CN217580077U - 扩径型振冲碎石桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩径型振冲碎石桩及其施工方法，涉及桩基工程领域，解决现有的施工方法无法保证成桩质量的问题，采用的技术方案是：扩径型振冲碎石桩的施工方法，在护筒的侧壁并且靠近下端的位置扩桩孔，对扩桩孔外侧的地层进行射水扩孔，由于护筒的保护作用，射水扩孔不容易塌孔；同时扩孔前将集渣桶吊放至桩孔内，射水扩孔产生的含渣废水通过集渣桶进行收集并外排，避免含渣废水在桩孔内沉淀，影响成桩质量。扩径型振冲碎石桩，包括竖向布置的桩体，桩体包括至少一节扩径段，扩径段周围设有至少两个凸出体，凸出体所受外力的交点位于桩体范围内，对桩体形成挤密作用，从而利于桩体的长期稳定。本实用新型用于振冲碎石桩的设计与施工。

Description

扩径型振冲碎石桩

技术领域

本实用新型涉及桩基工程领域，具体是一种扩径型振冲碎石桩的施工方法。

背景技术

冲积平原是由河流沉积作用形成的一种平原地貌。冲积平原的地层分布大量的黏土及粉砂土地层，存在承载力不足、沉降大以及液化等不良地质问题。对于冲积平原的地层，主要的地基处理方法有换填法、强夯法、振冲碎石桩法，其中振冲碎石桩法效果最佳。

传统的振冲碎石桩为圆柱形，与地层的结合性较差，振冲碎石桩的整体稳定性和抗剪强度有待加强。为了提高振冲碎石桩与地层的结合交互程度，有研究对将振冲碎石桩的桩孔侧壁进行挤压，形成分支孔或盘形槽孔，加入填料后形成具有带分支或盘状突出的复合地基。上述方法对桩孔侧壁进行挤压成孔，挤压得到的孔径及孔深一般较小，同时在对填料进行锤击密实的过程会对孔壁产生扰动。一方面，由于桩孔侧壁没有保护措施，容易造成塌孔，另一方面，锤击振动导致桩孔侧壁松散块体脱落，对填料造成污染，影响成桩质量。

实用新型内容

本实用新型首先提供一种扩径型振冲碎石桩的施工方法，解决现有的施工方法容易塌孔，填料易被污染，从而影响成桩质量的问题。

本实用新型采用的技术方案是：扩径型振冲碎石桩的施工方法，包括以下步骤：

S1、护筒开孔备用：在护筒的侧壁并且靠近下端的位置沿环向开设至少两个扩桩孔，各个扩桩孔的几何中心至护筒下端对应平面的距离相等。

进一步的是：护筒为钢护筒，护筒设置扩桩孔的位置还设置加强筋。

进一步的是：扩桩孔的数量为2～6个，各扩桩孔的形状相同、大小相等，各个扩桩孔的几何中心相对护筒的轴线等中心角布置。

例如：扩桩孔为按圆形进行切割得到的孔，圆形的直径为0.2～0.4m，扩桩孔的最低处与护筒下端对应平面的距离为0.4～0.6m。

S2、开挖桩孔，下放护筒对桩孔进行护壁，直至设计深度。例如：桩孔的直径为60～100cm，桩孔的设计深度在15.0m以内。开挖桩孔采用现有的开挖方法，例如可采用射水法。

S3、完成清孔后，向桩孔内填入碎石，上提护筒，使护筒下端位于碎石顶面处，将碎石锤击密实，直至护筒的扩桩孔位于扩孔位置。其中，第一次扩孔位置与桩底的距离一般为2.0～3.0m。

进一步的是：步骤S3中，先向桩孔内填入级配碎石，然后上提护筒，使护筒下端位于级配碎石顶面处，将级配碎石锤击密实，再重复操作，直至护筒的扩桩孔位于扩孔位置。例如：级配碎石的单次填入厚度为0.3～0.5m。

S4、将集渣桶吊放至桩孔内碎石顶面处。其中，集渣桶包括圆筒状的筒体，筒体的高度不大于扩桩孔的底部至护筒下端对应平面的距离，筒体的外径与护筒的内径适配，筒体的下端呈封闭状。

进一步的是：集渣桶的筒体为弹性外圈，弹性外圈的下端通过柔性防水材料封闭，弹性外圈的内侧连接至少两层辐条，每层的辐条均与同一个滑动环相连，各根辐条两端均可转动连接于弹性外圈和滑动环，各个滑动环均位于弹性外圈的中心轴线处，滑动环内穿设推杆。

例如，弹性外圈为橡胶材质，柔性防水材料为防水布，辐条为钢辐条，滑动环为钢环。

步骤S4中，先通过推杆将集渣桶吊放至桩孔内碎石的顶部，推杆上端位于桩孔外，再下压推杆，使辐条撑开并维持撑开状态，弹性外圈紧贴护筒内壁。

S5、将喷头固定装置吊放至桩孔内。

将安装有喷头的喷头固定装置通过竖杆吊放至桩孔内，竖杆的上端位于桩孔外，各个喷头的喷射方向分别正对各个扩桩孔的几何中心；其中，喷头固定装置包括竖杆，竖杆的下端设置安装架，安装架上固定安装各个喷头。

进一步的是：喷头的喷射端所围成的圆形的直径与护筒的内径一致。

S6、进行扩孔施工。

向集渣桶内放入排水管，固定喷头固定装置，通过喷头对扩桩孔处进行扩孔施工，直至扩孔至设计深度，含渣废水进入集渣桶内并通过排水管排出桩孔。

S7、将排水管、安装有喷头的喷头固定装置以及集渣桶从桩孔内取出，再向桩孔内填入碎石至扩桩孔上边缘，提升护筒至护筒下端位于碎石顶面，并将碎石锤击密实。

S8、重复上述步骤S4～S7，直至完成整根扩径型振冲碎石桩的施工。

本实用新型扩径型振冲碎石桩的施工方法的有益效果是：护筒的侧壁并且靠近下端的位置扩桩孔，通过喷头对扩桩孔外侧的地层进行射水扩孔，形成扩径的桩孔，由于护筒的保护作用，射水扩孔不容易塌孔。射水扩孔产生的含渣废水通过集渣桶进行收集，再通过排水管外排，避免含渣废水在桩孔内沉淀，影响成桩质量。

集渣桶的筒体为弹性外圈，弹性外圈的下端通过柔性防水材料封闭，弹性外圈紧贴护筒内壁，最大限度避免含渣废水在桩孔内沉淀。

本实用新型还提供一种扩径型振冲碎石桩，可通过上述扩径型振冲碎石桩的施工方法得到，目的在于加大振冲碎石桩与地基的接触面，增强二者结合交互程度，改善振冲碎石桩的受力，提高地基加固效果。扩径型振冲碎石桩，包括竖向布置的桩体，桩体包括至少一节扩径段，扩径段的周围设有至少两个凸出体，垂直于凸出体外轮廓的作用线的交点位于桩体范围内。

具体的：凸出体的外轮廓呈半球形或半椭球形。例如，凸出体与桩体相连的部位呈圆形，直径为0.2～0.4m。

进一步的是：同一段扩径段上的各个凸出体的相对桩体下端的高度相等。更进一步的是：各个凸出体的几何中心相对桩体的轴线等中心角布置。

具体的：各个凸出体形状相同、大小相等。

具体的：桩体非扩径段的直径为60～100cm，桩体高度在15.0m以内。

具体的：桩体最底部的凸出体的下边缘与桩底的距离为2.0～3.0m。

具体的：同一段扩径段的凸出体的数量为2～6个。

本实用新型扩径型振冲碎石桩的有益效果是：扩径型振冲碎石桩的扩径段设有凸出体，加大了振冲碎石桩与地层的接触面积，增强了二者结合交互程度。垂直于凸出体外轮廓的作用线的交点位于桩体范围内，即凸出体所受外力的交点位于桩体范围内，相当于对桩体具有挤密作用，利于桩体的长期稳定，提高了振冲碎石桩的承载力。凸出体的外轮廓呈半球形或半椭球形，便于桩体的施工。

附图说明

图1是本实用新型扩径型振冲碎石桩的施工方法的示意图。

图2是图1中护筒下端的结构示意图。

图3是图1中集渣桶的结构示意图。

图4是本实用新型扩径型振冲碎石桩的施工方法中喷头固定装置的结构示意图。

图5本实用新型扩径型振冲碎石桩沿凸出体几何中心的横截面的示意图。

图6和图7是两种不同的扩径型振冲碎石桩在扩径段的受力示意图。

附图标记：护筒1、扩桩孔11、集渣桶2、弹性外圈21、柔性防水材料22、辐条23、滑动环24、推杆25、喷头固定装置3、竖杆31、安装架32、桩体4、凸出体41。

具体实施方式

本实用新型扩径型振冲碎石桩及其施工方法适用于深度在15m及以内的软粘土、亚粘土及粉砂土的地基加固处理，非扩径段的桩径一般为60～100cm。下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参考图1，本实用新型扩径型振冲碎石桩的施工方法，包括以下步骤：

S1、护筒1开孔备用。

在护筒1的侧壁并且靠近下端的位置沿环向开设至少两个扩桩孔11，扩桩孔11用于振冲碎石桩的扩孔。护筒1一般选用钢护筒，可采用切割的方式开扩桩孔11。扩桩孔11可以是任意多边形或圆形的通孔，最好是按照圆形开设扩桩孔11，并且各个扩桩孔11的形状一致、大小相同。例如，扩桩孔11为按圆形进行切割得到的孔，圆形的直径为0.2～0.4m。

扩桩孔11的数量至少两个，例如为2～6个。为了便于扩孔施工的受力平衡，同时也利于改善桩体受力，各扩桩孔11的形状相同、大小相等，各个扩桩孔11孔的几何中心至护筒1下端对应平面的距离相等。例如，扩桩孔11的最低处与护筒1下端对应平面的距离为0.4～0.6m。其中，护筒1下端对应平面与护筒1的轴线垂直。在图1和图2所示实施例中，扩桩孔11设置3个形状相同、大小相等的扩桩孔11，三个扩桩孔11均按圆形进行切割开孔。

为了补充护筒1下端开孔后导致的强度下降，护筒1设置扩桩孔11的位置还设置加强筋。加强筋设置于扩桩孔11的周围，例如加强筋包括环筋和直筋，扩桩孔11的上下部分别设置一个环筋，环筋呈圆形并且环筋所在平面与护筒1的轴线垂直，环筋之间通过直筋相连，环筋和直筋之间焊接连接，相邻两个扩桩孔11之间设置至少一根直筋，如图2所示。加强筋设置于扩桩孔11，起到增加护筒1的强度的作用。加强筋可选用钢筋，焊接固定于护筒1。加强筋最好固定于护筒1的内侧，避免影响护筒在孔内的下沉和提升。

S2、开挖桩孔，下放护筒1对桩孔进行护壁，直至设计深度。例如，采用射水法进行桩孔开挖，将振冲器对准桩位，启动施工车或吊机的卷扬机，使振动器以1～2m/min的速度在土层中下沉。随着桩孔深度增加，通过下放护筒1对桩孔侧壁进行保护，直至开挖至设计深度。桩孔的直径可为60～100cm，桩孔的设计深度在15.0m以内。

S3、完成清孔后，向桩孔内填入碎石，上提护筒1，使护筒1下端位于碎石顶面处，并将碎石锤击密实，直至护筒1的扩桩孔11位于扩孔位置。

本步骤可以一次完成，也可以多次完成，由最低位置的扩径段与桩底的距离决定。其中，第一次扩孔位置与桩底的距离一般为2.0～3.0m。具体的，清孔后，先向桩孔内填入碎石，然后上提护筒1，使护筒1下端位于碎石顶面处，即护筒1上提高度与该次碎石填入的厚度一致；再填入碎石，上提护筒1至护筒1下端位于碎石顶面处；最后重复操作，直至护筒1的扩桩孔11位于扩孔位置。为了控制密实度，碎石的单次填入厚度为0.3～0.5m，碎石为级配碎石。

S4、将集渣桶2吊放至桩孔内碎石顶面处。

集渣桶2用于放入护筒1的底部收集扩孔产生的含渣废水。集渣桶2包括圆筒状的筒体，筒体的高度不大于扩桩孔11的底部至护筒1下端对应平面的距离，确保含渣废水可以流入集渣桶2内。筒体的外径与护筒1的内径适配，筒体的下端呈封闭状，既尽量避免含渣废水从集渣桶2外侧与护筒1内壁之间的间隙下渗，又保证集渣桶2可顺利地放入护筒1的底部并可从护筒1内取出。

下面给出一种集渣桶2的优选方案。如图3所示，集渣桶2的筒体为弹性外圈21，弹性外圈21最好为橡胶材质，弹性外圈21的下端通过柔性防水材料22进行封闭，例如柔性防水材料22为防水布。弹性外圈21的内侧设置至少两层辐条23，例如在图2所示实施例中，辐条23为两层。每层辐条23的在弹性外圈21的连接位置高度相等，每层至少三根辐条23，辐条23可为钢辐条，每根辐条23的长度相等，各根辐条23两端均可转动连接弹性外圈21和滑动环24，滑动环24最好为钢环，每层的辐条23均与同一个滑动环24相连，各个滑动环24均位于弹性外圈21的中心轴线处。滑动环24内穿设推杆25，推杆25与滑动环24之间最好固定连接。通过推杆25上提集渣桶2，在集渣桶2的自重作用下，各辐条23一定程度相对收拢，弹性外圈21处于收缩、挤压状态，集渣桶2的直径小于护筒1的内径，通过推杆25可将集渣桶2吊放至桩孔内碎石的顶部。推杆25的长度不低于桩孔深度，确保推杆25上端始终位于桩孔外，以便于操作集渣桶2。集渣桶2吊放至桩孔底部后，下压推杆25，辐条23撑开并维持撑开状态，弹性外圈21紧贴护筒1内壁。下压推杆25时，辐条23撑开弹性外圈21，使弹性外圈21紧贴护筒1内壁。相对固定推杆25，可使辐条23维持撑开状态，弹性外圈21维持紧贴护筒1内壁的状态；或者，滑动环24下压至一定程度后自锁，辐条23自动维持撑开状态，通过推杆25上提滑动环24，滑动环24的自锁功能失效，辐条23收拢。

S5、将喷头固定装置3吊放至桩孔内。

喷头固定装置3用于安装喷头并辅助进行扩孔。如图4所示，喷头固定装置3包括竖杆31，竖杆31的下端设置安装架32，安装架32上固定安装各个喷头。竖杆31和安装架32最好均未金属材质，例如钢材。竖杆31的长度应足够在桩孔外进行扩孔施工。安装架32上各个喷头分别与护筒1下端的扩桩孔11一一对应。各个喷头的喷射端所围成的圆形的直径最好与护筒1的内径一致。

将喷头固定装置3吊放至桩孔内，先将安装有喷头的喷头固定装置3通过竖杆31吊放至桩孔内，竖杆31的上端位于桩孔外，各个喷头的喷射方向分别正对各个扩桩孔11的几何中心。

S6、进行扩孔施工。

向集渣桶2内放入排水管，固定喷头固定装置3，确保各个喷头的喷射方向分别正对各个扩桩孔11的几何中心并相对固定，再通过喷头对扩桩孔11处进行扩孔施工，直至扩孔至设计深度，含渣废水进入集渣桶2内并通过排水管排出桩孔。

S7、将排水管、安装有喷头的喷头固定装置3以及集渣桶2从桩孔内取出，再向桩孔内填入碎石，碎石最好为级配碎石，可以一次性填入，也可以分次填入并初步锤击密实。碎石填至扩桩孔11上边缘后，提升护筒1至护筒1下端位于碎石顶面，并将碎石锤击密实。

S8、重复上述步骤S4～S7，直至完成整根扩径型振冲碎石桩的施工。

本实用新型还提供一种扩径型振冲碎石桩，可通过上述扩径型振冲碎石桩的施工方法得到。参见图5，扩径型振冲碎石桩，包括竖向布置的桩体4，桩体4包括至少一节扩径段，扩径段的周围设有至少两个凸出体41，同一段扩径段的凸出体41的数量为2～6个，例如在图5所示实施例中，凸出体41为3个。各个凸出体41最好形状相同且大小相等。凸出体41与桩体4相连的部位的形状与扩桩孔11的形状一致，例如大致呈圆形，圆形的直径为0.2～0.4m。同一段扩径段上的各个凸出体41的相对桩体4下端的高度最好相等，也即是各个凸出体41在扩径段上的高度最好一致。同一段扩径段上的各个凸出体41的几何中心相对桩体4的轴线最好等中心角布置，也即是各个凸出体41在扩径段周围最好均匀分布。桩体4的非扩径段的直径为60～100cm，桩体4高度在15.0m以内。桩体4最底部的凸出体41的下边缘与桩底的距离一般为2.0～3.0m。

凸出体41的外轮廓为：垂直于凸出体41外轮廓的作用线的交点位于桩体4范围内。例如，凸出体41的外轮廓呈半球形或半椭球形。垂直于凸出体41外轮廓的作用线存在交点，也即是凸出体41所受外力存在交点，该交点位于桩体4范围内，凸出体41所受外力集中于桩体4范围内，相当于对桩体4形成挤密作用，对桩体4的长期稳定有利，如图6所示。作为对比例，参见图7，桩体的扩径段设置在纵截面呈三角形的分支或盘状突出，从受力角度来看，带分支和盘状突出的复合地基的受力状态较差，结构单薄，分支和盘状突出所受外力的作用线在桩身外部，由于未集中于桩体范围内，分支或盘状突出自身容易发生变形或破坏，不利于桩身在受力情况下的长期稳定。

扩径型振冲碎石桩的扩径段进行半圆形鼓状扩大，加大了碎石桩与地基接触面，同时增强二者结合交互程度，在保证受力满足设计要求条件下，增强加固效果，达到改善振冲碎石桩处理不良地基效果的作用。

Claims (9)

1.扩径型振冲碎石桩，包括竖向布置的桩体(4)，桩体(4)包括至少一节扩径段，其特征在于：扩径段的周围设有至少两个凸出体(41)，垂直于凸出体(41)外轮廓的作用线的交点位于桩体(4)范围内。

2.如权利要求1所述的扩径型振冲碎石桩，其特征在于：凸出体(41)的外轮廓呈半球形或半椭球形。

3.如权利要求2所述的扩径型振冲碎石桩，其特征在于：凸出体(41)与桩体(4)相连的部位呈圆形，直径为0.2～0.4m。

4.如权利要求1所述的扩径型振冲碎石桩，其特征在于：同一段扩径段上的各个凸出体(41)的相对桩体(4)下端的高度相等。

5.如权利要求4所述的扩径型振冲碎石桩，其特征在于：各个凸出体(41)的几何中心相对桩体(4)的轴线等中心角布置。

6.如权利要求1～5任一权利要求所述的扩径型振冲碎石桩，其特征在于：各个凸出体(41)形状相同、大小相等。

7.如权利要求1～5任一权利要求所述的扩径型振冲碎石桩，其特征在于：桩体(4)非扩径段的直径为60～100cm，桩体(4)高度在15.0m以内。

8.如权利要求1～5任一权利要求所述的扩径型振冲碎石桩，其特征在于：桩体(4)最底部的凸出体(41)的下边缘与桩底的距离为2.0～3.0m。

9.如权利要求1～5任一权利要求所述的扩径型振冲碎石桩，其特征在于：同一段扩径段的凸出体(41)的数量为2～6个。

Images