一种预制扩底桩施工方法、自动化施工方法及预制扩底桩

技术领域

本申请涉及高承载力建筑桩基领域，尤其是涉及一种预制扩底桩施工方法、自动化施工方法及预制扩底桩。

背景技术

预制桩主要指预制成型的桩，主要包括预制混凝土桩、预应力混凝土管桩和钢管桩，其可以在工厂或施工现场预制，相较于灌注桩或现浇桩，具有极大地提高施工效率的效果。其中预应力混凝土管桩采用先张法预应力工艺或后张法预应力工艺制作，在应用至桩基基础中，具有承载力大、稳定性好、沉降值小等特点。

而一般意义上的扩底桩是指底部直径大于上部桩身直径的灌注桩，由于底部直径增大导致桩端承载力显著增加，其单桩承载力比桩身直径相同的直桩的承载力有较大提高。

随着我国建筑技术的不断发展和革新，越来越多的高层、超高层建筑以及特殊地形建筑不断涌现，对承载这些建筑体的地基基础的承载性能不断提出了新的要求，从而需要不断研究更新、更高效、成桩更稳定的桩基施工方法，既能有效缩短桩长，降低施工难度；又能有效控制施工质量。

比如在公开号为CN113502817A的中国专利中，公开了一种自动化施工预应力桩的方法，其改变了原有的桩基施工时必须先下管护壁、而后再施工桩身的工序，采取先下预制空心桩，而后在管内夯击填料以在预制空心桩下端形成扩大头，在成桩稳定性和施工效率上有较大的提升。

又比如在公开号为CN114855784A的中国专利中，公开了一种预制桩身载体桩及其施工方法，其提出了在预制空心桩的底端增设延长管，并在延长管内夯击填料，可以显著降低预制空心桩在强夯填料时发生爆桩的可能。

由此，可以考虑的是，在扩底桩的桩基施工中，也可以在预制空心桩底端连接延长管，并采用先下预制空心桩，而后在延长管内夯击填料形成扩径的密实体，既能提高桩端承载性能，也能有效降低预制空心桩爆桩的概率。但是建筑的设计使用寿命高达几十上百年，一旦填料密实体对铁质延长管包裹不严，一方面外部地下水浸入造成延长管锈蚀，导致原延长管部位对桩身的支撑失效；另一方面延长管外部的填料密实体对桩身的支撑效果较弱，以至于密实体对桩身的承载仅靠延长管内的混凝土部位进行传递，承载面减小，大大降低了桩基整体的承载性能。

发明内容

为了提高加装延长管的预制空心桩底端的高稳定性承载性能，本申请提供一种预制扩底桩施工方法、自动化施工方法及预制扩底桩。

本申请第一方面提供的一种预制扩底桩施工方法采用如下的技术方案：

一种预制扩底桩施工方法，包括以下步骤：

S1.设备进场，在施工现场准备桩机、挤料锤和预制空心桩；

S2.下桩身，在所述预制空心桩端部同轴固定延长管，封堵所述延长管底端，随后将所述预制空心桩及所述延长管一并下沉至所述预制空心桩底端达设计标高持力层；

S3.一阶填料挤密，向所述延长管中分批次投入定量的一阶填料，每批次投料不得超过所述预制空心桩底端，以所述挤料锤对所述一阶填料进行挤密，并在所述延长管下部形成一阶密实体；

S4.二阶填料挤密，向所述延长管中分批次投入定量的二阶填料，每批次投料不得超过所述预制空心桩底端；设定所述延长管内径为d、所述预制空心桩内径为D：

若D≤d≤D+50mm，则将所述二阶填料挤密成反包裹在所述延长管外的二阶密实体；

若d＞D+50mm，则将所述二阶填料一部分挤密成位于所述延长管内壁上的挤密筒、另一部分挤密成反包裹所述延长管底端的终阶密实体；

S5.内桩成型，在所述预制空心桩的中空部下放钢筋笼，并浇筑混凝土形成混凝土层。

可选的，所述步骤S3和所述步骤S4中挤密所述一阶填料和所述二阶填料时以夯击法、静压法或者旋压法施作，其中：

夯击法为抬升所述挤料锤后以自由下落形式使得所述挤料锤对所述一阶填料或所述二阶填料进行夯击；

静压法为以反力静压的形式下压所述挤料锤，以使所述挤料锤对所述一阶填料或所述二阶填料进行挤密；

旋压法与静压法的区别在于在下压所述挤料锤的同时驱使所述挤料锤转动。

可选的，若以夯击法施作，则所述步骤S4中夯击所述二阶填料形成所述二阶密实体或所述挤密筒时，更换所述挤料锤为上部柱状、底部缩径状的缩径锤；

当夯击成型所述二阶密实体时，确保每次夯击后所述缩径锤的锤底均伸出所述延长管底端；

当夯击成型所述挤密筒时，确保每次夯击后所述缩径锤的锤底均不伸出所述延长管底端。

可选的，在所述步骤S4之后进行二阶挤密判定，检测所述缩径锤夯击所述二阶填料时的二阶下沉量，在成型所述二阶密实体或所述挤密筒时，当连续N次夯击后测得的N个所述二阶下沉量数值递减，停锤。

可选的，所述步骤S3中的停锤标准为：检测所述挤料锤夯击所述一阶填料时的一阶下沉量，当连续M次夯击后测得的M个所述一阶下沉量数值递减，停锤；其中M≥5，且M

可选的，在所述步骤S4中夯击成型所述挤密筒时，向所述延长管内填满所述二阶填料，先以轻夯形式夯击所述二阶填料，直至所述缩径锤锤底越过所述延长管长度方向中位线后，继续向所述延长管内补充少量所述二阶填料并更换强夯形式夯击。

可选的，所述步骤S4中初次填料前，先起吊所述缩径锤，在所述一阶密实体中夯击出二阶夯击坑，再将所述二阶填料投放至所述二阶夯击坑中。

可选的，所述缩径锤的缩径部的过渡面为斜面或弧面，且所述缩径锤的底端中部具有平坦面或球面。

可选的，所述缩径锤的柱状部下端周向开设有多个导气槽，所述导气槽沿所述缩径锤轴向延伸，所述导气槽长度不小于所述延长管长度。

可选的，所述导气槽底端不贯穿所述缩径锤的柱状部的下端。

可选的，若以静压法施作，则所述挤料锤包括空心柱体及活动安装在所述空心柱体底部的封堵件，所述封堵件在自身重力下解除对所述空心柱体底部的封堵，且所述空心柱体上端侧壁开设有投料口；

且在挤密所述一阶填料或二阶填料时以反力装置向所述空心柱体施加下行压力。

可选的，所述封堵件底端设置有锥顶朝下的锥状体。

可选的，若以旋压法施作，则在所述反力装置上设置用以驱使所述空心柱体旋转的驱动机构。

可选的，所述延长管壁厚为5mm～20mm，所述延长管内径大于等于所述预制空心桩内径，且所述延长管外径小于等于所述预制空心桩外径；

若D≤d≤D+50mm，所述延长管长度为10cm～30cm；

若d＞D+50mm，则所述延长管长度为10cm～20cm；

且所述延长管内径越大，其长度越小。

可选的，所述步骤S2中，若桩顶标高低于场地标高时，在所述预制空心桩上部套设护筒，所述护筒长度大于场地标高和桩顶标高之差。

可选的，若桩底标高周边土层存在承压水或水量丰富时，所述步骤S3中的所述挤料锤挤密所述一阶填料时不出所述延长管。

本申请第二方面提供的一种预制扩底桩自动化施工方法采用如下的技术方案：

一种预制扩底桩自动化施工方法，基于上述一种预制扩底桩施工方法，更具体的在于：在所述步骤S3和所述步骤S4中：

投料时采用自动输料设备；

若以夯击法施作，则采用卷扬机自动起吊和下放所述挤料锤或所述缩径锤；通过检测所述卷扬机上吊绳在夯击后多余的下放量标定所述一阶下沉量和所述二阶下沉量；所述自动输料设备和所述卷扬机共同电连接有微型计算机；

若以静压法和旋压法施作，则实时测算反力静压时的反力数据与设计单桩承载力特征值做比较，确定停压时机。

可选的，在所述步骤S2中，下桩后，记录基础数据，所述基础数据包括桩顶标高、桩底标高及场地标高；

在所述步骤S3和所述步骤S4中，记录施工数据；

若以夯击法施作，所述施工数据包括每次填料的填料量、每次抬锤高度、每次一击夯沉量以及重锤夯击次数；

若以静压法和旋压法施作，所述施工数据包括在设定的时间节点时反力静压的反力；

将所述基础数据和所述施工数据保存在本地形成初始数据，上传所述初始数据至服务器并由所述服务器生成施工记录表；或者基于所述初始数据在本地生成施工记录表并将施工记录表上传至服务器。

本申请第三方面提供的一种预制扩底桩采用如下的技术方案：

一种预制扩底桩，由上述一种预制扩底桩施工方法或上述一种预制扩底桩自动化施工方法施工成型，包括所述预制空心桩和同轴固接于其底端的所述延长管，所述预制空心桩和所述延长管中空部共同设置有混凝土层，所述延长管底端设置有所述一阶密实体，所述一阶密实体外围还设置有由内而外设置的挤密土体和影响土体；

若D≤d≤D+50mm，则所述一阶密实体上部及所述延长管外周共同包裹有所述二阶密实体，所述二阶密实体位于所述挤密土体内侧；

若d＞D+50mm，则所述延长管内设置有所述挤密筒，所述一阶密实体上部及所述延长管下端共同包裹有所述终阶密实体，所述终阶密实体位于所述挤密土体内侧。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.一阶密实体成型后，延长管下方周侧的土体被挤密，当二阶填料被挤压时，仅有部分二阶填料融入一阶密实体中，大部分的二阶填料会向更为蓬松的延长管管身周向土体涌动，形成二阶填料对延长管的反包围；若选取的延长管符合D≤d≤D+50mm，最终被挤压密实的二阶密实体对延长管外周进行充分包裹，一方面极大降低了延长管被地下水渗透、腐蚀的概率，另一方面延长管外侧的二阶密实体可以对预制空心桩底部进行有效支撑；而若选取的延长管符合d＞D+50mm，挤密筒也能为预制空心桩提供有效的支撑，使得预制空心桩与密实体之间的承载面积更大，从而有效确保了本申请施作的预制扩底桩的长久、稳定的高承载性；并且在延长管中挤密填充料，可以在预防爆桩的同时极大提高施工效率，有助于缩短工期、节约施工资源；

2.以夯击法施作时，在夯击二阶填料时使用缩径锤，可以借助缩径锤的缩径部的导向效果，使得二阶填料在被夯击时更多地向缩径锤周向涌动，有利于二阶密实体或挤密筒的快速成型；而以静压法和旋压法施作时，在封堵件底端设置锥状体同样也能达到上述效果；

3.以夯击法施作的过程中，当延长管内径大于预制空心桩内径时，通过缩径锤以不出延长管的形式对二阶填料进行夯击，并且先轻夯后强夯，使得这些二阶填料尽可能外扩并挤密在延长管内壁上，最终挤密形成填料密实筒，从而可以有效降低对后续缩径锤在夯击二阶填料时外扩、反包围的影响，且缩径锤在提锤时也更为顺畅；

4.缩径锤上设置的多个导气槽将缩径锤被二阶填料包裹的部位与大气连通，可以降低二阶填料与缩径锤之间的真空度，可以有效避免吸锤现象发生，确保了夯击过程中缩径锤的顺利提锤。

附图说明

图1是本申请实施例1的施工方法的流程示意图；

图2是本申请实施例1的延长管为小管时施工方法的施工流程图；

图3是本申请实施例1的延长管为大管时施工方法的施工流程图；

图4是本申请实施例1的挤料锤和缩径锤的结构示意图；

图5是本申请实施例1的施工方法中需设置护筒时的结构示意图；

图6是本申请实施例1的延长管为小管时预制扩底桩的成桩示意图；

图7是本申请实施例1的延长管为大管时预制扩底桩的成桩示意图；

图8是本申请实施例2中封堵件为升降活动式时挤料锤的剖视结构示意图；

图9是本申请实施例2中封堵件为铰接活动式时挤料锤的剖视结构示意图；

图10是本申请实施例3中锥状体上翼片设置结构的剖视结构示意图。

附图标记说明：11、挤料锤；12、缩径锤；121、柱状部；122、缩径部；123、导气槽；

131、空心柱体；132、封堵件；1321、封板、1322、导向柱；1323、横梁；1324、防脱块；1325、导料锥台；1326、防护罩；1327、堵板；1328、拉索；133、投料口；134、锥状体；135、翼片；

2、预制空心桩；

3、延长管；

4、一阶密实体；41、二阶夯击坑；

51、二阶密实体；52、挤密筒；53、终阶密实体；

61、钢筋笼；62、混凝土层；

7、护筒；

81、挤密土体；82、影响土体。

具体实施方式

以下结合附图1－附图7对本申请作进一步详细说明。

实施例1：

本申请实施例公开一种预制扩底桩施工方法。参照图1、图2和图3，一种预制扩底桩施工方法包括以下步骤：

S1.设备进场，在施工现场准备桩机、挤料锤11和预制空心桩2。

S2.下桩身，在预制空心桩2端部同轴固定延长管3，封堵延长管3底端，随后将预制空心桩2及延长管3一并下沉至预制空心桩2底端达设计标高持力层；其中封堵延长管3底端时可以将钢板低强度焊接在延长管3底端，也可以在延长管3底端插设混凝土桩尖（如图5中所示）。且选用的延长管3壁厚为5mm～20mm，主要以钢管制成；具体的，延长管3内径大于等于预制空心桩2内径、外径小于等于预制空心桩2外径；设定延长管3内径为d、预制空心桩2内径为D，若D≤d≤D+50mm，延长管3长度为10cm～30cm；若d＞D+50mm，则延长管3长度为10cm～20cm；且延长管3内径越大，其长度越小。

S3.一阶填料挤密，向延长管3中分批次投入定量的一阶填料，每批次投料不得超过预制空心桩2底端，选用夯击法对一阶填料进行挤密，具体是通过卷扬机抬升挤料锤11对一阶填料进行夯击，所用的挤料锤11为常见的实心柱状平底锤，具体可参见图2-a或图3-a；同时，检测挤料锤11夯击一阶填料时的一阶下沉量，当连续M次夯击后测得的M个一阶下沉量数值递减，停锤，其中M≥5，具体的根据施工地区土层性质设置M为5、6或者8等；夯击完成后的一阶填料形成一阶密实体4，具体可参见图2-b或图3-b。

S4.二阶填料挤密，向延长管3中分批次投入定量的二阶填料，每批次投料不得超过预制空心桩2底端；

若D≤d≤D+50mm，则将二阶填料挤密成反包裹在延长管3外的二阶密实体51；具体的，在以夯击法施作时，更换挤料锤11为上部柱状、底部缩径状的缩径锤12，并确保每次夯击后缩径锤12的锤底均伸出延长管3底端；具体可参见图2-c、图2-d和图2-e；

若d＞D+50mm，则将二阶填料一部分挤密成在延长管3内壁上的挤密筒52、另一部分挤密成反包裹延长管3底端的终阶密实体53。具体的，在成型挤密筒52过程中，以夯击法施作时，更换挤料锤11为缩径锤12，并确保每次夯击后缩径锤12的锤底均不伸出延长管3底端；而在成型终阶密实体53时，可以继续使用缩径锤12夯击，也可以换用挤料锤11夯击，本申请实施例中继续采用缩径锤12夯击成型终阶密实体53，具体可参见图3-c～图3-f。

在二阶填料挤密中，还需进行二阶挤密判定，具体在夯击法中，检测缩径锤12夯击二阶填料时的二阶下沉量，在成型二阶密实体51或挤密筒52时，当连续N次夯击后测得的N个二阶下沉量数值递减，停锤，其中N＞M，具体的根据施工地区土层性质设置M为7、10或者13等。或者在以夯击法成型终阶密实体53时，也可以采用该停锤判定方式。

S6.内桩成型，在预制空心桩2的中空部下放钢筋笼61，并浇筑混凝土形成混凝土层62。必要时，也可以在预制空心桩2以及延长管3的中空部均放置钢筋笼61，具体可参见图2-f或图3-g。

如此设置后，在以夯击法进行预制扩底桩的施作时，使用挤料锤11在延长管3内夯击一阶填料时，挤料锤11冲击力对预制空心桩2的周向作用力降低至极小，因此可以极大避免预制空心桩2爆桩的可能，因此在延长管3中夯击填充料时，可以大幅提高挤料锤11的夯击能量，也即在施工过程中可以提高挤料锤11的抬升高度，对应的也可以加大后续投料的一次投料量，从而可以在确保不爆桩的前提下显著提高在预制空心桩2内夯击填充料的效率，施工质量得到了充分的保证。

而夯击填充料以提高预制空心桩2桩端承载性能的核心在于将填充料夯击形成固结的密实体，同时借助密实体成型过程中对于周边土体的挤压，可以使得密实体外周的土体形成挤密土体81，在挤密土体81外扩挤压以及周围土体的土体压力下，在挤密土体81外周还会形成一层较为紧密的影响土体82，由此可以形成密实体对预制空心桩2的增大桩底承载面积和桩底承载强度的作用。

从而当采用挤料锤11连续M次夯击一阶填充料后，若一阶下沉量数值递减，代表此时一阶密实体4已经将延长管3底端周侧的挤密土体81尽可能压缩到极致，在挤料锤11恒定夯击能量的作用下一阶密实体4再向下和向周侧外扩的概率很小，此时的一阶密实体4的硬结强度已经可以为预制空心桩2提供较为长久、稳定的承载性能。

而后当换用缩径锤12对二阶填料进行夯击时，一阶密实体4尽可能阻挡二阶填料下移，二阶填料向下方进深的概率降低，也即二阶填料被缩径锤12夯击时，仅有部分二阶填料融入一阶密实体4中，大部分的二阶填料在一阶密实体4和缩径锤12的缩径部122导向下，向更为蓬松的延长管3管身周向土体或者说缩径锤12的周向涌动，形成二阶填料对延长管3的反包围。

因此当延长管3内径取值介于等于D≤d≤D+50mm的范围时，最终被夯击密实的二阶密实体51可以对延长管3外周进行充分包裹，一方面极大降低了延长管3被地下水渗透、腐蚀的概率，另一方面延长管3外侧的二阶密实体51可以对预制空心桩2底部进行有效支撑。而若延长管3内径取值为d＞D+50mm，延长管3管径较大，虽然二阶填料较难对延长管3外周进行充分包裹，但是在延长管3内夯击成型的挤密筒52也能为预制空心桩2提供有效的支撑，有效确保了预制空心桩2与密实体之间的衔接承载面积；从而在延长管3管径不同的情况下，都可以有效确保预制空心桩2的长久、稳定的高承载性。

并且在不增加缩径锤12夯击能量的前提下，选择将缩径锤12的二阶下沉量连续检测次数大于挤料锤11的一阶下沉量连续检测次数，以提高缩径锤12的停锤标准，确保二阶密实体51能对延长管3进行较为完整的包裹或者确保挤密筒52可以对预制空心桩2进行有效的支撑。

作为其中当延长管3内径较大时的考虑，当选用的延长管3内径取值为d＞D+50mm时，缩径锤12与延长管3之间的间隙增大，在缩径锤12每次出延长管3夯击二阶填料的过程中，会有一部分的二阶填料被反挤至该间隙中，导致二阶填料外扩、上包的效果大大降低，使得二阶填料较难对延长管3进行全面包裹，也会影响二阶密实体51的快速成型；并且在缩径锤12提锤的过程中，这部分松散的二阶填料又会包裹在缩径锤12周侧，增大了缩径锤12提锤阻力；而且缩径锤12提锤完成后，这些松散的二阶填料又进一步掉落并堆积在延长管3底端，影响后续填料量的精准设定，较难准确控制预制扩底桩的施工质量。因此也需要在内径较大的延长管3内侧成型该挤密筒52，一方面用以规避上述缺陷，另一方面也对预制空心桩2起到稳定支撑，具体可参照图3-c～图3-f。

在具体施工时，也即在步骤S4中夯击成型挤密筒52时，向延长管3内填满二阶填料，先以轻夯形式夯击二阶填料，直至缩径锤12锤底越过延长管3长度方向中位线后，继续向延长管3内补充少量二阶填料并更换强夯形式夯击；需明确的，在成型挤密筒52的过程中，缩径锤12不得出延长管3。

这样，在以轻夯形式夯击二阶填料时，在缩径锤12的缩径部122的导向作用下，延长管3上部的二阶填料先被预挤密，能够有效规避延长管3内壁与缩径锤12外壁之间间隙处的蓬松二阶填料塌陷或者包裹在缩径锤12上的可能，能确保缩径锤12在延长管3内夯击时落锤和提锤的高效性；待缩径锤12锤底越过延长管3中位线后，由于延长管3下方的一阶密实体4的存在，轻夯的缩径锤12无法将二阶填料更多地向下夯出，主要还是借助缩径锤12的缩径部122使得二阶填料上涌，并挤密在延长管3内壁与缩径锤12外壁之间间隙处，因此可以视为此时延长管3内上半部的二阶填料已被基本挤密。

换用强夯方式后，缩径锤12继续对延长管3下部的二阶填料进行夯击，进一步促进延长管3下部的二阶填料挤密在延长管3下部，并且还能进一步反涌挤密延长管3上部的二阶填料，由此，在多次夯击并达到停锤标准后，延长管3内上部和下部的二阶填料均被挤压密实，形成可以稳定支撑预制空心桩2的挤密筒52。且此时挤密筒52在缩径锤12的多次穿插下，挤密筒52的内壁形成光滑面，并且不会出现脱落现象，从而可以有效降低松散的填充料对后续缩径锤12在夯击二阶填料时外扩、反包围的影响，且缩径锤12在提锤时也更为顺畅，设定投料量时也更为精准。

而为了进一步提高缩径锤12在夯击二阶填料时二阶填料外扩并形成反包围的效果，一方面，在步骤S4中初次填料前，先起吊缩径锤12，在一阶密实体4中夯击出二阶夯击坑41，具体参照图2-c或图3-d，再将二阶填料投放至二阶夯击坑41中，在具体操作时，二阶夯击坑41的深度不应大于缩径锤12的缩径部122的轴向长度；另一方面，缩径锤12的缩径部122的过渡面为斜面或弧面，且缩径锤12的底端中部具有平坦面或球面，具体参照图4。

这样，在投入二阶填料并进行夯击时，缩径锤12的缩径部122与二阶夯击坑41相配合，可以对二阶填料形成向下和向周侧的作用力，可以有效促进二阶填料的外扩现象，可以更加促进二阶填料的外扩、反包围现象；而将缩径锤12底部设为平坦面或者球面可以提高缩径锤12在下沉过程中的阻力，避免缩径锤12过多钻入一阶密实体4中而弱化了推动二阶填料外扩的效果。

但在多次施工中发现，重锤在夯击填充料的过程中，若重锤下沉量较大，重锤将填充料被夯击部中的空气挤出，填充料对重锤下端进行包裹，使得重锤与填充料间形成真空，会造成提锤困难，严重时还会导致用于提升重锤的钢索崩断；尤其是本申请实施例中换用的缩径锤12，其上设置的缩径部122进一步增大了缩径锤12与二阶填料的接触面积，导致二阶填料对嵌入其中的缩径锤12的吸力大增，更加会影响缩径锤12的顺利拔出。

有鉴于此，在其他可行的实施例中，参照图4，还可以进一步在缩径锤12的柱状部121下端周向开设多个导气槽123，导气槽123沿缩径锤12轴向延伸，导气槽123长度不小于延长管3长度，且多个导气槽123间隔设置在缩径锤12的周侧上。这样，导气槽123将缩径锤12被二阶填料包裹的部位与大气连通，可以降低二阶填料与缩径锤12之间的真空度，从而可以有效避免吸锤现象发生。

在一种实施方式中，导气槽123的底端贯穿缩径锤12的柱状部121底端，使得导气槽123与缩径锤12的缩径部122的过渡面连通。

在另一种实施方式中，导气槽123的底端不贯穿缩径锤12的柱状部121的底端，也即导气槽123不与缩径部122的过渡面连通，这样设置后可以在一定程度上规避缩径锤12在夯击过程中导气槽123直接被下方的二阶填充料填满而影响导气槽123的导气、平衡气压作用。

可选的，也可以在多次夯击后，将缩径锤12提升至地面上，对导气槽123进行清理、疏通。

在另一种施工场景中，可能存在地下室土方未开挖即行桩基施工或者土方未开挖完全即行桩基施工的情况，此时设计的桩底标高远低于场地标高，即使在桩位处开挖桩孔并将预制空心桩2下桩至桩底标高处，在夯击填充料的过程中，也有极大概率存在塌孔的可能，影响桩基的正常施工。

为解决上述问题，在另一可行的实施例中，参照图5，可在预制空心桩2上部套设护筒7，护筒7长度大于场地标高和桩顶标高之差。在具体实施时，可以先开挖桩孔至桩底标高，将预制空心桩2下沉至桩孔孔底后，再下护筒7，并使护筒7底端对预制空心桩2的上端进行包裹；也可以先成孔，再在桩孔中插设护筒7，而后在护筒7内下沉预制空心桩2；亦或者先以压桩形式下压预制空心桩2至桩底标高处，再在预制空心桩2顶端套设护筒7；具体可以根据施工需求进行选择。并且其中的护筒7可以是钢管也可以是塑料管。

这样，以护筒7对桩顶标高和场地标高的落差区域进行护壁，可有效避免挤料锤11或缩径锤12在夯击过程中的塌孔现象。

另外，需要注意的是，若桩底标高周边土层存在承压水或水量丰富时，步骤S3中的挤料锤11夯击一阶填料时不出延长管3，至少在挤料锤11的前10击过程中挤料锤11不得出延长管3，以防周边水渗漏至延长管3中。

同时需要说明的是，本申请实施例中第一填料和第二填料可以是相同的填充料，也可以是材质、级配等要素中至少一个不同的填料。

本申请实施例一种预制扩底桩施工方法的实施原理为：在以夯击法施作预制扩底桩时，一阶密实体4成型后，延长管3下方周侧的土体被挤密，当二阶填料被缩径锤12夯击时，仅有部分二阶填料融入一阶密实体4中，大部分的二阶填料在一阶密实体4和缩径锤12的缩径部122导向下，向更为蓬松的延长管3管身周向土体涌动，形成二阶填料对延长管3的反包围。

若延长管3内径较小，比如D≤d≤D+50mm，最终被夯击密实的二阶密实体51对延长管3外周进行充分包裹，一方面极大降低了延长管3被地下水渗透、腐蚀的概率，另一方面延长管3外侧的二阶密实体51可以对预制空心桩2底部进行有效支撑。而若延长管3内径较大，比如d＞D+50mm，成型于延长管3内的挤密筒52也能为预制空心桩2提供有效的支撑；从而有效确保了预制空心桩2的长久、稳定的高承载性，并且在延长管3中夯击填充料，可以极大提高施工效率，有助于缩短工期、节约施工资源。

并且在缩径锤12上设置多个导气槽123，可以将缩径锤12被二阶填料包裹的部位与大气连通，可以降低二阶填料与缩径锤12之间的真空度，有效避免吸锤现象发生，确保了夯击过程中缩径锤12的顺利提锤，保证施工效率。

本申请实施例还公开一种预制扩底桩自动化施工方法。一种预制扩底桩自动化施工方法包括上述的一种预制扩底施工方法，更进一步的限定有，在前述的步骤S3和步骤S4中：

投料时采用自动输料设备，比如皮带输料机，通过控制皮带输料机的输料时长来控制输料量；

采用卷扬机自动起吊和下放挤料锤11和缩径锤12；

通过检测卷扬机上吊绳在夯击后多余的下放量标定一阶下沉量和二阶下沉量。在测算吊绳多余的下放量时可以在用于收放吊绳的卷扬机上安装角度传感器或者计米器，若选用计米器，则将计米器的计米轮抵紧在吊绳上即可；若选用角度传感器，则将角度传感器安装在卷扬机的辊轴处。

自动输料设备和卷扬机共同电连接有微型计算机。

这样，投料和夯击过程中均可以通过微型计算机对投料节拍、投料量、挤料锤11和缩径锤12夯击落距、一阶下沉量、二阶下沉量进行自动检测并自动控制自动输料设备和卷扬机工作，实现了预制扩底桩的施工过程数字化和自动化，可以精准控制每一个桩位处的预制扩底桩的施工质量以及施工质量一致性，可以合理利用施工资源，达到施工高效且节约能源的效果。

本申请实施例还公开一种预制扩底桩数字化施工方法，与上述一种预制扩底桩自动化施工方法的区别在于：还在本地也即施工设备上设置计算机可读存储介质，该存储介质可以是ROM、随机存取存储器（RAM）、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等；

在步骤S2中，下桩后，记录基础数据，基础数据包括桩顶标高、桩底标高及场地标高；

在步骤S3和步骤S4中，记录施工数据；

若以夯击法施作，施工数据包括每次填料的填料量、每次抬锤高度、每次一击夯沉量以及重锤夯击次数；

若以静压法和旋压法施作，施工数据包括在设定的时间节点时反力静压的反力；

将基础数据和施工数据保存在本地的存储介质中形成初始数据，上传初始数据至服务器并由服务器生成施工记录表；或者基于初始数据在本地计算机生成施工记录表并将施工记录表保存在本地的存储介质中，同时还将施工记录表上传至服务器。

服务器可以与终端设备进行远程通讯，终端设备可以是但不限于是手机、笔记本电脑、计算机等。

其中，基础数据中的桩顶标高、桩底标高及场地标高均为施工设计参数，可依设计要求得出。在静压法和旋压法中，反力装置可以直接测算瞬时反力，比如静压桩机的油缸可以实时反馈下压力，也即静压填料的反力。在夯击法中，每次填料的填料量可以由自动输料设备得出，每次抬锤高度、每次一击夯沉量以及重锤夯击次数均可以通过卷扬机的工作状态得出。

这样设置后，通过将预制扩底桩施工过程中的关键数据存储在本体并上传云端，一方面，将施工关键参数生成施工记录表，可以实现每一个桩位的桩基的施工参数可追溯性，有利于施工方和监理方把控施工质量。并且，另一方面，施工关键参数组成的施工记录表不仅储存在本地的存储介质中还上传至服务器，实现了每一个桩位施工参数的防篡改双保险，更加确保了单桩施工参数的可溯源性。

再一方面，将施工关键参数上传至服务器，可以实现对施工质量的远程监控，有利于多桩位同时施工时的质量监控，可以极大提高在大场地施工或者大型项目施工中或者多地、异地施工中的质量控制效率，有助于改善在项目施工中施工方质量管控人员以及监理方需要多地、多桩位查看施工进程的现状，对高效、高质量工程施工的推进具有极大的促进意义。

本申请实施例还公开一种预制扩底桩，由上述一种预制扩底桩施工方法或上述一种预制扩底桩自动化施工方法或上述一种预制扩底桩数字化施工方法施工成型。参照图6和图7，一种预制扩底桩包括预制空心桩2和同轴固接于其底端的延长管3，预制空心桩2和延长管3中空部共同设置有混凝土层62，延长管3底端设置有一阶密实体4，一阶密实体4外围还设置有由内而外设置的挤密土体81和影响土体82；

若D≤d≤D+50mm，则一阶密实体4上部及延长管3外周共同包裹有二阶密实体51，二阶密实体51位于挤密土体81内侧；参照图6；

若d＞D+50mm，则延长管3内设置有以强夯填充料挤密而成的挤密筒52，一阶密实体4上部及延长管3下端共同包裹有终阶密实体53，终阶密实体53位于挤密土体81内侧；参照图7。

这样，一阶密实体4对延长管3底端进行包裹，可以显著扩大预制空心桩2底端的桩端承载面积和桩端承载力。若选取的延长管3符合D≤d≤D+50mm，二阶密实体51对一阶密实体4局部以及对延长管3周侧进行包裹，一方面一阶密实体4可以和二阶密实体51紧密结合形成位于预制空心桩2底端的桩端扩底体，有助于增大预制空心桩2的桩端承载性能；另一方面二阶密实体51可以对延长管3进行较为全面的包裹，可以有效规避延长管3被地下水渗透、锈蚀的现象。

而若选取的延长管3符合d＞D+50mm，挤密筒52强度足以支撑预制空心桩2，可以确保预制空心桩2与密实体之间的承载面积。从而即使在预制空心桩2上加装延长管3后也依然能够确保本申请的预制扩底桩的稳定、长久高承载性能。

实施例2：

本申请实施例公开一种预制扩底桩施工方法，与实施例1中的一种预制扩底桩施工方法的不同之处在于，在步骤S3和步骤S4中挤密一阶填料和二阶填料时采用静压法施作；具体是以反力静压的形式下压挤料锤11，以使挤料锤11对一阶填料或二阶填料进行挤密。

在实际施工时，参照图8，挤料锤11包括空心柱体131及活动安装在空心柱体131底部的封堵件132，封堵件132在自身重力下解除对空心柱体131底部的封堵，且空心柱体131上端侧壁开设有投料口133；且在挤密一阶填料或二阶填料时以反力装置向空心柱体131施加下压力，该反力装置具体可以为静压桩机或者其他可以提供百吨级作用力的发动机、使用电磁悬浮原理的装置等，本申请实施例中将反力装置选为静压桩机进行实施原理的阐述，但不代表是对反力装置的限定。

对于空心柱体131的选取，若空心柱体131的壁厚达25mm及以上，则可以直接以静压桩机抱合空心柱体131进行反力施加；

若空心柱体131的壁厚小于25mm，则可以在空心柱体131的内腔中设置钢支撑结构，一方面对空心柱体131的轴向抗压、抗弯折能力进行提高，另一方面对空心柱体131的径向抗挤压能力进行提高；可以极大改善百吨级的反力施加在空心柱体131上时空心柱体131弯折或者被抱合部溃缩等情况发生。

对于封堵件132的选取；

在一个可行的实施例中，参照图8，封堵件132可以是封板1321，封板1321外周与空心柱体131的外周平齐，封板1321中部固接有延伸至空心柱体131内空中的导向柱1322，空心柱体131下端内壁上固接有横梁1323，导向柱1322上端贯穿横梁1323，导向柱1322凸出于横梁1323上端面的一端固接有防脱块1324；当防脱块1324与横梁1323上端面抵触时，封板1321与空心柱体131的下端之间具有间隙。并且封板1321设有导向柱1322的一侧还固接有用于导料的导料锥台1325。可选的，还可以进一步在防脱块1324下端固接防护罩1326，只需在防护罩1326底部开始供横梁1323滑动的豁口。

这样，在静压桩机向空心柱体131施加下压力的过程中，通过空心柱体131上端侧壁上的投料口133向空心柱体131中手动投料或者自动投料，而后静压桩机抬起空心柱体131，导向柱1322在横梁1323上滑动，直至防脱块1324与横梁1323抵触，继续抬升空心柱体131时，封板1321脱离与桩底的接触，空心柱体131内的填充料在导料锥台1325的导向作用下落入桩孔中并掉落至封板1321下方，可以完成填充料的便捷添加，无需将挤料锤11抬升至桩孔外，尤其是针对静压桩机这种抬升动作极其缓慢的设备，因此可以显著提高静压法施作预制扩底桩时的施工效率。

在另一个可行的实施例中，参照图9，封堵件132可以是一个或者多个铰接在空心柱体131底端的堵板1327，该一个堵板1327或者多个堵板1327闭合时可以对空心柱体131底端开口进行封堵，并且堵板1327在其自身重力作用下是向下翻转。

堵板1327可以依靠与桩底的抵触实现向上翻转；亦或者，在另一实施方式中，参照图9，还可以在堵板1327上连接拉索1328并将拉索1328另一端延伸至空心柱体131上端，通过牵拉拉索1328可以驱使堵板1327向上翻转，并对空心柱体131底端进行封堵。

这样，在静压桩机向空心柱体131施加下压力的过程中，通过空心柱体131上端侧壁上的投料口133向空心柱体131中手动投料或者自动投料，而后静压桩机抬起空心柱体131，堵板1327在自重作用下向下翻转，空心柱体131内的填充料下落，当空心柱体131内的填充料完全掉落后，可以将堵板1327重新封堵空心柱体131，再以静压桩机向空心柱体131施加下压力，可以对这部分添加的填充料进行挤密。

需要说明的是，本实施例中所称的填充料可以是一阶填料和二阶填料。

而为了促进在静压填充料的过程中填充料能形成对延长管3的反包围，在另一个可行的实施例中，参照图8和图9，还可以进一步在封堵件132底端设置锥顶朝下的锥状体134，锥状体134可以是锥台或者尖锥，本申请实施例中选用锥台。比如在前述的封板1321底部继续固接锥状体134，或者在前述的单个堵板1327底部固接锥状体134，或者将完整的锥状体134分割为多个并固接在前述的多个堵板1327的底部。

空心柱体131在被施加下行压力时，锥状体134对填充料的外扩挤密效果与实施例1中的缩径锤12的缩径部122对填充料的外扩挤密效果相同，在此不再重复分析。

本申请实施例的一种预制扩底桩施工方法的实施原理为：在挤密填充料的过程中以静压桩机作为代表的反力装置对空心柱体131施加下压力，并通过空心柱体131上的投料口133进行投料，既可以实现对填充料的挤密效果，又能简化投料作业，提高整体施工效率；并且对于将反力装置设为静压桩机，完全可以通过静压桩机的油压值来判定预制扩底桩是否满足设计单桩承载力特征值要求，也即成型密实体的过程中，投料和挤密时停压的判断标准更为直接，更容易实现自动化施工以及高精度智能化施工，可以合理控制投料量、投料时机，达到施工能源节约最大化。

并且，相较于夯击法施作预制扩底桩，静压法对桩间土的扰动影响更小，对邻近建筑体的震动影响也能控制在极低的水平，施工现场几乎无噪音，能够满足低噪音环保施工标准，实际推广的经济价值更高。

实施例3：

本申请实施例公开一种预制扩底桩施工方法，与实施例2中的一种预制扩底桩施工方法的不同之处在于，在步骤S3和步骤S4中挤密一阶填料和二阶填料时采用旋压法施作；具体是以反力静压的形式下压空心柱体131的同时还驱使空心柱体131转动，以使空心柱体131对一阶填料或二阶填料进行挤密，提供反力静压的装置为反力装置，具体的是在反力装置上设置用以驱使空心柱体131旋转的驱动机构。

且参照图10，对应的封堵件132下部需设置锥状体134，并且封堵件132与空心柱体131为同动连接，比如将实施例2中的导向柱1322的横截面设为异型；并且锥状体134的锥面上固接有多个翼片135，翼片135的外周不超过空心柱体131的外周轮廓。

翼片135可以沿空心柱体131的轴向设置，也可以呈环绕锥状体134锥面的倾斜状设置；翼片135凸出锥状体134锥面的高度可以上下一致，如图10-a；也可以上小下大，比如靠近翼片135靠近锥状体134锥顶的一端的最外侧部相较于翼片135靠近封堵件132的一端的最外侧部要更靠近空心柱体131的外周轮廓，并且翼片的外缘边可以是直边（如图10-b），也可以是弧边（如图10-c）。

这样设置后，反力装置在驱使空心柱体131下压时，可以同步驱使空心柱体131转动；也可以是，反力装置驱使空心柱体131下压一定深度，停止下压，紧接着以驱动机构驱使空心柱体131转动，并循环采取下压——旋转的方式对填充料进行挤密。

本申请实施例的一种预制扩底桩施工方法的实施原理为：相较于静压法，以旋压法施作预制扩底桩时，在保留静压法的有益效果的同时，空心柱体131在旋转时带动封堵件132上的锥状体134转动，从而锥状体134上的多个翼片135可以对挤密的填充料进行转动挤压，一方面能进一步促进填充料被挤密的密实度；另一方面还可以促进填充料的外扩效果，以促使填充料能尽可能地形成向上的反包围，对延长管3进行良好的包裹。

更为显著的是，当将翼片135设置为翼片135靠近锥状体134锥顶的一端的最外侧部相较于翼片135靠近封堵件132的一端的最外侧部要更靠近空心柱体131的外周轮廓时，锥状体134在转动时，嵌于相邻两个翼片135之间的挤密填充料在翼片135的导向作用下更具有向上涌动的趋势，也即此时填充料的反包裹效果得到了进一步的增强，更有利于解决填料密实体对桩身的支撑效果不够的问题。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。