混凝土灌注桩扩径设备和混凝土灌注桩的施工方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土灌注桩的扩径设备和混凝土灌注桩的施工方法。

背景技术

在地基施工中，为了灌注桩的承载力，往往会在桩底通过施工形成径向扩大的结构；然而，为了进一步增加桩体的承载力，中国专利文献CN 107794918A、CN 102444120A和CN111395312A，分别公开了一种在桩底和桩身处均形成有径向扩大结构的灌注桩的施工方法及其采用该方法施工得到的桩体。该专利文献介绍的施工方法在形成径向扩大结构的顺序是从桩底开始自下而上通过夯击形成。上述现有技术分别都公开了扩径的设备，即，互相套合的内外套管，该外套管底部的作业端为完全贯通状，破土作用的实现完全取决于外套管的外周结构，以及内套管的作业端的夯击面；套合后沉管时，实现上相当于是一个柱体底部平面在夯土，破土能力较差，从而会导致施工效率较低。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题在于如何提出一种破土能力较强用于混凝土灌注桩扩径设备和混凝土灌注桩的施工方法。

本发明提供了一种混凝土灌注桩的扩径设备，包括：外套管部件，内套管部件，适于与所述外套管部件相互套合；其中，还包括：破土结构，设于所述外套管部件的下端面上，与所述外套管部件间存在供混凝土沿所述外套管部件的轴向通过的间隙，其中，所述破土结构为上宽下窄的结构。

上述的混凝土灌注桩的扩径设备，其中，所述破土结构包括至少一个跨设所述外套管部件的下端面的V型组件。

上述的混凝土灌注桩的扩径设备，其中，所述V型组件包括第一 V型板状部件和第二V型板状部件，所述第一V型板状部件和第二V 型板状部件分别径向跨设于所述外套管部件的所述下端面上。

上述的混凝土灌注桩的扩径设备，其中，所述V型组件与所述外套管部件的内壁通过外管箍固定连接，上部端面为水平台阶结构，与所述外套管部件的下端面轴向配合受力；且所述内套管部件的下端的内管头的外径大于所述外管箍的内径。

上述的混凝土灌注桩的扩径设备，其中，当所述内套管部件与所述外套管部件完全套合时，所述内管头的下端面与所述外管箍的上端面贴合，进而实现封底。

本发明又提供了一种混凝土灌注桩的施工方法，包括以下步骤：

a.采用上述任一种扩径设备的在桩位处成孔，并沉入至第一扩径位置；

b.在所述第一扩径位置灌入流塑状混凝土，并通过操作所述扩径设备，在所述第一扩径位置处对所述流塑状混凝土施加竖向向下的作用力，对所述流塑状混凝土进行径向挤扩，形成第一扩径结构；

c.采用所述扩径设备对所述第一扩径位置处的所述流塑状混凝土施加向下的作用力，对所述流塑状混凝土进行径向挤扩的同时，穿透所述流塑状混凝土体；

d.将所述扩径设备向下沉入至第二扩径位置；

e.在所述第二扩径位置灌入流塑状混凝土，并通过操作所述成孔装置在所述第二扩径位置处对所述流塑状混凝土施加竖向向下的作用力，对所述流塑状混凝土体进行径向挤扩，形成第二扩径结构；

f.重复上述步骤c至e，直至完成底部扩径位置处的底部扩径结构的施工，此后灌入所述流塑状混凝土，完成所述灌注桩的桩身施工。

上述的混凝土灌注桩的施工方法，其中，在上述步骤f后还包括将钢筋笼插入到所述流塑状混凝土中的步骤。

上述的混凝土灌注桩的施工方法，其中，所述外套管部件至少包括横截面外轮廓为圆形或非圆形的部分，其中，所述非圆形包括三角形、四边形、多边形或异形。

上述的混凝土灌注桩的施工方法，其中，通过操作所述扩径设备，在所述第一扩径位置处对所述流塑状混凝土施加竖向向下的作用力包括上拔所述外套管部件，同时下压或锤击所述内套管部件，以对所述流塑状施加竖向向下的作用力。

本发明上述技术方案相对于现有技术具有如下优点：

1、本发明的扩径设备，其中，包括：破土结构，设于所述外套管部件的下端面上，与所述外套管部件间存在供混凝土沿所述外套管部件的轴向通过的间隙，其中，所述破土结构为上宽下窄的结构。在外套管部件的下端面上设计所述破土结构，且该破土结构为上宽下窄的结构，当采用相互套盒的外套管和内套管进行成孔时，更加容易的实现破土和沉管。

2、破土结构包括至少一个跨设所述外套管部件的下端面的V型组件。采用V型组件可以大大提高破土能力。

3、所述V型组件包括第一V型板状部件和第二V型板状部件，所述第一V型板状部件和第二V型板状部件分别径向跨设于所述外套管部件的所述下端面上。采用V型板状部件可以最大限度的预留出供混凝土轴向通过的间隙；采用两个V型板状部件同时可以增加被作用的破土面积，兼顾破土能力。

4、所述V型组件与所述外套管部件的内壁固定连接，且上部端面为水平台阶结构，与所述外套管部件的下端面轴向配合受力。采用这种结构设计，可以让外套管部件的轴向向下的作用力更好地传递到下面的破土结构上。

5、所述V型组件与所述外套管部件的内壁通过外管箍固定连接，上部端面为水平台阶结构，与所述外套管部件的下端面轴向配合受力；且所述内套管部件的下端的内管头的外径大于所述外管箍的内径。当所述内套管部件与所述外套管部件完全套合时，所述内管头的下端面与所述外管箍的上端面贴合，进而实现封底。采用这种设计可以在内外套管部件套合夯击时有效地避免土体或泥浆通过内外套管部件间的间隙进入到外管部件的内壁上，进而避免在灌注混凝土时，土体或泥浆进入到混凝土中，影响桩体的质量。

6、本发明的混凝土灌注桩的施工方法，其中，首先进行扩径的所述第一扩径位置并非为灌注桩的底部位置，即，与现有技术的区别在于本发明优先在桩体的上部位置进行扩径，按至上而下的扩径顺序进行；为实现这种扩径顺序，本发明采用了在完成第一扩径结构后采用扩径设备穿透所述第一扩径结构的方式，使得第一扩径结构的流塑状混凝土保持在所述第一扩径位置处，进而在穿透所述第一扩径结构以后，且对所述第二扩径位置进行径向施工时，至少不会影响第一扩径结构的竖向位置；进而有效地避免在采用流塑状混凝土对灌注桩进行多段径向扩大结构施工的过程中，造成径向扩大结构的位置容易相对于设计位置发生竖向偏移，且成型尺寸达不到设计要求的情况。通过本发明的施工方法，可以有效地保证灌注桩的竖向承载力和抗拔力。

7、在桩身中增设钢筋笼，可以有效地提高桩身的抗拔力。

8、所述外套管部件至少包括横截面外轮廓为圆形或非圆形的部分，其中，所述非圆形包括三角形或多边形，可以满足不同的桩体形状的设计要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的混凝土灌注桩的扩径设备的侧面示意图；

图2为本发明实施例的混凝土灌注桩的扩径设备的仰视图。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明实施例公开了一种混凝土灌注桩的扩径设备，包括：外套管部件1，内套管部件2，适于与所述外套管部1 件相互套合；其中，还包括：破土结构3，设于所述外套管部件1的下端面上，与所述外套管部件1间存在供混凝土沿所述外套管部件1 的轴向通过的间隙，其中，所述破土结构3为上宽下窄的结构。作为其中一种实施方式，所述破土结构包括至少一个跨设所述外套管部件的下端面的V型组件。所述内套管部件的下端设置有内管头，用于夯击土体用。

所述V型组件包括第一V型板状部件4和第二V型板状部件5，所述第一V型板状部件4和第二V型板状部件5分别径向跨设于所述外套管部件1的所述下端面上。所述V型组件，具体为第一V型板状部件4和第二V型板状部件5，分别与所述外套管部件1的内壁固定连接，且上部端面为水平台阶结构6，与所述外套管部件1的下端面轴向配合受力。作为一种优选实施方式，所述V型组件的所述上端面上设置有外管箍8，所述V型组件通过所述外管箍8的外壁与所述外套管部件的内壁连接来安装在所述外套管部分的下端面上。所述内套管部件的下端的内管头7的外径大于所述外管箍的内径。当所述内套管部件与所述外套管部件完全套合时，所述内管头的下端面与所述外管箍的上端面贴合，进而实现封底。

实施例2

本发明提供了一种混凝土灌注桩的施工方法，包括以下步骤：

a.采用上述实施例1所述的扩径设备的在桩位处成孔，并沉入至第一扩径位置；

b.在所述第一扩径位置灌入流塑状混凝土，并通过操作所述扩径设备，在所述第一扩径位置处对所述流塑状混凝土施加竖向向下的作用力，对所述流塑状混凝土进行径向挤扩，形成第一扩径结构；

c.采用所述扩径设备对所述第一扩径位置处的所述流塑状混凝土施加向下的作用力，对所述流塑状混凝土进行径向挤扩的同时，穿透所述流塑状混凝土体；

d.将所述扩径设备向下沉入至第二扩径位置；

e.在所述第二扩径位置灌入流塑状混凝土，并通过操作所述成孔装置在所述第二扩径位置处对所述流塑状混凝土施加竖向向下的作用力，对所述流塑状混凝土体进行径向挤扩，形成第二扩径结构；

f.重复上述步骤c至e，直至完成底部扩径位置处的底部扩径结构的施工，此后灌入所述流塑状混凝土，完成所述灌注桩的桩身施工。

本发明的多段扩径混凝土灌注桩的施工方法，其中，首先进行扩径的所述第一扩径位置并非为灌注桩的底部位置，即，与现有技术的区别在于本发明优先在桩体的上部位置进行扩径，按至上而下的扩径顺序进行；为实现这种扩径顺序，本发明采用了在完成第一扩径结构后采用扩径设备穿透所述第一扩径结构的方式，使得第一扩径结构的流塑状混凝土保持在所述第一扩径位置处，进而在穿透所述第一扩径结构以后，且对所述第二扩径位置进行径向施工时，至少不会影响第一扩径结构的竖向位置；进而有效地避免在采用流塑状混凝土对灌注桩进行多段径向扩大结构施工的过程中，造成径向扩大结构的位置容易相对于设计位置发生竖向偏移，且成型尺寸达不到设计要求的情况。通过本发明的施工方法，可以有效地保证灌注桩的竖向承载力和抗拔力。

作为进一步的实施方式，在上述步骤f后还包括将钢筋笼插入到所述流塑状混凝土中的步骤。插入所述钢筋笼的方式为振插。

根据不同的桩体的设计要求，所述桩体的横截面外轮廓的形状可以包括多种形状，如圆形或非圆形，所述非圆形包括三角形或多边形，因此，为了达到这种设计要求，所述外套管部件至少包括横截面外轮廓为圆形或非圆形的部分，不必要使得整个外套管部件任一横截面处均为所述圆形或非圆形，优选地，所述非圆形可以包括、四边形、多边形或异形。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。