專利名稱：在卵石層、砂層中施工的沉管灌注樁施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土灌注樁施工方法，特別涉及一種在卵石 層、砂層等堅(jiān)硬的土層中施工的沉管灌注樁施工方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)和民用建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑物越來越多，同時(shí)也 經(jīng)常遇到不同類型的地層土，如卵石層、圓礫層、砂層、強(qiáng)風(fēng)化泥巖 等，在此類地層上建設(shè)高層建筑，因天然地基承載力偏低、地層不均 勻，通常采用沖擊成孔和鉆孔灌注樁；而在上述地層中施工樁基，周 期長，費(fèi)用高，質(zhì)量難控制；且因成孔塌方而必須采用泥漿護(hù)壁工藝， 嚴(yán)重污染施工現(xiàn)場，并且降低單樁的承載力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種在卵石 層、砂層等堅(jiān)硬的土層中施工的沉管灌注樁施工方法，成孔時(shí)采用沉 管擠密的方法，成孔不出土使樁間土的密實(shí)度大大提高，同時(shí)采用錘 擊雙套鋼管成孔，灌注樁體混凝土?xí)r，外管在孔內(nèi)不產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象， 更不必采用泥漿護(hù)壁，而且樁底端不存在沉渣現(xiàn)象，從而保證了單樁 承載力高的特點(diǎn)，具有現(xiàn)場無污染，施工速度快的特點(diǎn)。
本發(fā)明的施工方法是利用內(nèi)外雙重套管，該內(nèi)外雙重套管的外管 底端開口，內(nèi)管底端封閉，在內(nèi)管上頂端配置一個(gè)比外管直徑大的圓 板，內(nèi)管比外管短5 25cm，內(nèi)管底端封口的園形板直徑比外管內(nèi)徑小0. 5 2. 5 cm，確定園形板直徑大小主要作用避免沉管時(shí)泥土從內(nèi)
管底端縫隙中擠入外管內(nèi)。具體施工歩驟是第一，將內(nèi)管放在外管 內(nèi)并將重錘的底座放在內(nèi)管上頂端的園形鋼板上，第二，啟動(dòng)重錘， 錘擊內(nèi)管上頂端的園形鋼板，使內(nèi)、外管同時(shí)沉入卵石層、圓礫層、 砂層或強(qiáng)風(fēng)化泥巖的地層土中，沉管的深度由兩方面因素確定 一是 按設(shè)計(jì)要求確定樁長；二是按錘擊貫入度確定樁長，即最后錘擊十次，
內(nèi)外管下沉量小于一定量，即為終止錘擊沉管的控制目標(biāo)， 一般按最
后錘擊十次，沉管深度小于10厘米時(shí)為終孔深度(1)當(dāng)沉管成孔
深度大于設(shè)計(jì)樁長時(shí)，而且錘擊十次內(nèi)外管貫入度還大于等于10厘
米時(shí)，既可采用內(nèi)外管工藝在樁底端夯擊一個(gè)混凝土擴(kuò)大頭，混凝土
擴(kuò)大頭的大小以使最后錘擊十次內(nèi)外管貫入度小于IO厘米為宜，以
此提高單樁承載力。也可繼續(xù)捶擊內(nèi)外管，使內(nèi)外管進(jìn)入更密實(shí)的持
力層，直到使最后錘擊十次內(nèi)外管貫入度小于10厘米為宜；(2)當(dāng)
沉管成孔深度小于設(shè)計(jì)樁長且最后錘擊十次內(nèi)外管貫入度小于10厘
米時(shí)，也可作為終孔深度；第三，抽出內(nèi)管，向外管內(nèi)灌入混凝土， 混凝土灌注高度以保證外管拔出土層后樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求為宜。 第四，用內(nèi)管壓住外管內(nèi)的混凝土表面，緩慢勻速拔出外管。當(dāng)設(shè)計(jì) 為鋼筋混凝土樁時(shí)，則在抽出內(nèi)管后，先將鋼筋籠放入外管內(nèi)，然后
再向外管內(nèi)灌注樁體混凝土?；炷恋乃涠葹?4 22cm。第五， 待外管全部拔出后，用振動(dòng)棒對樁體進(jìn)行振搗。
由于在卵石層，園礫層、砂層、強(qiáng)風(fēng)化泥巖層中施工沉管擠密混 凝土灌注樁，沉管及拔管阻力大，本發(fā)明施工時(shí)必須采用專用的設(shè)備， 如擠土夯擴(kuò)鋼筋混凝土大頭樁設(shè)備，而且若重綞采用柴油錘，則重錘
的重量為3噸-10噸，若重錘采用液壓錘，則重錘的重量大于15噸。 內(nèi)外管的壁厚和強(qiáng)度要保證錘擊時(shí)不變形。樁體混凝土灌注完后，勻 速起拔外管的力量應(yīng)大于樁間土對外管外壁的摩擦力。
另外，在地下水位比較高，即樁底端進(jìn)入地下水時(shí)，施工時(shí)容易
發(fā)生地下水浸入外管內(nèi)，應(yīng)采取封水措施。因內(nèi)管比外管短5-25cm， 在開始施工的樁位堆放干硬性混凝土，然后將內(nèi)外管底端對準(zhǔn)樁位放 在己堆放的干硬性混凝土上，再啟動(dòng)錘擊內(nèi)外管，這樣可在雙重套管 底端形成一個(gè)5-25 cm厚的混凝土水封，以防地下水進(jìn)入外管內(nèi)，保 證混凝土灌注質(zhì)量。制作水封也可采用預(yù)制錐形或園柱形混凝土樁等 實(shí)現(xiàn)封水效果。
施工時(shí)所采用的外管直徑范圍是O250-O550 mm，外管的長度一 般為2m-25m。內(nèi)管底端封口的園鋼板直徑稍小于外管內(nèi)經(jīng)0.5-2.5 cm。確定園板直徑主要避免沉管時(shí)泥土從內(nèi)管底端縫隙中擠入外管 內(nèi)。較小量的泥土擠入外管內(nèi)，在抽出內(nèi)管時(shí)可同時(shí)帶出，不影響灌 注混凝土質(zhì)量。
卵石層、圓礫層、砂層、強(qiáng)風(fēng)化泥巖等上述的地質(zhì)土天然承載力 高， 一般特征值大于2 2 Okpa以上，同時(shí)也存在不均勻情況，對高 層建筑物不宜采用天然地基。本發(fā)明對這樣天然強(qiáng)度比較高的地基進(jìn) 行適當(dāng)?shù)奶幚?，使?fù)合地基的承載力大大提高，從而保證高層建筑物 對地基強(qiáng)度的要求。這種充分利用了天然地基承載力高的特點(diǎn)，又采 用錘擊雙重套管施工混凝土灌注樁的方法，經(jīng)處理后復(fù)合地基承載力 特征值可達(dá)350 750kpa，完全滿足高層建筑物對地基承載力的要 求。其經(jīng)濟(jì)造價(jià)與現(xiàn)有技術(shù)通常采用的沖擊成孔或鉆孔灌注樁相比可節(jié)約費(fèi)用40% 70%，施工工期節(jié)約50%以上，如完整施工樁長為13米，樁徑為O400毫米的一根樁只需20 30分鐘。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的工作原理作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
實(shí)施例一
本實(shí)施例概況為某工程地面上28層，地下室一層，基礎(chǔ)埋深6.2m，天然地基方案不成立。建筑面積47000平方米，設(shè)計(jì)要求復(fù)合 地基承載力特征值大于560kpa。原地基土為細(xì)砂層，基礎(chǔ)底下①層 砂承載力特征值為180 kpa，標(biāo)貫擊數(shù)為11 17擊，厚度為1. 5 2m， ②層細(xì)砂的承載力特征值220 kpa，標(biāo)貫擊數(shù)為18 27擊，厚度為 1. 8 3. 5m，③層細(xì)砂的承載力特征值250 kpa，標(biāo)貫擊數(shù)為27 31 擊，厚度大于20m。
采用本發(fā)明的方法進(jìn)行施工，設(shè)計(jì)素混凝土樁徑O350 mm，樁長6.5m，進(jìn)入③層細(xì)砂2.5m。樁距為1.6m，等邊三角形布樁。施工后 按規(guī)范進(jìn)行檢測。復(fù)合地基承載力特征值大于560 kpa，沉降量為 9. 5 16ram，單樁豎向極限承載力值為2200認(rèn)，沉降量為15 22 mm。 本實(shí)施例的具體步驟是第一，將長度為7.35m的內(nèi)管放在長度 為7. 5m的外管內(nèi)并將4噸重的柴油錘底座放在內(nèi)管上頂端的園形鋼 板上，第二，啟動(dòng)柴油錘，錘擊內(nèi)管上頂端的園形鋼板，使內(nèi)、外管 同時(shí)沉入砂層中，沉管的深度為6.5m，并保證最后錘擊十次內(nèi)外管 貫入度小于5厘米；第三，抽出內(nèi)管，向外管內(nèi)灌入混凝土，混凝土 灌注高度為7.5m。第四，用內(nèi)管壓住外管內(nèi)的混凝土表面，緩慢勻 速拔出外管。混凝土的塌落度為16 cm。第五，待外管全部拔出后，2 用振動(dòng)棒對樁體進(jìn)行振搗。 實(shí)施例二
本實(shí)施例概況為某工程地面上30層，地下兩層，框剪結(jié)構(gòu)。 基礎(chǔ)埋深10米。天然地基方案不成立。原地質(zhì)概況為基礎(chǔ)底下②層
卵石層，天然承載力特征值200 kpa，該層厚度為4 5. 5m，標(biāo)貫擊數(shù) 為15 25m。地層分布不均勻，③泥巖層，厚度為1.5 2m。標(biāo)貫擊 數(shù)為31 54擊，承載力特征值為350 kpa。④強(qiáng)風(fēng)化砂巖，厚度大 于4 m。
采用本發(fā)明的方法進(jìn)行施工，設(shè)計(jì)采用素混凝土灌注樁，樁徑① 350 mm，樁長6米，進(jìn)入泥巖層1. 5米，樁距1. 5米，且錘擊十次貫 入度不大于5 cm為終孔標(biāo)準(zhǔn)。施工后按規(guī)范進(jìn)行檢測，處理后的復(fù)合 地基承載力特征值大于600 kpa，單樁豎向極限承載力大于1600認(rèn)。 滿足設(shè)計(jì)要求。
本實(shí)施例的具體步驟是第一，將長度為7m的內(nèi)管放在長度為 7. 15m的外管內(nèi)并將4噸重的柴油錘底座放在內(nèi)管上頂端的園形鋼板 上，第二，啟動(dòng)柴油錘，錘擊內(nèi)管上頂端的園形鋼板，使內(nèi)、外管同 時(shí)沉入卵石層及泥巖層中，沉管的深度為6m，并保證最后錘擊十次 內(nèi)外管貫入度小于5厘米；第三，抽出內(nèi)管，向外管內(nèi)灌入混凝土， 混凝土灌注高度為7. 15m。第四，用內(nèi)管壓住外管內(nèi)的混凝土表面， 緩慢勻速拔出外管?；炷恋乃涠葹?6 cm。第五，待外管全部拔 出后，用振動(dòng)棒對樁體進(jìn)行振搗。
實(shí)施例三
本實(shí)施例概況為某工程地面上3層，地下室一層，基礎(chǔ)埋深5.8m，柱距9mx9m，建筑面積33000平方米。設(shè)計(jì)要求采用獨(dú)立樁基 基礎(chǔ)，樁徑450腿，樁長6m，鋼筋籠主筋為6014，單樁豎向極限承 載力大于2800認(rèn)。原地基土為細(xì)砂層，基礎(chǔ)底下①層砂承載力特征 值為180kpa，標(biāo)貫擊數(shù)為11 17擊，厚度為1.5 2m，②層細(xì)砂的 承載力特征值220 kpa，標(biāo)貫擊數(shù)為18 27擊，厚度為1. 8 3. 5m， (D層細(xì)砂的承載力特征值250 kpa，標(biāo)貫擊數(shù)為27 31擊，厚度大 于20m。
采用本發(fā)明的方法進(jìn)行施工，設(shè)計(jì)鋼筋混凝土灌注樁，樁徑①450 mm，樁長6m，進(jìn)入③層細(xì)砂1. 5m。施工后按規(guī)范進(jìn)行檢測，單樁豎 向極限承載力值為2800腦，沉降量為10 18 mm。
本實(shí)施例的具體步驟是第一，將長度為7m的內(nèi)管放在長度為 7. 15m的外管內(nèi)并將20噸的液壓錘的底座放在內(nèi)管上頂端的園形鋼 板上，第二，啟動(dòng)液壓錘，錘擊內(nèi)管上頂端的園形鋼板，使內(nèi)、外管 同時(shí)沉入砂層中，沉管的深度為6m，并保證最后錘擊十次，內(nèi)外管貫 入度小于5厘米第三，抽出內(nèi)管，先將鋼筋籠放入外管內(nèi)，然后再 向外管內(nèi)灌入混凝土，混凝土灌注高度以保證外管拔出土層后樁頂標(biāo) 高符合設(shè)計(jì)要求為宜。第四，用內(nèi)管壓住外管內(nèi)的混凝土表面，緩慢 勻速拔出外管。混凝土的塌落度為16cm。第五，待外管全部拔出后， 用振動(dòng)棒對樁體進(jìn)行振搗。
權(quán)利要求
1、在卵石層、砂層中施工的沉管灌注樁施工方法，其特征在于，利用內(nèi)外雙重套管，具體施工步驟是第一，將內(nèi)管放在外管內(nèi)并將重錘的底座放在內(nèi)管上頂端的園形鋼板上；第二，啟動(dòng)重錘，錘擊內(nèi)管上頂端的園形鋼板，使內(nèi)、外管同時(shí)沉入卵石層、圓礫層、砂層或強(qiáng)風(fēng)化泥巖的地層土中，沉管的深度由兩方面因素確定一是按設(shè)計(jì)要求確定樁長；二是按錘擊貫入度確定樁長，即最后錘擊十次，內(nèi)外管貫入度小于一定量，即為終止錘擊沉管的控制目標(biāo)，一般按最后錘擊十次，沉管貫入度小于10厘米時(shí)為終孔深度；第三，抽出內(nèi)管，向外管內(nèi)灌入混凝土，混凝土灌注高度以保證外管拔出土層后樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求為宜；第四，用內(nèi)管壓住外管內(nèi)的混凝土表面，緩慢勻速拔出外管。第五，待外管全部拔出后，用振動(dòng)棒對樁體進(jìn)行振搗。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的施工方法，其特征在于，所說的內(nèi)外 雙重套管的外管底端開口，內(nèi)管底端封閉，在內(nèi)管上頂端配置一個(gè)比 外管直徑大的圓板，內(nèi)管比外管短5 25cm，內(nèi)管底端封口的園形板 直徑比外管內(nèi)徑小0. 5 2. 5 cm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的施工方法，其特征在于，當(dāng)沉管成孔 深度大于設(shè)計(jì)樁長時(shí)，而且錘擊十次內(nèi)外管貫入度還大于等于10厘 米時(shí)，既可釆用內(nèi)外管工藝在樁底端夯擊一個(gè)混凝土擴(kuò)大頭，混凝土 擴(kuò)大頭的大小以使最后錘擊十次內(nèi)外管貫入度小于10厘米為宜，也 可繼續(xù)捶擊內(nèi)外管，使內(nèi)外管進(jìn)入更密實(shí)的持力層，直到使最后錘擊 十次內(nèi)外管貫入度小于10厘米為宜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的施工方法，其特征在于，當(dāng)沉管成孔 深度小于設(shè)計(jì)樁長且最后錘擊十次內(nèi)外管貫入度小于10厘米時(shí)，沉 管成孔深度可作為終孔深度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的施工方法，其特征在于，當(dāng)設(shè)計(jì)為鋼 筋混凝土樁時(shí)，則在抽出內(nèi)管后，先將鋼筋籠放入外管內(nèi)，然后再向 外管內(nèi)灌注樁體混凝土。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的施工方法，其特征在于，混凝土的塌 落度為14 22 cm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的施工方法，其特征在于，在開始施工 的樁位堆放干硬性混凝土，然后將內(nèi)外管底端對準(zhǔn)樁位放在已堆放的 干硬性混凝土上，再啟動(dòng)錘擊內(nèi)外管，在雙重鋼套管底端形成一個(gè) 5-25cm厚的混凝土水封。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的施工方法其特征在于，所說的外管 直徑范圍是O250-O550 mm，外管的長度為2m-25m。
全文摘要
一種在卵石層、圓礫層、砂層、強(qiáng)風(fēng)化泥巖中施工的沉管擠密混凝土灌注樁施工的方法，采用錘擊雙重套管，同時(shí)進(jìn)入地層中，抽出內(nèi)管，然后向外管灌注混凝土，再將內(nèi)管放入外管內(nèi)，并壓住混凝土表面，然后勻速起拔外管，從而完成混凝土灌注樁形成。成孔不出土使樁問土的密實(shí)度大大提高，同時(shí)灌注樁體混凝土?xí)r，外管在孔內(nèi)不產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象，更不必采用泥漿護(hù)壁，而且樁底端不存在沉渣現(xiàn)象，從而保證了單樁承載力高的特點(diǎn)，具有現(xiàn)場無污染，施工速度快的特點(diǎn)。
文檔編號E02D5/34GK101196004SQ20071018859
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者劉清潔 申請人:劉清潔