專利名稱：支盤灌注樁施工方法
技術領域：
本發明涉及一種建筑工程、橋梁樁基工程中的施工方法，特別涉及一種支盤灌注樁的施工工法。
背景技術：
目前，我圍建筑工程、高速公路橋梁工程、鐵路橋梁工程、港口碼頭及大型儲油庫的建設中首選樁型仍是鉆孔混凝土灌注樁技術，因為這種樁型單樁承載力高、涉及技術穩定可靠、施工工藝簡單、施工方法可采用干成孔作業法和泥漿護壁水下澆注法。灌注樁體特征是圓柱體型樁身，依靠樁身摩擦力和樁端的端承力產生單樁承載力。由于受樁身表面積的限制，樁身摩擦力小，單樁的承載力較小。隨著我國國民經濟的高速發展，高速公路、高速鐵路、高層、超高層建筑物、大跨度的橋梁、場館、廠房建筑項目激增，以及人們越來越多地開發河海灘、沼澤地等作為建筑用地，建筑樁基市場對高質量、高效率、高荷載的樁基需求越來越大。目前，擠擴變徑樁較多的被采用。但現有的施工方法仍存在一些問題如擠擴變徑擴徑體不規整，使得設計數據需折減修訂；施工時產生沉渣量和沉渣塊過大，清除比較困難；在地基土較硬的土層中擠擴變徑幾乎無法實現，這些問題都造成了擠擴變徑樁的質量隱患和降低了樁基經濟性指標，直接影響著擠擴變徑樁的實施與應用。另外，鉆孔擴底樁也被采用的較為廣泛，現有的擴底樁也存在一些嚴重的問題， 如擴大頭形狀難以控制；出現鉆頭下移鉆進或壓實沉渣不到位等；鉆孔擴底樁屬于刮削成型，對樁周圍土體進行擾動，而不是擠密，使得鉆孔擴底樁很難發揮出理想的經濟效益。
發明內容
本發明的首要目的就是針對上述現有技術存在的問題，提供一種支盤灌注樁的施工方法，能夠形成形狀規整、質量可靠的支盤樁，方法操作簡單可靠。為實現本發明的目的，提供以下技術方案一種支盤灌注樁的施工方法，包括如下順序進行的步驟(1)在地基中鉆成豎直樁孔；( 利用正在旋轉的擠擴支盤機的上、下擠擴工臂對豎直樁孔內壁土層的作業，形成用于支盤灌注樁的支盤孔；C3)在樁孔中下鋼筋籠、灌注混凝土，成樁。其中，所述步驟2)中的作業包括以下作業之一旋轉擠擴、清孔作業；旋轉刮削、 清孔作業；擠擴工臂正方向旋轉進行刮削、清孔作業，反方向旋轉對刮削后的土層進行擠擴、清孔的作業；擠擴工臂先正方向旋轉進行刮削、清孔作業，然后停止旋轉，對刮削后的土層進行擠擴的作業。其中，所述旋轉刮削、清孔作業包括如下步驟a)利用擠擴油缸的活塞桿回縮提供的動力帶動上、下擠擴工臂逐漸擴展，使上、下擠擴工臂保持與樁孔內壁土層接觸；b)利用動力頭提供的旋轉動力帶動上、下擠擴工臂旋轉，使安裝在上、下擠擴工臂擠擴工作面一側的刀具進行刮削豎直樁孔內壁土層的作業；c)刮削下來的渣土通過撞擊旋轉的下擠擴工臂和安裝在下擠擴工臂內側的泥漿攪流翼，被碾磨成細小渣土顆粒；d)渣土顆粒與樁孔內不斷注入的液體混合形成的泥漿液在泥漿攪流翼旋轉產生的強勁的上升旋流的作用下從樁孔中排出，實現清孔作業。其中，所述旋轉擠擴、清孔作業包括如下步驟a)利用擠擴油缸的活塞桿回縮提供的動力帶動上、下擠擴工臂逐漸擴展，使上、下擠擴工臂保持與樁孔內壁土層接觸；b)利用動力頭提供的旋轉動力帶動上、下擠擴工臂旋轉，使上、下擠擴工臂的擠擴工作面進行擠密壓實豎直樁孔內壁土層的作業；C)擠密壓實過程中產生的渣土通過撞擊旋轉的下擠擴工臂和安裝在下擠擴工臂內側的泥漿攪流翼，被碾磨成細小的渣土顆粒；d)渣土顆粒與樁孔內不斷注入的液體混合形成的泥漿液在泥漿攪流翼產生的強勁的上升旋流的作用下從樁孔中排出，實現清孔作業。特別是，擠擴支盤機底部固定有錐形托架，該錐形托架通過旋轉在豎直樁孔的底部形成底面為錐形的支盤孔。特別是，擠擴支盤機底部固定有平形托架，該平形托架通過旋轉在豎直樁孔的底部形成底面為平形的支盤孔。特別是，旋轉擠擴支盤機的上、下擠擴工臂等長，用于形成兩個上下對稱的圓臺形孔。特別是，旋轉擠擴支盤機上、下擠擴工臂不等長。用于形成兩個上下不對稱的圓臺形孔。本發明的有益效果體現在以下方面(1)支盤孔施工過程中先進刮削作業，之后進行擠擴，支盤孔形狀規整、質量可靠， 可在很硬的地基土層中施工作業；(2)旋轉擠擴、強制排渣同步進行，節省了灌注樁“清孔”環節的大量時間；提高了施工效率；(3)通過在旋轉擠擴支盤機下端固定鉆成樁孔的鉆頭，形成鉆孔、支盤一體機，進行邊鉆孔邊支盤，提高施工效率；(4)在下擠擴工臂的內側設置泥漿攪流翼，泥漿攪流翼隨擠擴工臂一起旋轉，使得刮削下來的渣土撞擊泥漿攪流翼后被下擠擴工臂碾磨成細小的渣土顆粒，為實現清孔創造了條件；(5)在下擠擴工臂的內側設置泥漿攪流翼，泥漿攪流翼隨擠擴工臂一起旋轉，使得樁孔內泥漿液產生強勁的上升旋流，為泥漿循環、沉渣置換提供了上升動力，從而保障了清孔功能的實現。
圖1是本發明旋轉擠擴支盤機結構示意圖；圖Ia是圖1中的局部剖視圖；圖Ib是擠擴工臂的結構示意圖；圖2是本發明采用的錐形托架結構示意圖；圖3a、3b、3c是底部固定有錐形托架的旋轉擠擴支盤機鉆成的樁孔的示意圖；圖4是本發明采用的平形托架結構示意圖fe、5b、5c是底部固定有平形托架的旋轉擠擴支盤機鉆成的樁孔的示意圖；圖6是底部固定有鉆頭的旋轉擠擴支盤機的示意圖；圖6a是底部固定有鉆頭的旋轉擠擴支盤機鉆成的樁孔的示意圖。附圖標記說明4-動力頭；8-接長桿；9-進油管；10-回油管；11-油管旋轉接頭； 12-泥漿管；13-泥漿管旋轉接頭；18-擠擴油缸；19-上擠擴工臂；20-下擠擴工臂；21-上擠擴工臂銷孔座；22-下擠擴工臂銷孔座；23-旋轉壓頭；24-傳動棘輪；25-花瓣形凸緣； 26-緩沖膠塊；27-伸縮節聯動軸；28-活塞桿；29-活塞桿銷孔座；30-泥漿攪流翼；31-硬質合金刀具；34-動力頭輸出軸；39-密封圈；41-擠擴工作面；45-銷軸；47-擠擴工臂突肩；48-上軸承；49-下軸承；51-錐形托架；52-平形托架；60-底部為錐形的支盤孔；61-支盤孔；62-底部為平形的支盤孔；63-樁孔底。
具體實施例方式如圖1本發明使用的旋轉擠擴支盤機結構圖所示，旋轉擠擴支盤機包括接長桿 8 ；與接長桿8下端相連用于提供旋轉動力的動力頭4 ；與動力頭的輸出軸34相連用于提供擴展動力的擠擴油缸組件，具有擠擴油缸18和通過花鍵套裝在油缸上并與所述活塞桿連接的伸縮節聯動軸27 ；以及在旋轉動力和擴展動力的作用下可以進行旋轉和擴展的擠擴機構，包括至少兩組擠擴工臂，本發明中擠擴工臂為三組，圍繞擠擴油缸組件的圓周均布， 每組擠擴工臂具有通過銷軸連接的上、下擠擴工臂19、20，其擠擴工作面41的一側安裝有刀具，并且下擠擴工臂20的內側安裝有泥漿攪流翼30。三組擠擴工臂均勻布置在所述擠擴油缸組件的周圍，并且在擠擴油缸的活塞桿38的回縮提供的動力作用下帶動上、下擠擴工臂擴展打開。利用該旋轉擠擴支盤機可以在豎直樁孔中進行以下之一的作業旋轉擠擴、清孔作業；旋轉刮削、清孔作業；擠擴工臂正方向旋轉進行刮削、清孔作業，反方向旋轉對刮削后的土層進行擠擴、清孔的作業；當遇到較硬的土層時，擠擴工臂先正方向旋轉進行刮削、 清孔作業，然后停止旋轉，對刮削后的土層進行擠擴的作業。下面描述利用該旋轉擠擴支盤機在豎直樁孔中進行旋轉刮削、清孔作業的步驟首先，利用擠擴油缸18的活塞桿觀回縮提供的動力帶動上、下擠擴工臂逐漸擴展，使上、下擠擴工臂保持與樁孔內壁土層接觸；之后，利用動力頭4提供的旋轉動力帶動上、下擠擴工臂旋轉，使安裝在上、下擠擴工臂擠擴工作面41 一側的刀具31進行刮削豎直樁孔內壁土層的作業；刮削下來的渣土通過撞擊旋轉的下擠擴工臂20和安裝在下擠擴工臂20內側的泥漿攪流翼30，被碾磨成細小渣土顆粒；最后，渣土顆粒與樁孔內不斷注入的液體混合形成的泥漿液在泥漿攪流翼30旋轉產生的強勁的上升旋流的作用下從樁孔中排出，實現清孔作業。旋轉擠擴支盤機進行旋轉擠擴、清孔的作業包括如下步驟首先，利用擠擴油缸18的活塞桿觀回縮提供的動力帶動上、下擠擴工臂逐漸擴展，使上、下擠擴工臂保持與樁孔內壁土層接觸；之后，利用動力頭4提供的旋轉動力帶動上、下擠擴工臂旋轉，使上、下擠擴工臂的擠擴工作面41進行擠密壓實豎直樁孔內壁土層的作業；擠密壓實過程中產生的渣土通過撞擊旋轉的下擠擴工臂20和安裝在下擠擴工臂20內側的泥漿攪流翼30，被碾磨成細小的渣土顆粒；最后，渣土顆粒與樁孔內不斷注入的液體混合形成的泥漿液在泥漿攪流翼30產生的強勁的上升旋流的作用下從樁孔中排出，實現清孔作業。此外，可在本發明中的使用的旋轉擠擴支盤機的底部固定錐形托架51 (如圖2所示)，利用該錐形托架的旋轉，在豎直樁孔或者具有多個支盤孔61的樁孔的底部形成底面為錐形的支盤孔60，如圖3a、3b、3c所示。還可以在旋轉擠擴支盤機的底部固定平形托架52 (如圖4所示)，利用該平形托架的旋轉，在豎直樁孔或者具有多個支盤孔61的樁孔的底部形成底面為平形的支盤孔62，如圖5a、5b、5c所示。還可在旋轉擠擴支盤機的底部固定鉆頭7 (如圖6所示)，利用該旋轉擠擴支盤機的旋轉，在豎直樁孔或者具有多個支盤孔61的樁孔的底部形成底面為錐形的樁孔底63，如圖6a所示。此外，本發明中使用的旋轉擠擴支盤機的上、下擠擴工臂19、20可以等長，用于形成兩個上下對稱的圓臺形支盤孔；也可以為不等長，用于形成兩個上下不對稱的圓臺形支盤孔61，如圖3a、fe所示。盡管上文對本發明進行了詳細說明，但是本發明不限于此，本技術領域技術人員可以根據本發明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發明原理所作的修改，都應當理解為落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種支盤灌注樁的施工方法，包括如下順序進行的步驟(1)在地基中鉆成豎直樁孔；(2)利用正在旋轉的擠擴支盤機的上、下擠擴工臂(19、20)對豎直樁孔內壁土層的作業，形成用于支盤灌注樁的支盤孔；(3)在樁孔中下鋼筋籠、灌注混凝土，成樁。
2.如權利要求1所述的施工方法，其特征在于所述步驟2)中的作業包括以下作業之旋轉擠擴、清孔作業； 旋轉刮削、清孔作業；上、下擠擴工臂正方向旋轉進行刮削、清孔作業，反方向旋轉對刮削后的土層進行擠擴、清孔的作業；上、下擠擴工臂先正方向旋轉進行刮削、清孔作業，然后停止旋轉，對刮削后的土層進行擠擴的作業。
3.如權利要求2所述的施工方法，其特征在于所述旋轉刮削、清孔作業包括如下步驟 a)利用擠擴油缸(18)的活塞桿08)回縮提供的動力帶動上、下擠擴工臂逐漸擴展，使上、下擠擴工臂保持與樁孔內壁土層接觸；h)利用動力頭(4)提供的旋轉動力帶動上、下擠擴工臂旋轉，使安裝在上、下擠擴工臂擠擴工作面Gl) —側的刀具(31)進行刮削豎直樁孔內壁土層的作業；c)刮削下來的渣土通過撞擊旋轉的下擠擴工臂OO)和安裝在下擠擴工臂OO)內側的泥漿攪流翼(30)，被碾磨成細小渣土顆粒；d)渣土顆粒與樁孔內不斷注入的液體混合形成的泥漿液在泥漿攪流翼(30)旋轉產生的強勁的上升旋流的作用下從樁孔中排出，實現清孔作業。
4.如權利要求2所述的施工方法，其特征在于所述旋轉擠擴、清孔作業包括如下步驟a)利用擠擴油缸(18)的活塞桿08)回縮提供的動力帶動上、下擠擴工臂逐漸擴展，使上、下擠擴工臂保持與樁孔內壁土層接觸；b)利用動力頭(4)提供的旋轉動力帶動上、下擠擴工臂旋轉，使上、下擠擴工臂的擠擴工作面Gl)進行擠密壓實豎直樁孔內壁土層的作業；c)擠密壓實過程中產生的渣土通過撞擊旋轉的下擠擴工臂OO)和安裝在下擠擴工臂 (20)內側的泥漿攪流翼(30)，被碾磨成細小的渣土顆粒；d)渣土顆粒與樁孔內不斷注入的液體混合形成的泥漿液在泥漿攪流翼(30)產生的強勁的上升旋流的作用下從樁孔中排出，實現清孔作業。
5.如權利要求1-4任一所述的施工方法，其特征在于擠擴支盤機底部固定有錐形托架(51)，該錐形托架(51)通過旋轉在豎直樁孔的底部形成底面為錐形的支盤孔。
6.如權利要求1-4任一所述的施工方法，其特征在于擠擴支盤機底部固定有平形托架(52)，該平形托架(5 通過旋轉在豎直樁孔的底部形成底面為平形的支盤孔。
7.如權利要求1-4任一所述的施工方法，其特征在于，所述旋轉擠擴支盤機的上、下擠擴工臂(19、20)等長，用于形成兩個上下對稱的圓臺形孔。
8.如權利要求1-4任一所述的施工方法，其特征在于，所述旋轉擠擴支盤機上、下擠擴工臂(19、20)不等長。用于形成兩個上下不對稱的圓臺形孔。
全文摘要
本發明公開了一種擠擴支盤灌注樁的施工方法，包括如下順序進行的步驟(1)在地基中鉆成豎直樁孔；(2)利用正在旋轉的擠擴支盤機的上、下擠擴工臂(19、20)對豎直樁孔內壁土層的作業，形成用于支盤灌注樁的支盤孔；(3)在樁孔中下鋼筋籠、灌注混凝土，成樁。能夠形成形狀規整、質量可靠的擠擴支盤灌注樁，方法操作簡單可靠。
文檔編號E02F5/20GK102162247SQ20101011072
公開日2011年8月24日 申請日期2010年2月21日 優先權日2010年2月21日
發明者張曉玲, 韓順和, 齊迎春 申請人:張曉玲, 韓順和, 齊迎春