部的挖掘示意图。
图15是本发明中倾斜部的挖掘示意图。
图16是本发明中对底部进行整形挖掘的示意图。
【具体实施方式】
参见图1和图2，按照本发明提供的一种实施例，包括一桩部1和一与所述桩部1连成一体的底座2，所述底座2包括一锥形部21和一与所述锥形部21底部连成一体的直立部22，所述锥形部21的斜面与轴线的夹角α≤12°，所述直立部22的高度h大于500mm，所述底座2的底面积S2与所述桩部1的横截面积S1之比小于3.5。将所述锥形部的斜面的倾斜度限定在12°以内，主要防止所述锥形部21因斜度过大造成塌方，尤其是在地下水比较丰富的地区，所述锥形部21过大塌方的可能性更大，因此将所述锥形部21的斜度限定在上述范围，可以很好的防止塌方，提高成品率。同时，为了提供单桩的承载力，因此，所述底座2的直立部22的高度大于500mm，增加底座2的摩擦力，保证了承载力。将所述底座2的底面积S2与所述桩部1的横截面积S1之比限定在3.5以内，可以保证底座2和桩部1在一定承载力的情况下，达到两者之间的比例优化。
参见图1，按照发明提供的一种实施例中，所述桩部1的直径与所述底座2的最大直径的尺寸关系如下：
桩部1的直径(mm) 底座2最大直径(mm)
800-1000 1000-1700
1000-1300 1200-2400
1300-1500 1500-2600
1600-1800 1800-3200
1800-2200 2000-3600
2200-2400 2400-4300
2500-2700 2600-4500
2800-3000 3000-5000
根据上述比例制造出来的桩体，可以满足大部分施工的要求，增强了其应用范围。
本发明的所述桩体1由砼浇注而成，其内安装有钢筋笼。可以达到比较高的强度。
本发明提供的一种上述扩底桩的施工方法包括桩孔的定位、钻孔、扩底和浇注砼成桩，其成桩中具体采用下述步骤如下：参见图3，本施工方法的第一步进行桩孔的中心定位，引导钻头4进行准确定位；参见图3和图4，本发明第二步由钻头4钻一个直径大于预设桩径的孔，然后埋设护筒5；所述护筒5起到保护的作用。参见图4，本发明的第三步进行桩身孔的钻孔作业，往预先挖掘的孔中加入稳定液，钻头4根据预设的桩径开始钻孔，边钻孔边加入稳定液，孔中的泥土被装入钻头4中，钻进一定深度后，钻头4提升到地面，清除钻头4内的泥土，然后再次钻孔，如此反复，达到至所设计标高为止；参见图5和图6，本发明的第四步进行扩底作业，由专用扩底铲斗6进行桩孔底部3的扩底作业，铲斗6边进行旋转中，其被平均张开成2份或4份进行挖掘，并在挖掘中进行水平扩底，当中产生的泥土沙砾被铲斗6所容纳，铲斗6闭合时，将泥土沙砾带到地面，最后将桩孔底部3挖掘成一斜面与轴心线的夹角小于12°的锥形空腔31和一直径小于等于5m的直立形空腔32，钻挖设备上设有电脑管理施工映视装置系统，操作员根据映像显示控制钻挖设备进行地下扩底作业；所述映像显示装置根据安装在铲斗6上的扩张度检测器和深度检测器检测的数值，准确的显示铲斗6在桩孔中的扩张度和深度，并能通过图形显示出来。因此，一般的操作人员就可以根据图像控制铲斗6，降低了对操作人员的要求，提高了桩孔的加工精度。参见图7，本发明的第五步对桩孔的深度和扩底部3进行检测，同时检测桩孔中的沉渣；参见图8和图9，本发明在清渣前，先安装校直管7，再将钢筋笼8放入桩孔中，然后用清渣泵进行清渣；三根所述校直管7成一定角度安装在桩孔的周壁上，可以防止钢筋笼8下放时，桩孔壁上的泥土塌皮。参见图10至图12，本发明进行最后的成桩步骤，先安放砼的导管9，然后浇注砼，最后完整桩体成形。
本发明的所述桩孔底部的挖掘方法具体可以采用下述步骤进行成形：参见图13，本发明底部成形的第一步，将扩底铲斗6放入桩孔中，参见图14，本发明中桩孔底部成形的第二步，根据预设尺寸对桩孔底部中的直立形空腔进行挖掘；参见图15本发明中底部成形的第三步，根据预设角度对于桩孔底部中的锥形空腔进行挖掘；参见图16，本发明中底部成形的第四步，对整个桩孔底部进行整形挖掘，并对残土进行处理。通过上述步骤加工出来的桩孔底部形状规则，桩孔底平整。
参见图7，本发明中挖掘出的直立形空腔的高度大于500mm。可以制造出直立部22大于500mm的底座2，提高承载力。
参见图7，本发明中挖掘出的直立形空腔的底部的面积与桩部空腔的截面积之比小于3.5。制造出直立部底部面积与桩部截面积之比小于3.5的底座2。
参见图7，本发明中所述桩部空腔的直径与所述底座空腔直径的尺寸关系如下：
桩部空腔的直径(mm) 底座空腔的最大直径(mm)
800-1000 1000-1700
1000-1300 1200-2400
1300-1500 1500-2600
1600-1800 1800-3200
1800-2200 2000-3600
2200-2400 2400-4300
2500-2700 2600-4500
2800-3000 3000-5000
制造出按照上述尺寸比例的扩底桩，满足大多数场合的需求，提供了应用与推广。
本发明中所述铲斗6的旋转速度为10-20转/分钟。往孔中加入的所述稳定液为膨润土、CMC硝碱，可以有效的防止桩孔在挖掘时塌方。