一种扩大头抗压抗拔桩的施工方法技术领域
本发明属于建筑桩基领域，具体涉及一种扩大头抗压抗拔桩的施工方法。
背景技术：
随着城市建设的迅猛发展，可用于建设的土地资源越来越少，因此房屋建筑向高层发展，各种高层及超高层建筑成为当前建设的主导。对于高层及超高层建筑的基础工程，基础承载力的要求越来越高。在工程中某些结构，桩基既承受上部结构传来的竖向压力，又要承受因为地下水带来的浮力，即桩基不仅需要抗压力，还同时需要一定的抗拔力。因此，需同时解决抗压及抗拔问题。
申请号201210144475.9的发明专利，公开了一种混凝土桩的施工方法，通过该方法可快速简便的形成一种同时具备较高的抗压承载力和抗拔力的混凝土桩。施工方法包括下述步骤：1）将外管沉至设计深度；2）在外管内放入内夯锤并击出外管；3）分次填入散体填充料并进行挤扩；4）分次填入干硬性混凝土并进行挤扩；5）放置底部只设主筋的钢筋笼；6）在钢筋笼内部放入内管，内管内放入内夯锤；7）向钢筋笼内部填入干硬性混凝土，锤击内管进行挤扩；8）反复进行干硬性混凝土的填充和挤扩，使钢筋笼底端的主筋向外散开被包裹嵌固在干硬性混凝土内；9）在外管内灌注混凝土至桩顶；10）提出外管，振捣密实混凝土。
但这种桩存在以下缺点：1）、先制作扩大头，再放钢筋笼，进一步再夯实，步骤繁琐，且制作钢筋笼，耗材多、成本高。2）、桩内芯为采用散体材料经锤击挤扩而成，施工过程中产生的噪音及振动对周边环境影响较大，不适宜在城区及周边建筑密集的区域施工。
申请号为201020146936.2，名称为水泥土桩扩夯一体化装置的实用新型专利，包括一个传力杆、由一个圆钢板和与圆钢板下表面焊接在一起的十字钢板构成的夯实装置和栓接在圆钢板上表面和传力杆侧面的扩桩装置。所述扩桩装置包括两片扣合在一起的扇形片，扇形片内圈以螺栓连接在所述圆钢板上表面，外圈和传力杆以铰链连接。当螺旋钻机在桩位处旋挖成孔后，将取出的桩孔土进行加水泥搅拌均匀处理，随后用水泥土向桩孔内回填，回填水泥土的高度500mm～800mm后；再将本实用新型安装在振动发生器的一端上；开启振动发生器产生高频震动力锤桩杆传递到夯实装置处，使回填的水泥土达到密实和桩体向四周挤密扩孔的效应。当下段水泥土夯实完成后，吊车吊着震动发生器向上边吊边拔出桩杆及夯扩一体化装置，再向桩孔内回填水泥土，再同上述工艺实施夯扩，如此反复循环向上一段夯扩成桩至桩顶以上。
该装置的缺点是：当下段水泥土夯实完成后，吊车吊着震动发生器向上边吊边拔出桩杆及夯扩一体化装置，再向桩孔内回填水泥土，再同上述工艺实施夯扩，不能连续进行填土和夯实，效率低。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种扩大头抗压抗拔桩的施工方法，解决现有技术中水泥土桩步骤繁琐、效率低和成本高的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种扩大头抗压抗拔桩的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、预制锚拉装置和夯实装置；
所述锚拉装置包括锚索和固定在锚索一端的锚定板；
所述夯实装置包括圆形底板、挡板、传力杆、限位块和振动发生器。圆形底板上开设有孔；所述挡板通过转轴铰接在圆形底板的底面上，挡板为薄片状，其外形大小能挡住孔；所述传力杆垂直固定在圆形底板上。所述限位块固定在圆形底板的底面上，防止挡板向下旋转至竖直状态，因为挡板向下旋转至竖直状态时，挡板下端与其下方的回填土向抵持，影响挡板向上回转；所述振动发生器设置在传力杆的上端。
步骤二、沉管，利用打桩设备将钢管和封头板沉入地下，封头板密封抵靠在钢管下端口，但封头板未与钢管连接。利用钢管和封头板挤压土体形成桩孔，钢管暂不拔出，防止桩孔坍塌，即使在地下水丰富情况下，也不会造成桩孔壁的坍塌。
步骤三、制作扩大头，将锚拉装置、注浆管和夯实装置沉入钢管中，带锚定板的一端向下，并使锚索和注浆管穿过孔洞，然后向钢管中填入回填土，用将夯实装置对回填土进行夯砸，从钢管下端口涌出的回填土形成扩大头；锚定板、注浆管的下端位于钢管的底部，锚索的长度大于桩孔的深度，锚索处于张紧状态；通过设置锚拉装置增强了桩身的强度，提高了桩基的抗拉强度。通过设置扩大头使桩身下端体积增大，提高了桩基的抗压、抗拉效果，锚定板被固定在扩大头中提高了扩大头的整体强度，且操作简单、成本低。
步骤四、继续向钢管内填入回填土，并夯砸，直至完成整个桩体的制作。
制桩的过程如下：将夯实装置沉入桩孔中，然后向桩孔中填入回填土，再向上提起夯实装置，在重力作用下挡板向下旋转，圆形底板上的孔被打开，回填土通过孔落下。圆形底板的底面上设置有限位块，防止挡板向下旋转至竖直状态，因为挡板向下旋转至竖直状态时，挡板下端与其下方的回填土向抵持，影响挡板向上回转；挡板的最大旋转角度为80度。当回填土通过孔落下后再将夯实装置回落，当挡板的下端与回填土接触时，挡板受到向上的支持力，则随着夯实装置的回落，挡板向上旋转至与圆形底板平行封住孔洞；然后开启设置在传力杆上端的振动发生器，振动发生器产生高频震动力并传递给夯实装置，在高频振动和夯实装置的重力作用下使回填土达到密实、夯实的效果，提高桩体的强度。当钢管中下部的填料被夯实后，再向桩孔中填入回填土，重复上述的操作，如此循环逐步夯实直至完成整个桩体的制作。在此过程中，填入回填土时，不需要将夯实装置吊出到桩孔外，可连续向桩孔中填入回回填土进行夯实，操作方便、效率高。
步骤五、注浆，通过注浆管向进行注浆，且边注浆边向上提拔注浆管，使整个桩体满注浆，所述注浆压力为1-5MPa，注浆量以注浆口溢出浆料为准。通过注浆使扩大头与整个桩身成为整体，提高了桩基的抗拔及抗压承载力，并在锚定板附近加强注浆，防止在拉拔作用下桩身与扩大头脱离。注浆管可以回收并再次利用。
步骤六、注浆结束后拔除钢管，以便重复利用，节约成本。
步骤七、在桩体顶部铺设砂石混泥土褥垫层，使桩体本身与褥垫共同承担荷载，减少基础底面应力集中。
进一步改进，所述封头板为锥形，沉管时，封头板的锥部竖直向下，方便预制桩孔时封头板和钢管的下沉，省力。
进一步改进，所述步骤二中预制桩孔时，通过振动或静压的方式将钢管沉入地下，噪音小，不扰民，方便夜间施工。
进一步改进，所述圆形底板的中心与孔洞的中心重合，防止因为孔洞与圆形底板的偏心设置导致回填土堆积在圆形底板边缘；同时防止因为孔洞与圆形底板的偏心设置导致挡板在向下旋转过程受到桩孔孔壁的干涉，使挡板的旋转角度太小，不利于回填土的落入。
进一步改进，所述传力杆的中心在圆形底板上的投影与圆形底板的中心重合，使传力杆的振动力均匀作用于圆形底板上，保证回填土被均匀密实，所述传力杆为H型钢，因为在夯实回填土的过程中，高频震动力通过传力杆传递给圆形底板，则要求传力杆有良好的整体稳定性和强度，而H型钢传力杆满足整体稳定性和较高强度的要求。所述H型钢下端的腹上板开有缺口，因为H型钢的腹板将圆形底板上的孔分为两半，孔的尺寸变小了，阻碍了回填土的下落，通过在H型钢的腹板下端开设缺口，保证圆形底板上的孔不被分隔，降低了回填土落下时受到孔尺寸的限制。
进一步改进，所述挡板包括形状相同的第一档板和第二挡板，且第一档板和第二挡板均通过转轴与圆形底板铰接，第一挡板和第二挡板对称设置在孔两侧，设置第一档板、第二挡板相比较设置一个挡板而言，降低了挡板的长度，在向下旋转相同角度时，挡板在水平面上的投影面积减小，降低了回填土落下的阻碍。
进一步改进，所述回填土包括不含有机杂质的建筑垃圾，如碎砖、碎瓦、干硬性混凝土建筑垃圾，取材方便，节省成本。
进一步改进，所述步骤三中，扩大头的直径为桩体直径的1-3倍。通过设置扩大头提高桩基的抗压、抗拉效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过设置扩大头使桩身下端体积增大，提高了桩基的抗压、抗拉效果，在制作扩大头时将锚拉装置随回填土夯砸到钢管下方，操作简单、成本低。
2、沉管后，钢管暂不拔出，防止桩孔坍塌，设置封头板避免土体从钢管下端口涌入钢管中；钢管在注浆结束后拔出，重复利用，节省成本。
3、通过注浆使扩大头与整个桩身成为整体，提高了桩体的抗拔及抗压承载力，并在锚定板附近加强注浆，防止在拉拔作用下桩身与扩大头脱离。
4、通过振动夯实填料，相比大能量夯击震感明显降低，噪音小，不扰民，方便夜间施工。
5、通过在圆形底板上开设孔、设置挡板，在填入回填土重力时，向上提起夯实装置，在重力作用下挡板向下旋转孔洞被打开，回填土下落，无需要将夯实装置提出到桩孔外在填入回填土，操作方便、效率高。
6、H型钢作为传力杆提高了传力杆满足整体稳定性和强度，通过在H型钢下端的腹板上开缺口，保证圆形底板上的孔洞不被分隔，降低了回填土落下时所受孔洞尺寸的限制。
7、通过设置第一档板和第二挡板，降低了挡板的长度，在向下旋转相同角度时，挡板在水平面上的投影面积减小，降低了回填土落下的阻碍。
附图说明
图1使本发明所述扩大头抗压抗拔桩的施工方法的工序图。
图2是发明所述夯实装置的俯视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是图2的B-B剖视图。
图5是夯实装置的挡板向下旋转的示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例一：
如图1所示，一种扩大头抗压抗拔桩的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、预制锚拉装置和夯实装置；
所述锚拉装置包括锚索13和固定在锚索13一端的锚定板16；
如图2-5所示，所述夯实装置包括圆形底板1、挡板3、传力杆4、限位块7和振动发生器。圆形底板1上开设有孔2，圆形底板1的中心与孔2的中心重合；所述挡板3通过水平转轴6铰接在圆形底板1的底面上，挡板3为薄片状，其大小能挡住孔洞2，挡板3包括形状相同的第一档板31和第二挡板32，且第一挡板31和第二挡板32设置在孔2的两侧。所述传力杆4垂直固定在圆形底板1上，且传力杆4下端面的中心与圆形底板1的中心重合。传力杆4为H型钢，所述H型钢下端的腹板开有缺口5，因为H型钢存在腹板，则圆形底板1上的孔2被H型钢的腹板分为两半，孔2的尺寸变小，阻碍回填土在落入夯实装置下方，通过在H型钢的腹板下端开有缺口，保证圆形底板1上的孔2不被分隔，降低了回填土落入填土在落入夯实装置下方时所受阻力。所述限位块7固定在圆形底板1的底面上，当挡板3向下旋转80度时，限位块7与挡板3抵触，阻挡挡板3继续旋转，所述振动发生器设置在传力杆4的上端。
步骤二、沉管，如图1-a所示，利用打桩设备将钢管11和封头板12沉入地下，封头板12密封抵靠在钢管11下端口，但封头板12未与钢管11连接，所述封头板12为锥形，沉管时，封头板12的锥部竖直向下。步骤二结束后，钢管11暂不拔出，防止桩孔坍塌，即使在地下水丰富情况下，也不会造成桩孔壁的坍塌。
步骤三、制作扩大头15，如图1-b、c所示，将锚拉装置、注浆管14和夯实装置沉入钢管11中，带锚定板16的一端向下，并使锚索13和注浆管14穿过孔洞2，然后向钢管11中填入回填土，用将夯实装置对回填土进行夯砸，从钢管11下端口涌出的回填土形成扩大头15，扩大头的直径为设定桩体直径的2倍。通过设置扩大头提高桩基的抗压、抗拉效果。通过设置锚拉装置增强了桩体本身的强度，提高了桩基的抗压、抗拉效果。
步骤四、如图1-d所示，继续向钢管11内填入回填土，所述回填土包括碎砖、碎瓦、干硬性混凝土建筑垃圾，利用夯实装置对回填土进行夯实，直至完成整个桩体的制作。
制桩的过程如下：将夯实装置沉入桩孔中，然后向桩孔中填入回填土，再向上提起夯实装置，在重力作用下挡板3向下旋转，圆形底板1上的孔2被打开，回填土通过孔落下。圆形底板1的底面上设置有限位块7，防止挡板3向下旋转至竖直状态，因为挡板3向下旋转至竖直状态时，挡板3下端与其下方的回填土向抵持，影响挡板3向上回转。当回填土通过孔2落下后再将夯实装置回落，当挡板3的下端与回填土接触时，挡板受到向上的支持力，则随着夯实装置的回落，挡板3向上旋转至与圆形底板1平行封住孔2洞；然后开启设置在传力杆4上端的振动发生器，振动发生器产生高频震动力并传递给夯实装置，在高频振动和夯实装置的重力作用下使填料达到密实、夯实的效果，提高桩体的强度。当钢管11中下部的回填土被夯实后，再向桩孔中填入回填土，重复上述的操作，如此循环逐步夯实直至完成整个桩体的制作。在此过程中，填入回填土时，不需要将夯实装置吊出到桩孔外，可连续向桩孔中填入回回填土进行夯实，操作方便、效率高。
步骤五、注浆，如图1-e所示，步骤五结束后，通过注浆管14向扩大头和填土桩中进行注浆，且边注浆边向上提拔注浆管14，使整个桩体满注浆，注浆压力为1.5MPa，注浆量以注浆口溢出浆料为准。通过注浆使扩大头与整个桩体成为一个整体，提高了桩基的抗拔及抗压承载力，且锚定板附近加强注浆，防止在拉拔作用下桩身与扩大头脱离。
步骤六、注浆结束后拔除钢管11，如图1-f所示，以便重复利用，节约成本。
步骤七、待浇筑的混凝土初凝后，在桩体顶部铺设砂石混泥土褥垫层17，如图1-g所示，保证桩身与土体共同承担荷载，减少基础底面应力集中，褥垫层17需达到规定的密实度要求。
本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。