專利名稱：樁基礎的施工方法及其專用設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及土木工程領域，特別是涉及建筑用基礎。
目前的建筑物用基礎，特別是高層建筑物用基礎普通采用樁基礎，該樁基礎的設計是根據現場地基的一點或幾點地質勘測報告為基礎進行的，但實際上往往多數情況下在構成基礎的各個樁位的下面地基地質情況是與勘測點的地質情況有很大差別的，這樣就造成構成基礎的各個樁的承載力和使用期沉降不相同，進而使得建成后的建筑物產生不均勻沉降，這也就是為什么造成建成后的建筑物發生損壞事故的80％以上的原因在于基礎，但是目前基礎設計和施工中又沒有什么很好的辦法來解決上述問題。上述施工方法的另一缺點是施工后不能了解每根樁的真實承載力，并且以施工前后的試樁來測定承載力，而該一兩根試樁的試驗也不能代表所有的樁，并且增加了工期和施工成本。
本發明的目的在于提供一種新型的樁基礎施工方法，采用該方法可在施工后馬上能得出每根樁的真實承載力，在施工的同時可完成對樁孔壁和樁底孔土壓力的測定從而在每根樁施工完畢后即可得出真實承載力和預定使用期的沉降量，并且可使基礎中的每根樁的承載力和使用期的沉降保持相同。
本發明的上述目的是通過下述方法達到的，該方法包括以下步驟a)在地基中形成首批樁孔，在向下成孔過程中對臨時孔底的土體力學性質不斷進行測定，從而確定最終樁的長度；b)在最終樁孔底處對周土擠壓形成樁底承力盤槽孔；c)對樁孔壁周土力學性質進行測定從而確定樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的位置，結合所測定的上述最終孔底土體和孔壁周土力學性質相應得出首批樁的實際承載力；d)在按上述方式所確定的樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的位置處對樁孔壁周土進行擠壓形成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔；e)對上述首批樁身孔、樁底承力盤槽孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔灌注混凝土形成首批混凝土基礎樁；f)按照上述首批混凝土基礎樁的施工步驟以下述方式對剩下的基礎樁進行施工，該方式為剩下的基礎樁的實際承載力/使用期沉降基本等于首批混凝土基礎樁的承載力/使用期沉降，從而最終形成樁基礎。
在上述步驟a)中當地基為較硬土體時，最終樁的長度是根據所測定的相應的樁孔底的土體壓縮力學性質達到規定值，即樁底達到所規定的持力層來確定的。
在上述步驟a)中當地基為軟土地基時，上述樁的長度是通過測定孔底土體，即軟土地基土體的摩阻系數來確定的。
在上述步驟c)中，上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的位置是通過測定孔壁土體壓縮力學性質，并且其達到規定值，即上述位置位于相應中間持力層上時來確定的。
上述步驟c)是在進行步驟a)過程中，即在向下形成樁孔過程中進行的。
上述步驟a)中所述的孔底土體力學性質的測定是在進行步驟b)過程中，即在擠壓孔底承力盤槽孔過程中進行的。
上述樁孔是通過掘土或擠土的方式形成的。
上述步驟c)和d)是在步驟a)中的向下形成樁孔過程中完成的。
上述步驟c)中所述的樁孔成形是通過鉆機完成的，并且所述的孔底土體力學性質的測定也是通過鉆機上的測定裝置完成的。
上述步驟c)中的樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的位置是通過在步驟a)中的樁孔成形過程中采用鉆機上的測定裝置完成的。
上述步驟a)中所述的孔底土體力學性質的測定是采用傳感器完成的。
上述步驟c)中所述的孔壁土體力學性質的測定是采用傳感器完成的。
樁身孔、樁底承力盤槽孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔形成后將掃描儀插入樁孔以便對樁身孔、分支孔和/或承力盤槽孔的成形質量進行檢測。
樁身孔、樁底承力盤槽孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔形成后將超聲波儀插入樁孔以便對樁身孔，樁分支孔和/或樁承力盤槽孔的成形質量進行檢測。
在灌注混凝土之前插有鋼筋或鋼筋籠。
在灌注混凝土之前插入預應力筋，在混凝土達到一定強度之后對該預應力筋施加預應力并予以錨固。
上述樁身孔是通過樁身孔成形器成形的。
上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔是沿樁身孔軸線的斜向向下方向對樁身孔孔壁周圍土體進行擠壓形成的。
上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔是沿樁身孔軸線的平行方向對樁身孔孔壁周圍土體向下進行擠壓形成的。
先沿其樁身孔軸線的斜向向上方向對樁身孔孔壁的選定位置第一規定區域內的土體擠壓形成構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的第一腔，然后再沿樁身孔軸線的斜向向下方向對樁身孔孔壁的上述選定位置第二規定區域內的土體擠壓形成構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的第二腔，上述第一腔和第二腔共同構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔。
沿樁身孔軸線的斜向向上方向對樁身孔孔壁的選定位置第一規定區域的土體擠壓形成構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的第一腔，與此同時沿樁身孔軸線的斜向向下方向對樁身孔孔壁的上述選定位置第二規定區域內的土體擠壓形成構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的第二腔，上述第一腔和第二腔共同構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔。
上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔僅僅是通過沿樁身孔軸線的斜向向下方向對樁身孔孔壁的選定位置規定區域的土體進行擠壓形成的。
首先在樁身孔孔壁的選定位置規定區域內的周圍土體中形成水平孔穴，接著從該孔穴處將位于該孔穴下方的樁身孔孔壁周圍土體沿樁身孔軸線平行方向向下擠壓從而構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔。
樁身孔是通過掘土形成的。
上述掘土包括鉆土、噴射流體沖刷土體、用抓斗取土，用鏟取土。
上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔是在樁身孔成形器提出過程中形成的。
在形成樁身孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的過程中進行樁體材料的注入。
在借助樁身孔成形器形成樁身孔之后一邊提升樁身孔成形器，一邊向其內注入高塌落度混凝土至接近樁身孔孔口位置，最后插入鋼筋籠。
樁體材料一部分是在形成樁身孔，樁分支孔和/或樁承力盤槽孔的過程中注入，另一部分是在上述過程之后注入，樁身孔是通過漿液來護壁的。
上述護壁漿液為水泥漿，它是在借助樁身孔成形器之后一邊提升樁身孔成形器，一邊注入樁身孔內的，直至樁身孔中不塌孔的位置，這時提出樁身孔成形器，之后將補漿管插入樁身孔底部，同時投入粒料，接著通過補漿管以高壓方式從補漿管底部開口壓入水泥漿直至將整個樁孔灌滿。
在形成樁身孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔并將樁身孔成形器提出后向其內注入樁體材料。
在樁分支孔和/或樁承力盤槽孔形成之后馬上用高壓水對其進行清洗去除渣土。
將上述樁分支孔和/或樁身盤形槽孔擠壓成沿豎直孔軸向的尺寸較長的形狀。
將上述樁分支孔和/或樁身盤形槽孔擠壓成沿豎直孔軸向延伸的螺旋狀。
本發明的另一目的在于提供一種上述的樁基礎的施工方法的專用設備，采用該設備可同時完成土體的力學性質的測定和樁孔的成形從而提高了施工的效率。
上述本發明的另一目的是通過下述的樁基礎的施工方法的專用設備來實現的，它包括樁孔成形裝置，其特征在于該裝置上設有在其進行樁孔成形時對地基土體的力學性質進行測定的裝置。
上述樁孔成形裝置為鉆機孔，其鉆頭上設有土體力學性質測定裝置。
上述樁孔成形裝置為樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的擠壓成形器，該擠壓成形器上連有在其擠壓土體而形成樁分支/樁承力盤槽孔時對地基土體力學性質進行測定的裝置。
上述測定裝置包括傳感器和與其相連的顯示器，而擠壓成形器為液壓式。
上述測定裝置包括壓力表，該壓力表與擠壓成形器上的擠壓驅動缸的油路連通以便顯示擠壓驅動缸擠壓土時壓力。
上述測定裝置為土體摩阻性質測定儀。
上述樁孔成形裝置包括樁分支孔和/或樁承力盤槽孔成形機構，該機構包括第一弓壓臂和第二弓壓臂，該第一弓壓臂和第二弓壓臂通過其端部相互鉸接，第一弓壓臂的另一端與第一連接件鉸接，第二弓壓臂的另一端與第二連接件鉸接，上述第一連接部件與驅動缸的活塞桿的端部剛形連接，上述第二連接部件與上述驅動缸的另一活塞桿端部剛性相連，上述二個活塞桿工作時運動方向相反但同軸平行設置，上述驅動缸包括二個活塞，它們工作時運動方向相反但同軸平行設置，上述二個活塞桿分別與上述二個活塞剛性相連。
上述樁孔成形裝置設有多組樁分支孔和/或樁承力盤槽孔成形機構，該多組機構沿設備縱向和/或橫向按一定間距分布。
上述樁孔成形裝置設有多組樁分支孔和/或樁承力盤槽孔成形機構，該多組機構相對設備縱軸線對稱布置。
它還設有地基加固料通道。
上述樁身孔成形器上設置有可將樁身孔孔壁周圍土體向下進行擠壓的樁分支孔和/或樁承力盤槽孔成形裝置。
上述分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置包括主支承件，其上固定有驅動器，另外還設有擠壓成形機構，該機構包括第一弓壓臂和第二弓壓臂，該第一弓壓臂的一端與動力桿鉸接，該動力桿由驅動器帶動，上述第一弓壓臂的另一端與第二弓壓臂的一端鉸接，第二弓壓臂的另一端與第一固定件相鉸接，該固定件同定于主支承件上，第一弓壓臂上形成有第一分支板，第二弓壓臂上形成有第二分支板，主支承件上固定有第二固定件，該固定件位于第一弓壓臂與動力桿的鉸接點的側邊并處于第一弓壓臂和第二弓壓臂鉸接點相對動力桿與第一弓壓臂鉸接點的移動軸線的所在側邊，上述第二固定件與第一分支板的一端鉸接，第一分支板的另一端為自由端部，第一分支板的內側貼靠與第一弓壓臂和第二弓壓臂的鉸接部，第一分支板內側還設有導板，該導板上沿第一分支板的平行方向開有導向槽，第一弓壓臂和第二弓壓臂是通過橫向移動軸鉸接的，上述導向槽可是上述橫向移動軸在其內滑動，導向槽從橫向移動軸未發生向外側橫向位移處朝向第二弓壓臂一側延伸。
上述分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置包括主支承件，其設有驅動器，另外還設有擠壓成形機構，該機構包括第一弓壓臂和第二弓壓臂，該第一弓壓臂的一端與動力桿鉸接，該動力桿由上述驅動器帶動，上述第一弓壓臂的另一端與第二弓壓臂的一端鉸接，第二弓壓臂的另一端與固定于主支承件上的固定件鉸接，第一弓壓臂上整體形成第一分支板，第二弓壓臂上整體形成有第二分支板。
上述分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置包括伸縮式動力擠壓裝置，它可沿樁身孔軸線的斜向向下方向依直線擠壓樁身孔孔壁周圍土體。
上述分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置包括沿水平方向可插入樁身孔孔壁周圍土體中的擠壓件，它與上述驅動器相連從而當其插入孔壁周圍土體中時可沿樁身孔軸線平行方向向下擠壓孔壁周圍土體。
上述分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置包括主支承件，其內設有滑道，滑道中設有鑿孔擠土器，它包括前端的沖頭，該沖頭串接有多個傳力部件，該沖頭與傳力部件通過鉸接件或柔性件相連。
上述樁孔成形裝置為掘土成形器。
上述掘土成形器為潛水鉆機、射流沖土成孔器、鉆頭鉆、全套管鉆機、正循環鉆機、反循環鉆機、抓斗取土器或鏟斗取土器。
上述掘土成形器為螺旋鉆機，它包括有鉆桿，鉆桿為空心管，鉆桿上設有分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置，空心鉆桿底部開有與其相連通的可注入樁體材料或護壁液的噴嘴，鉆桿頂部與注入材料供應源連通。
上述設備包括有注入樁體材料的裝置。
采用上述本發明的施工方法和設備，可以真實得出每根基礎樁的承載力和沉降，并從整體上使所有樁的承載力和沉降基本保持一致，這樣所形成的基礎不會產生不均勻沉降，從而可大大減少施工后使用期的隱患。另外采用本發明，可以減小施工前的地基勘探工作量并可減少或無需進行施工前、后的試樁或樁的荷載試驗，從而大大降低施工費用并縮短工期。再有本發明是將勘探地基地質情況貫穿于樁的施工過程中，從而可清楚地了解每個樁底及周土情況，這樣可更加合理地對樁基礎進行設計從而可大大降低材料的浪費，并降低樁基礎的成本。此外，由于按本發明方法樁分支/樁承力盤位于相應的所規定的持力層上從而可充分發揮帶分支/承力盤的樁的優越性，使其承載力達到最高，其使用期沉降量降到最小。
下面結合附圖對本發明進行詳細描述。
圖1為本發明樁基礎施工方法的示意圖；圖1A為本發明樁基礎施工方法的第一階段示意圖；圖1B為本發明樁基礎施工方法的第二階段示意圖；圖1C為本發明樁基礎施工方法的第三階段示意圖；圖2為本發明方法中樁身孔與樁分支孔和或承力盤槽孔同時成形的第一實施例示意圖，其中圖2A-C為三個不同施工階段；圖3為本發明方法中樁身孔與樁分支孔和/或承力盤槽孔同時成形的第二實施例示意圖，其中圖3A-C分別為三個不同施工階段；圖4為本發明方法中樁身孔與樁分支孔和/或承力盤槽孔同時成形的第三實施例示意圖，其中圖4A-C為三個不同施工階段；圖5為本發明方法中樁身孔與樁分支孔和/或承力盤槽孔同時成形的第四實施例示意圖，其中圖5A-C為三個不同施工階段；圖6為同時具有樁身孔成形器和樁分支孔和/或承力盤槽孔裝置的本發明設備第一實施例的示意圖；圖7為同時具有樁身孔成形器和樁分支孔和/或承力盤槽孔裝置的本發明設備第二實施例的示意圖8為同時具有樁身孔成形器和樁分支孔和/或承力盤槽孔裝置的本發明設備第三實施例的示意圖；圖9為同時具有樁身孔成形器和樁分支孔和/或承力盤槽孔裝置的本發明設備中分支孔或承力盤槽孔成形裝置的第一實施例的示意圖；圖10為同時具有樁身孔成形器和樁分支孔和/或承力盤槽孔裝置的本發明設備中分支孔/或承力盤槽孔成形裝置的第二實施例的示意圖；圖11為圖10所示成形裝置的收攏狀態示意圖；圖12為圖10所示成形裝置的工作狀態平面示意圖；圖13為本發明設備中的分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置第四實施例的示意圖；圖14為圖13所示裝置的收攏狀態圖；圖15為本發明設備中的分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置又一實施例的立面圖。
按本發明的樁基礎施工方法，首先在施工區域制作首批樁，該首批樁可以為1～5根左右，這時假設此地基為非軟土的具有較高承載力持力層的地基，該首批樁的施工步驟是利用鉆機在樁位向下鉆孔，根據鉆機上鉆頭上的壓力桿(圖中未示出)在鉆孔過程中不斷對孔底的土體性質，如土體彈性模量進行測定，如圖1A所示，上述壓力桿與地面上的壓力表(圖中未示出)連通，從而根據設計荷載，上述不斷測定的土體性質確定出最終樁的長度，即樁底承載力盤的位置，樁分支孔/樁身承力盤的位置以及樁分支孔/樁身承力盤的個數，也就是說確定的結果是使樁端位于所規定的持力層上，而樁分支孔/樁身承力盤也位于中間的相應所需持力層上，之后，如圖1B所示，采用樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔擠壓成形裝置在預定孔底及孔壁的相應預定位置對土體擠壓形成樁底承力盤槽孔，樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔，然后，利用掃描儀對整個樁孔進行掃描檢查樁分支孔/樁承力盤槽孔、樁身孔壁的成形質量，如圖1C所示，接著插入預應力筋灌注混凝土，待混凝土達到一定強度后對預應力筋張拉并錨同。在這里應說明，上述首批樁的承載力及使用期沉降也是基本相同的，其制作目的是摸索經驗，大體探明地質狀況，當然該首批樁也是作為正式用樁來制作的，接著對剩下的樁進行大規模施工，其方式與首批樁相同，其施工依據是剩下的樁的承載力及沉降基本與首批樁相同。
作為本發明方法中樁身孔與樁分支孔和/或承力盤槽孔同時成形的第一實施例，其步驟包括用本發明設備1形成樁身孔，如圖2A所示，該設備包括分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置2和鉆孔裝置3，該鉆孔裝置3中的鉆頭上連有壓力桿(圖中未示出)，上述壓力桿與地面上的壓力表(圖中未示出)連通，之后沿斜向向上方向擠壓孔壁土體，如圖2B所示，最后以所形成的孔穴頂部土體為支點沿斜向向下方向擠壓孔壁土體從而形成分支孔和/或承力盤槽孔，如圖2C所示，上述分支孔和/或承力盤槽孔的成形是在利用本發明設備向下形成樁身孔時制作，也可在樁身孔成形后向上提出本發明設備的過程中制作。
作為本發明方法中樁身孔與樁分支孔和/或承力盤槽孔同時成形的第二實施例，其步驟包括用本發明設備形成樁身孔，該設備包括分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置2和鉆孔裝置3，該鉆孔裝置3中的鉆頭上連有壓力桿(圖中未示出)，上述壓力桿與地面上的壓力表(圖中未示出)連通，如圖3A所示，在向下形成樁身孔的同時或之后利用本發明設備沿斜向向上和斜向向下同時擠壓孔壁土體形成樁分支孔和/或承力盤槽孔，如圖3B所示，最后擠壓完畢形成圖3C所示的形狀。
作為本發明方法中樁身孔與樁分支孔和/或承力盤槽孔同時成形的第三實施例，其步驟包括用本發明設備1形成樁身孔，該設備1包括分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置2和鉆孔裝置3，該鉆孔裝置3中的鉆頭上連有壓力桿(圖中未示出)，上述壓力桿與地面上的壓力表(圖中未示出)連通，如圖4A所示，在向下形成樁身孔的過程中或形成樁身孔之后，可利用上述分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置2對土體進行斜向擠壓，如圖4B所示。圖4B中的虛線為最終擠壓狀態，當擠壓完畢后便可形成如圖4C所示的狀態。
作為本發明方法中樁身孔與樁分支孔和或承力盤槽孔同時成形的第四實施例，其步驟包括用本發明設備1形成樁身孔，該設備1包括分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置2和鉆孔裝置3，該鉆孔裝置3中的鉆頭上連有壓力桿(圖中未示出)，上述壓力桿與地面上的壓力表(圖中未示出)連通，如圖5A所示，在利用設備1向下形成樁身孔時，或在形成樁身孔后提出該設備1時可在樁身孔孔壁上形成水平槽4，如圖5B所示。之后，利用本發明設備1中的特定的分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置2(該裝置將在后面描述)，從該水平槽4處向下擠壓土體形成分支孔和/或承力盤槽，如圖5C所示。
圖6為同時具有樁身孔成形器和樁分支孔和/或承力盤槽孔裝置的本發明設備的一個實施例，該設備1包括潛水鉆3，該潛水鉆3包括鉆桿5，鉆桿5上設有動力裝置6和泵6A，鉆桿底部設有鉆頭7，鉆桿上還設有一個或多個分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置2。
圖7為本發明設備的另一實施例，該設備1包括螺旋鉆8，該鉆包括頂部的驅動器9，螺旋葉片10，鉆桿11，在鉆桿11上還形成有一個或多個分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置2。
圖8為本發明設備第三實施例，該設備1包括沉管12，該沉管12底部設有與其相連接的尖狀部件13，如活瓣樁尖，或與其相分離的尖狀部件13，沉管12中設有分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置2，其結構可以為沖擊鑿孔式，如圖8所示(要在后面將會描述)，也可為圖9、10和13所示的形式，沉管12可通過靜壓樁機設于地基中。
圖9為本發明設備中的分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置的一種形式，該裝置2包括可水平伸出的兩個擠壓頭17，如圖8所示。兩個擠壓頭之間設有驅動油缸18，該驅動油缸18伸出時可時擠壓頭17沿水平方向伸出，兩個擠壓頭還與豎向油缸19的一端相連，該油缸19伸出時可使擠壓頭17向下擠壓土體，該成形裝置2特別適合圖4中所示的方法。
圖8中套裝的裝置2為分支孔和/或承力盤槽孔擠壓成形裝置的第二種形式，該裝置2包括外管20，外管上開有孔，外管內設有滑道21，滑道內設鑿孔擠土器22，它包括沖頭23，沖頭串連有多個球形部件24，它們相互鉸接或柔性相連，最上端的球形部件與驅動器25相連，當然上述鑿孔擠土器22也可通過沖擊方式鑿孔擠壓土體，該裝置適合圖5所示方法。
圖10和11為本發明設備中用的分支孔和/或承力盤槽孔擠壓成形裝置的第三種形式，該裝置2包括外管29，其內設有多個成形機構和投入加固料通道29A，外管29上開有供成形機構伸出的孔，外管外部設有泵站，它通過油路管與成形機構中的油缸連通(圖中未示出)，如圖11所示，在成形機構中設有豎向動力桿30，該動力桿30由上述油缸帶動(圖中未示出)，該桿30通過豎向移動軸31與上弓壓臂31鉸接，上弓壓臂32通過橫向移動軸33與由下弓壓臂整體形成的下下分支板34鉸接，該板34底部與下固定軸35鉸接，該軸35相對外管29固定。上分支板36上端鉸接于上固定軸37上，該軸37相對外管29固定，在圖10、11中，僅僅畫出了相對稱的兩套成形機構中的左邊一套(一半)，右邊一套與左邊的相同，故圖中未示出。當然，可根據需要設置1套、3套或更多的同步機構。在上分支板36內側設有導板33，上分支板36的自由端部39位于上弓壓臂32與橫向移動軸33的連接處。導板38共有兩個，它們分別設置在上分支板36的兩側，導板38從上分支板36的自由端部39處沿上分支板36板面方向向下延伸，其伸出部開有橫向移動軸33的導向槽38A，橫向移動軸33還鉸接有上分支滑板40，該滑板40貼靠上分支板36內側并向上延伸，在下分支板34的兩側設有復合上分支板41，其底部鉸接于下固定軸35上，復合下分支板41的自由端部42設有限位塊43，在上弓壓臂32內側設有壓塊44，圖10表示上述機構處于伸出的狀態，圖11表示上述機構處于收攏狀態，如圖12所示，上述成形裝置2還包括四塊擋土板45(每側2塊)，它們分別設于上分支板36的兩側，在擋土板45內側上分支板36下端導向臂46的先期插入時，分支板有效寬度47內未被擠壓的原土48不可能向兩側成孔后的空間49塌落，加上上分支板滑板40的作用有效地防止了上分支板36上方的土體向下塌落，保證了分支承力盤下方土體的擠壓密實，上述裝置的優點是可避免在制作樁分支孔和/或承力盤槽孔時所產生的設備上浮現象以及所形成的孔穴形狀不規則、易塌方的缺點。
圖13為第四種樁分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置的形式，該裝置2與圖11的結構類似，不同的是圖11的裝置中的上分支板先壓出，之后下分支板壓出，故圖11裝置適合圖3所示方法，而圖12所示裝置2也帶有上、下分支板50、51，它們同時被壓出，它適合圖4所示方法，圖13所示裝置2還設有上弓壓臂52和下弓壓臂53，上弓壓臂52與上分支板50為整體連接，下分支板51與下弓壓臂53整體連接。上弓壓臂52頂部與豎向動力桿54相鉸連，該桿由驅動缸帶動，上弓壓臂52另一端與下弓壓臂53鉸接，下弓壓臂53另一端與外管55鉸接，外管55開有上述機構伸出的孔，圖14為上述裝置的收攏狀態。
上述擠壓成形裝置可帶有沿環向的多個擠壓板或頭，從而在制成時只經過1-2次就可基本形成承力盤。
如圖15所示，本發明設備中的另一種樁分支孔和/或承力盤槽孔的成形裝置，它包括外套筒62，其內設有二對弓壓臂，每對弓壓臂包括上弓壓臂63和下弓壓臂64，上弓壓臂63的頂端與連接部件65鉸接，上弓壓臂63的底端與下弓壓臂64鉸接，下弓壓臂64的底端與連接部件66相連，上述外套筒62的頂部設有驅動缸67，該驅動缸7中設有設有上活塞68和下活塞69，該上活塞68通過活塞桿70與連接部件66剛性相連，下活塞69通過活塞桿71與連接部件65剛性連接，上述驅動缸67的中部側臂上開有供液體通過的嘴72，驅動缸67的底部側壁上開有供液體通行的嘴73，其頂部開有供液體通行的嘴74。
在設備初始狀態，即圖示的虛線所示狀態，設備中的弓壓臂處于收回位置，驅動缸67中的二個活塞68和69位于驅動缸的中間位置，當要驅動弓壓臂壓出時，通過泵向驅動缸中的嘴72壓入油，而嘴73和74則有油通過，這樣上活塞68逐漸上升，使活塞桿70向上運動從而帶動連接部件66向上移動，而下活塞69逐漸下降，同時活塞桿71向下運動從而帶動連接部件65向下移動，由于上下弓壓臂63和64等長，而驅動缸中的活塞68和69也相對并對稱設置，這樣連接部件65和66同時移動使上下弓壓臂的鉸接點可沿水平方向作直線運動，其結果是可沿水平方向壓出一個成等腰三角形的分支孔，逐漸轉動上述設備并驅動上下弓壓臂壓出便可形成樁的承力盤槽孔。
權利要求
1.一種樁基礎的施工方法，其步驟包括a).在地基中形成首批樁孔，在向下成孔過程中對臨時孔底的土體力學性質不斷進行測定，從而確定最終樁的長度；b).在最終樁孔底處對周土擠壓形成樁底承力盤槽孔；c).對樁孔壁周土力學性質進行測定從而確定樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的位置，結合所測定的上述最終孔底土體和孔壁周土力學性質相應得出首批樁的實際承載力；d).在按上述方式所確定的樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的位置處對樁孔壁周土進行擠壓形成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔；e).對上述首批樁身孔、樁底承力盤槽孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔灌注混凝土形成首批混凝土基礎樁；f).按照上述首批混凝土基礎樁的施工步驟以下述方式對剩下的基礎樁進行施工，該方式為剩下的基礎樁的實際承載力/使用期沉降基本等于首批混凝土基礎樁的承載力/使用期沉降，從而最終形成樁基礎。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在上述步驟a)中當地基為較硬上體時，最終樁的長度是根據所測定的相應的樁孔底的土體壓縮力學性質達到規定值，即樁底達到所規定的持力層來確定的。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在上述步驟a)中當地基為軟土地基時，上述最終樁的長度是通過測定孔底土體，即軟土地基土體的摩阻系數來確定的。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在上述步驟c)中，上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的位置是通過測定孔壁土體壓縮力學性質，并且其達到規定值，即上述位置位于相應中間持力層上時來確定的。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于上述步驟c)是在進行步驟a)過程中，即在向下形成樁孔過程中進行的。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于上述步驟a)中所述的孔底土體力學性質的測定是在進行步驟b)過程中，即在擠壓孔底承力盤槽孔過程中進行的。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于上述樁孔是通過掘土或擠土的方式形成的。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于上述步驟c)和d)是在步驟a)中的向下形成樁孔過程中完成的。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于上述步驟c)中所述樁孔成形是通過鉆機完成的，并且所述的孔底土體力學性質的測定也是通過鉆機上的測定裝置完成的。
10.根據權利要求4所述的方法，其特征在于上述步驟c)中的樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的位置是通過在步驟a)中的孔成形過程中采用鉆機上的測定裝置來確定的。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于上述步驟a)中所述的孔底土體力學性質的測定是采用傳感器完成的。
12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于上述步驟c)中所述的孔壁土體力學性質的測定是采用傳感器完成的。
13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于樁身孔、樁底承力盤槽孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔形成后將掃描儀插入樁孔以便對樁身孔、分支孔和/或承力盤槽孔的成形質量進行檢測。
14.根據權利要求1所述的方法，其特征在于樁身孔、樁底承力盤槽孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔形成后將超聲波儀插入樁孔以便對樁身孔，分支孔和/或承力盤槽孔的成形質量進行檢測。
15.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在灌注混凝土之前插入鋼筋或鋼筋籠。
16.根據權利要求1所述的力法，其特征在于在灌注混凝土之前插入預應力筋，在混凝土達到一定強度之后對該預應力筋施加預應力并予以錨固。
17.根據權利要求1所述的方法，其特征在于上述樁身孔是通過樁身孔成形器成形的。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔是沿樁身孔軸線的斜向向下方向對樁身孔孔壁周圍土體進行擠壓形成的。
19.根據權利要求17所述的方法，其特征在于上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔是沿樁身孔軸線的平行方向對樁身孔孔壁周圍土體向下進行擠壓形成的。
20.根據權利要求18所述的方法，其特征在于先沿其樁身孔軸線的斜向向上方向對樁身孔孔壁的選定位置第一規定區域內的土體擠壓形成構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的第一腔，然后再沿樁身孔軸線的斜向向下方向對樁身孔孔壁的上述選定位置第二規定區域內的土體擠壓形成構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的第二腔，上述第一腔和第二腔共同構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔。
21.根據權利要求18所述的方法，其特征在于沿樁身孔軸線的斜向向上方向對樁身孔孔壁的選定位置第一規定區域的土體擠壓形成構成分支孔和/或承力盤槽孔的第一腔，與此同時沿樁身孔軸線的斜向向下方向對樁身孔孔壁的上述選定位置第二規定區域內的土體擠壓形成構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的第二腔，上述第一腔和第二腔共同構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔。
22.根據權利要求18所述的方法，其特征在于上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔僅儀是通過沿樁身孔軸線的斜向向下方向對樁身孔孔壁的選定位置規定區域的土體進行擠壓形成的。
23.根據權利要求19所述的方法，其特征在于首先在樁身孔孔壁的選定位置規定區域內的周圍土體中形成水平孔穴，接著從該孔穴處將位于該孔穴下方的樁身孔孔壁周圍土體沿樁身孔軸線平行方向向下擠壓從而構成樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔。
24.根據權利要求18所述的方法，其特征在于樁身孔是通過掘土形成的。
25.根據權利要求24所述的方法，其特征在于上述掘土包括鉆土、噴射流體沖刷土體、用抓斗取土，用鏟取土。
26.根據權利要求17所述的方法，其特征在于上述樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔是在樁身孔成形器的提出過程中形成的。
27.根據權利要求17所述的方法，其特征在于在形成樁身孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的過程中進行樁體材料的注入。
28.根據權利要求17所述的方法，其特征在于在借助樁身孔成形器形成樁身孔之后一邊提升樁身孔成形器，一邊向其內注入高塌落度混凝土至接近樁身孔孔口位置，最后插入鋼筋籠。
29.根據權利要求17所述的方法，其特征在于樁體材料一部分是在形成樁身孔，樁分支孔和/或樁承力盤槽孔的過程中注入，另一部分是在上述過程之后注入，樁身孔是通過漿液來護壁的。
30.根據權利要求17所述的方法，其特征在于上述護壁漿液為水泥漿，它是在借助樁身孔成形器形成樁身孔之后一邊提升樁身孔成形器，一邊注入樁身孔內的，直至樁身孔中不塌孔的位置，這時提出樁身孔成形器，之后將補漿管插入樁身孔底部，同時投入粒料，接著通過補漿管以高壓方式從補漿管底部開口壓入水泥漿直至將整個樁孔灌滿。
31.根據權利要求17所述的方法，其特征在于在形成樁身孔、樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔并將樁身孔成形器提出后向其內注入樁體材料。
32.根據權利要求17所述的方法，其特征在于在樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔形成之后馬上用高壓水對其進行清洗去除渣土。
33.根據權利要求17所述的方法，其特征在于將上述樁分支孔和/或樁身盤形槽孔擠壓成沿豎直孔軸向的尺寸較長的形狀。
34.根據權利要求17所述的方法，其特征在于將上述樁分支孔和/或樁身盤形槽孔擠壓成沿豎直孔軸向延伸的螺旋狀。
35.一種權利要求1所述方法的專用設備，它包括樁孔成形裝置，其特征在于該裝置上設有在其進行樁孔成形時對地基土體的力學性質進行測定的裝置。
36.根據權利要求35所述的設備，其特征在于上述樁孔成形裝置為鉆機，其鉆頭上設有土體力學性質測定裝置。
37.根據權利要求35所述的設備，其特征在于上述樁孔成形裝置為樁分支孔和/或樁身承力盤槽孔的擠壓成形器，該擠壓成形器上連有在其對土體擠壓而形成樁分支/樁承力盤時進行地基土體力學性質測定的裝置。
38.根據權利要求36所述的專用設備，其特征在于上述測定裝置包括傳感器和與其相連的顯示器，上述擠壓成形器為液壓式擠壓成形器。
39.根據權利要求35所述的專用設備，其特征在于上述測定裝置包括壓力表，該壓力表與擠壓成形器上的擠壓驅動缸的油路連通以便顯示擠壓驅動缸擠壓土時壓力。
40.根據權利要求35所述的設備，其特征在于上述測定裝置為土體摩阻性質測定儀。
41.根據權利要求35所述的設備，其特征在于上述樁孔成形裝置包括樁分支孔和/或樁承力盤槽孔成形機構，該機構包括第一弓壓臂和第二弓壓臂，該第一弓壓臂和第二弓壓臂通過其端部相互鉸接，第一弓壓臂的另一端與第一連接件鉸接，第二弓壓臂的另一端與第二連接件鉸接，上述第一連接部件與驅動缸的活塞桿的端部剛形連接，上述第二連接部件與上述驅動缸的另一活塞桿端部剛性相連，上述二個活塞桿工作時運動方向相反但同軸平行設置，上述驅動缸包括二個活塞，它們工作時運動方向相反但同軸平行設置，上述二個活塞桿分別與上述二個活塞剛性相連。
42.根據權利要求41所述的設備，其特征在于它設有多組樁分支孔和/或樁承力盤槽孔成形機構，該多組機構沿設備縱向和/或橫向按一定間距分布。
43.根據權利要求41所述的設備，其特征在于它設有多組樁分支孔和/或樁承力盤槽孔成形機構，該多組機構相對設備縱軸線對稱布置。
44.根據權利要求41所述的設備，其特征在于它還設有地基加固料通道。
45.根據權利要求36所述的設備，其特征在于上述樁孔成形裝置包括上述樁身孔成形器，該成形器上設置有可將樁身孔孔壁周圍土體向下進行擠壓的樁分支孔和/或樁承力盤槽孔成形裝置。
46.根據權利要求45所述的設備，其特征在于上述樁分支孔和/或樁承力盤槽孔成形裝置包括主支承件，其上固定有驅動器，另外還設有擠壓成形機構，該機構包括第一弓壓臂和第二弓壓臂，該第一弓壓臂的一端與動力桿鉸接，該動力桿由上述驅動器帶動，上述第一弓壓臂的另一端與第二弓壓臂的一端鉸接，第二弓壓臂的另一端與第一固定件相鉸接，該固定件固定于主支承件上，第一弓壓臂上形成有第一分支板，第二弓壓臂上形成有第二分支板，主支承件上固定有第二固定件，該固定件位于第一弓壓臂與動力桿的鉸接點的側邊并處于第一弓壓臂和第二弓壓臂鉸接點相對動力桿與第一弓壓臂鉸接點的移動軸線的所在側邊，上述第二固定件與第一分支板的一端鉸接，第一分支板的另一端為自由端部，第一分支板的內側貼靠與第一弓壓臂和第二弓壓臂的鉸接部，第一分支板內側還設有導板，該導板上沿第一分支板的平行方向開有導向槽，第一弓壓臂和第二弓壓臂是通過橫向移動軸鉸接的，上述導向槽可使上述橫向移動軸在其內滑動，導向槽從橫向移動軸未發生向外側橫向位移處朝向第二弓壓臂一側延伸。
47.根據權利要求45所述的設備，其特征在于它包括主支承件，其設有驅動器，另外還設有擠壓成形機構，該機構包括第一弓壓臂和第二弓壓臂，該第一弓壓臂的一端與動力桿鉸接，該動力桿由上述驅動器帶動，上述第一弓壓臂的另一端與第二弓壓臂的一端鉸接，第二弓壓臂的另一端與固定于主支承件上的固定件鉸接，第一弓壓臂上整體形成第一分支板，第二弓壓臂上整體形成有第二分支板。
48.根據權利要求45所述的設備，其特征在于它包括伸縮式動力擠壓裝置，它可沿樁身孔軸線的斜向向下方向依直線擠壓樁身孔孔壁周圍土體。
49.根據權利要求45所述的設備，其特征在于它包括沿水平方向可插入樁身孔孔壁周圍土體中的擠壓件，它與驅動器相連從而當其插入孔壁周圍土體中時可沿樁身孔軸線平行方向向下擠壓孔壁周圍土體。
50.根據權利要求45所述的設備，其特征在于它包括主支承件，其內設有滑道，滑道中設有鑿孔擠土器，它包括前端的沖頭，該沖頭串接有多個傳力部件，該沖頭與傳力部件通過鉸接件或柔性件相連。
51.根據權利要求35所述的設備，其特征在于上述樁孔成形器包括樁身孔成形器，該成形器為掘土成形器。
52.根據權利要求51所述的設備，其特征在于上述掘土成形器為潛水鉆機、射流沖土成孔器、鉆頭鉆、全套管鉆機、正循環鉆機、反循環鉆機、抓斗取土器或鏟斗取土器。
53.根據權利要求51所述的設備，其特征在于上述掘土成形器為螺旋鉆機，它包括有鉆桿，鉆桿為空心管，鉆桿上設有分支孔和/或承力盤槽孔成形裝置，空心鉆桿底部開有與其相連通的可注入樁體材料或護壁液的噴嘴，鉆桿頂部與注入材料供應源連通。
54.根據權利要求36所述的設備，其特征在于還包括有注入樁體材料的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種樁基礎的施工方法及其專用設備，該方法主要步驟包括通過測定首批樁孔及孔壁土體力學性質使樁分支/承力盤位于預定的持力層，上述測定工作可在樁分支孔/樁承力盤槽孔的擠壓成型過程中完成，灌注混凝土形成首批樁，對剩下的樁按首批樁的步驟施工并使剩下的樁的承載力/沉降與首批樁的相同，這樣可在每根樁施工過程中了解該樁位的地質狀況，從而可馬上得出該樁的真實承載力/變形，并避免建筑物的不均勻沉降。
文檔編號E02D5/36GK1158375SQ9612048
公開日1997年9月3日 申請日期1996年11月15日 優先權日1996年11月15日
發明者張國梁 申請人:張國梁