一种硬质土场地PCC桩的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种硬质土场地PCC桩的施工方法，在桩模内管设置活瓣桩靴；增加桩模外管长度，并在桩机就位后，在桩位中心取与桩模等截面的土。外管长度超出活瓣桩靴闭合后的长度，活瓣桩靴形成的桩尖内倾，振动沉模过程中，桩模主要对桩芯土产生一个向内的水平分力，使得桩芯土向内变形，填充预留空腔，对桩侧土扰动小，同时减小桩模打入过程中，桩芯土对内管的挤压应力，减小沉模难度；并减小在桩模提升过程中，桩芯土对内管的侧摩阻力，即减小桩芯土上升的力。本发明专利技术结构简单，易于实现，操作简便，成本低廉，能有效减少在硬化土层沉模难度和桩芯土上升，是一种PCC桩施工中高效实用的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种硬质土场地PCC桩的施工方法
本专利技术涉及一种桩基施工方法，特别涉及一种在硬质土场地的PCC桩施工方法。
技术介绍
桩基是指由桩和连接桩顶的桩承台(简称承台)组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础。桉施工方法分类主要包括预制桩和现浇桩。预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩(如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等)，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。现浇桩又叫灌注桩，是指直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌注混凝土而成桩。现浇桩很多都采用振动沉管的形式。现浇混凝土大直径管桩(简称PCC桩)，采用振动方式将钢质内外双层套管空腔结构(桩模)在活瓣桩靴闭合的保护下，沉入地基设计深度，通过混凝土分流器向该结构均匀注入混凝土，然后振动拨出该空腔结构，活瓣桩靴在该空腔结构拨出时自动分开，混凝土注入空腔结构拨出后形成的环形槽内，形成PCC桩。PCC桩外直径一般为1.0～1.5米，壁厚为10～15厘米，沉桩深度20～30米。PCC桩以较少的混凝土用量得到较大的承载力，因此是一种经济合理、性价比优越的桩型，该技术已经成功应用于高速公路、高速铁路等大面积软基处理工程中。PCC桩在高速公路、高速铁路上广泛应用，主要适应于处理软土地基，但是在硬质土场地施工时，由于桩模挤土，沉桩所需的压力大，造成沉模困难。并可能在拔桩过程中由于桩芯土形成土塞，引起桩芯土上升的问题。这样造成很多危害：在硬质土层中，PCC桩使用受限，增加沉模所需的能量，增加施工成本；桩芯土带出部分的空腔将由混凝土填实，浪费了材料；桩芯土由混凝土置换，部分地方将出现实心桩，不利于桩芯土开挖进行桩身质量检测；桩芯土被混凝土隔断，使得上部桩芯更加不稳定，容易倾斜，造成上部桩壁厚薄不均；桩芯土的上升致使施工中必须处理高出地表的桩芯土，使得施工更费时。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决在硬质土场地上PCC桩施工过程中由于挤土存在的沉模困难及桩芯土上升的技术问题，克服由于沉模困难和桩芯土上升所带来的上述缺陷，提供一种在硬土层中PCC桩的施工方法。本专利技术采用的技术方案是：一种硬质土场地PCC桩的施工方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在桩模内管设置活瓣桩靴；由12块或16块梯形钢片组成，钢片长度可以调整，以获得不同的桩靴角度。桩靴短边铰接在内管，长边用12的钢丝卡在可开闭的卡子上。松紧以打入时能固定活瓣，拔模时卡子下倒，钢丝在混凝土自重作用下可以脱开为宜。若活瓣长边记为a，短边记为b，外管半径记为R，内管半径记为r，活瓣桩靴的块数为n，则a、b应满足：活瓣桩靴与水平方向成θ角，则桩靴的长度l的表达式为(2)增加桩模外管长度，使外管长度超出闭合后活瓣桩靴下端；(3)桩位确定后，在桩位中心位置，用螺旋钻钻孔，将钻孔里面的土体取出30％～50％。钻孔面积与管桩截面面积相等。若设钻孔半径为γ，则γ计算公式为：钻孔深度等于桩长。(4)组装桩模，上拨外管预留在活瓣桩靴需闭合处的卡子，闭合活瓣桩靴，用12的钢丝制作一较桩模外管稍小的固定钢丝环圆，用卡子卡住，以固定活瓣桩靴。(5)桩模沉入地基，静压辅助振动，沉入过程中，由于活瓣桩靴形成的内倾面，在沉桩过程中，形成一个向内的水平力，使土体向中心方向移动挤密，正好填满预先钻的孔洞。(6)桩模到设计深度后，移开振动头，下放钢筋笼，灌注混凝土。(7)振动拔管，内活瓣桩尖打开，混凝土下落到空腔。本专利技术中，桩尖处外管超出闭合后活瓣桩靴下端的长度为20～30cm。在桩模打入过程中，桩模主要对桩芯土产生挤压应力，对桩侧土扰动减小，并使得桩芯土向内变形，填充预留空腔。所述的桩位中心取土，截面积与桩模截面(内外管间面积)相等。所述的预留空腔，截面积与桩模截面(内外管间面积)相等，深度与桩模内管沉入土中的最大深度相同。可有效减小桩模打入过程中桩芯土对内管的挤压应力，减小沉桩难度；并减小在桩模提升过程中，桩芯土对内管的侧摩阻力(即桩芯土上升力)，避免引起桩芯土上抬。本专利技术的优点和效果在于：在桩模内管安装桩靴，并使桩模外管长于内管，可有效阻止对桩侧土的扰动，并使土体主要向预留空腔变形；预留空腔减小桩芯土对桩模底面的压力，释放桩芯土对桩模内管的挤压应力，使得沉桩容易，避免颈缩；并且减小桩芯土受到的侧摩阻力，即减小了使桩芯土上升的作用力；本专利技术结构简单，易于实现，操作简便，成本低廉，能有效防止桩芯土上升，减少挤土压力，节省沉桩能量，是一种PCC桩施工中经济高效实用的方法。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细描述。本专利技术的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。附图说明图1本专利技术工作原理示意图；图2桩位处不同高度的截面图；图3活瓣桩靴局部大样图图4钢筋网示意图图5活瓣桩靴大样图图中：1-桩模内管，2-桩模外管，3-活瓣桩靴，4-活动内支撑，5-活动轴，6-限位器，7-纵向钢筋，8-横向支撑钢筋，9-钢筋弯头，10-箍筋，11-卡子，12-固定钢丝环，13-预留空腔具体实施方式如图1(a)所示，在桩机就位就位前，在桩位中心取土，形成预留空腔13。预留空腔13截面积(如图2(a)小圆面积)与桩摸内外管间面积(如图2(a)两虚线组成圆环的面积)相等，深度与桩模内管1沉入最大深度相同，此时图1中沿C-C和D-D线的剖面图都如图2(a)所示，虚线表示桩模位置，此时桩基尚未就位，中心实线小圆表示预留空腔13的外轮廓。如图1(b)所示，在桩基就位前，组装好桩模，闭合桩靴。卡子11用曲臂滑块原理制作的开关控制，开关位于桩模外管2上部。只有开关打开时，滑块上移，卡子11才可绕桩模外管2上一定轴转动。卡子11上拔，开关处于闭合状态时，滑块下移，卡子11被固定。闭合活瓣桩靴具体步骤为，上拔卡子11，关闭开关，把铰接在桩模内管1的活瓣桩靴3拨向外管并闭合，密封好，把固定钢丝环12卡在卡子11上，以固定活瓣桩靴，松紧度宜使活瓣桩靴3在沉桩过程中密封良好，拔桩时可在混凝土重力作用下卡子11打开后松开。如图1(c)所示，将桩模内管1、桩模外管2双层套管结构的桩模在活瓣桩靴3的保护下，沉入地基过程中，桩尖处桩模外管2比闭合后的活瓣桩靴3下端位置长出20～30cm，产生一个指向预留空腔13圆心的水平力，使桩芯土受压，向预留空腔13变形，预留空腔13的半径γ逐渐变小，如图2(c)，虚线圆为起始预留空腔13的外轮廓，半径最小的实心圆为变形后的预留空腔13的外轮廓，最后预留空腔13被桩芯土完全填满，预留空腔13消失，如图1(d)所示，此时沿C-C和D-D线剖视图如图2(c)所示,γ＝0。如图3(b)所示。具体施工步骤如下1、准备工作。场地平整，测量放样、校核；清洁、组装桩模、闭合活瓣桩靴13；同时准备钢筋笼(根据实际施工情况包括但不限于纵向钢筋7、横向支撑钢筋8、箍筋10)；要求桩模外管长度2超出闭合后活瓣桩靴3下端20～30cm；活瓣桩靴3由12块或16块梯形钢片(如图5)组成，钢片长度可以调整，以获得不同的桩靴角度。上拔卡子11，关闭开关，关闭活动内支撑4至限位器6，活瓣桩靴3短边铰接在桩模内管1，活瓣桩靴3长边闭合到桩靴外管2，保证封闭良好，用12的固定钢丝环12卡在闭合的卡子11上。松紧以沉桩时能固定活瓣桩靴3，拔模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬质土场地PCC桩的施工方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在桩模内管设置活瓣桩靴，由12块或16块梯形钢片组成，钢片长度可以调整，以获得不同的桩靴角度；桩靴短边铰接在内管，用Φ12的钢丝将桩靴的长边卡在可开闭的卡子上；卡子的松紧以将桩模打入地面时能固定活瓣桩靴，拔模时卡子下倒，Φ12的钢丝在混凝土自重作用下可以脱开为准；(2)增加桩模外管长度，使外管长度超出闭合后活瓣桩靴下端；(3)桩位确定后，在桩位中心位置，用螺旋钻钻孔；钻孔面积与管桩净截面面积相等，钻孔深度等于桩长；将钻孔里面的土体取出钻孔总体积的30％～50％。(4)组装桩模，上拨外管预留在活瓣桩靴需闭合处的卡子，闭合活瓣桩靴，用Φ12的钢丝制作一较桩模外管稍小的固定钢丝环圆，用卡子卡住，以固定活瓣桩靴；(5)桩模沉入地基，静压辅助振动，沉入过程中，由于活瓣桩靴形成的内倾面，在沉桩过程中，形成一个向内的水平力，使土体向中心方向移动挤密，正好填满预先钻的孔洞；(6)桩模到设计深度后，移开振动头，下放钢筋笼，灌注混凝土；(7)振动拔管，内活瓣桩尖打开，混凝土下落到空腔。

【技术特征摘要】
1.一种硬质土场地PCC桩的施工方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在桩模内管设置活瓣桩靴，由12块或16块梯形钢片组成，钢片长度可以调整，以获得不同的桩靴角度；桩靴短边铰接在内管，用Φ12的钢丝将桩靴的长边卡在可开闭的卡子上；卡子的松紧以将桩模打入地面时能固定活瓣桩靴，拔模时卡子下倒，直径为12mm的钢丝在混凝土自重作用下可以脱开为准；(2)增加桩模外管长度，使外管长度超出闭合后活瓣桩靴下端；(3)桩位确定后，在桩位中心位置，用螺旋钻钻孔；钻孔面积与管桩净截面面积相等，钻孔深度等于桩长；将钻孔里面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉龙，丁选明，戴元志，徐来，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85