一种可拼接变径刚性护筒挤密桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，特别是涉及一种可拼接变径刚性护筒挤密桩及其施工方法。

背景技术

随着我国社会经济建设的飞速发展，高层建筑及大型市政构筑物越来越多，安全等级要求越来越高，对地基工程质量的要求也越来越严格，桩基础由于其良好的整体性、较高的承载力、较强的抗倾覆能力以及可以有效控制地基沉降等优点已经成为主要的基础形式，传统的刚性桩基础虽然有较高的桩身承载力和刚度，但是由于成孔施工工艺限制，对桩周土体没有明显的挤密效果，对消除地基湿陷性作用不明显。

挤密桩复合地基能达到工程要求的挤密效果，而且易于就地取材，目前已经成为加固地下水位以上湿陷性及其他软弱性地基的做有效方法之一，然而工程实践表明在湿陷性黄土、杂填土、软弱土以及各类不良土质地区采用挤密桩复合地基时，存在不同程度的基础不均匀沉降，桩身承载力不足，桩体断裂等问题，出现这种问题的原因在于：1、挤密桩在成孔时容易产生缩颈或坍孔；2、挤密桩桩体填料夯击不均匀或不密实是导致桩体疏松和断裂的主要原因，挤密桩上的负摩阻力，以及挤密桩产生缩颈、坍孔、断桩、移位等问题，会导致复合地基的承载力不足、复合地基屈服甚至破坏现象，严重者会引起上部建筑物的倾斜、开裂甚至坍塌，会严重威胁到人民的生命财产安全。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种可拼接变径刚性护筒挤密桩，具有既能有效减小负摩阻力、提升半刚性桩对软弱地基的挤密效果，又能克服其断桩及承载力不足优点。

本发明的技术方案是：

一种可拼接变径刚性护筒挤密桩，包括桩身与套设在桩身外的护筒，所述护筒包括同轴依次相连的底筒、中筒和顶筒，所述底筒轴线方向靠近中筒的一端外壁环形方向均布底筒固定螺栓，所述中筒轴线方向靠近底筒的一端外壁环形方向均布对应底筒固定螺栓的中筒第一固定螺栓，所述中筒轴线方向靠近顶筒的一端外壁环形方向均布对应底筒固定螺栓的中筒第二固定螺栓，所述顶筒轴线方向靠近中筒的一端外壁环形方向均布对应底筒固定螺栓的顶筒固定螺栓，所述底筒固定螺栓与中筒第一固定螺栓之间通过第一连接板相连，所述中筒第二固定螺栓与顶筒固定螺栓之间通过第二连接板相连，所述底筒、中筒、顶筒结构相同；

所述顶筒包括多个顶筒弧形内板和多个顶筒弧形外板，每个所述顶筒弧形内板沿顶筒轴线方向在弧面方向远离顶筒轴线的一侧间隔设置顶筒拼接凸条，每个所述顶筒弧形外板沿顶筒轴线方向在弧形方向面向顶筒轴线的一侧间隔设置对应顶筒拼接凸条的顶筒拼接凹槽，所述顶筒拼接凸条与顶筒拼接凹槽滑动连接，多个所述顶筒弧形内板与多个所述顶筒弧形外板拼接为圆筒；

所述中筒包括多个中筒弧形内板和多个中筒弧形外板，每个所述中筒弧形内板沿中筒轴线方向在弧面方向远离中筒轴线的一侧间隔设置中筒拼接凸条，每个所述中筒弧形外板沿中筒轴线方向在弧形方向面向中筒轴线的一侧间隔设置对应中筒拼接凸条的中筒拼接凹槽，所述中筒拼接凸条与中筒拼接凹槽滑动连接，所述所述中筒弧形外板与多个所述中筒弧形外板拼接为圆筒；

所述底筒包括多个底筒弧形内板和多个底筒弧形外板，每个所述底筒弧形内板沿底筒轴线方向在弧面方向远离底筒轴线的一侧间隔设置底筒拼接凸条，每个所述底筒弧形外板沿底筒轴线方向在弧形方向面向底筒轴线的一侧间隔设置对应底筒拼接凸条的底筒拼接凹槽，所述底筒拼接凸条与底筒拼接凹槽滑动连接，多个所述底筒弧形外板与多个所述底筒弧形外板拼接为圆筒。

所述顶筒弧形外板靠近中筒的一端连接顶筒定位插销，所述中筒弧形外板靠近顶筒的一端连接对应顶筒定位插销的中筒定位插槽，所述中筒弧形外板靠近底筒的一端连接中筒定位插销，所述底筒弧形外板靠近中筒的一端连接对应中筒定位插销的底筒定位插槽。

所述顶筒拼接凹槽沿其滑动方向设置第一滑动滚珠，所述中筒拼接凹槽沿其滑动方向设置第二滑动滚珠，所述底筒拼接凹槽沿其滑动方向设置第三滑动滚珠。

所述第一滑动滚珠、第二滑动滚珠、第三滑动滚珠均为圆柱形滚珠。

一种可拼接变径刚性护筒挤密桩，施工方法如下；

S1、预制底筒、中筒和顶筒，主要是预制多个顶筒弧形内板、多个顶筒弧形外板、多个中筒弧形内板、多个中筒弧形外板、多个底筒弧形内板和多个底筒弧形外板；

S2、将多个顶筒弧形内板、多个顶筒弧形外板拼装为顶筒，多个中筒弧形内板、多个中筒弧形外板拼装为中筒，多个底筒弧形内板和多个底筒弧形外板拼装为底筒；

S3、将装配好的顶筒、中筒、底筒依次插接形成护筒，在顶筒外套设卡箍，卡箍内径根据桩身最小外径确定；

S4、根据施工需要，在地面标定的预定位置，钻孔，将护筒沉入桩孔，将填料倒入护筒内，分层夯实直至桩顶标高；

S5、将护筒与桩孔之间的缝隙用素土或砂土回填，待其紧密接触后取掉卡箍，完成一根桩体的施工。

本发明的有益效果是：

1、在挤密桩的桩身外侧设置可拼接变径刚性护筒以达到防止挤密桩桩体扭曲断裂、提高桩体整体性、提高挤密效果、有效减小负摩阻力的目的。整体结构简单，工作原理简单，可模块化加工生产，组装化程度高，施工速度快，实用性强；

2、在桩体施工完成后，护筒内桩体填料持续膨胀将推动护筒逐渐扩张，桩体直径不断变大，桩间土体被不断挤密，可拼接变径刚性护筒提高了散体材料挤密桩的桩身完整性，杜绝了桩体断桩、移位等问题，可拼接变径刚性护筒使得半刚性挤密桩在提升竖向承载力的同时，水平抗剪能力大幅提高，护筒对孔壁的保护作用以及护筒的可拼接性可以加大桩体的处理深度，可拼接变径刚性护筒桩与桩周土体组成复合地基，桩、土位移协调发展，共同承担上部荷载，提高了地基承载力，减少基础沉降。

附图说明

图1是本发明实施例所述一种可拼接变径刚性护筒挤密桩的整体结构示意图；

图2是本发明实施例所述一种可拼接变径刚性护筒挤密桩的底筒的结构示意图；

图3是本发明实施例所述一种可拼接变径刚性护筒挤密桩的中筒的结构示意图；

图4是本发明实施例所一种可拼接变径刚性护筒挤密桩的顶筒的结构示意图；

图5是本发明实施例所述一种可拼接变径刚性护筒挤密桩的弧形外板的结构示意图；

图6是本发明实施例所述一种可拼接变径刚性护筒挤密桩的拼接凹槽的局部放大图；

图7是本发明实施例所述一种可拼接变径刚性护筒挤密桩的连接板的结构示意图。

附图标记说明：

1为桩身、2为护筒、3为底筒固定螺栓、4为中筒第一固定螺栓、5为中筒第二固定螺栓、6为顶筒固定螺栓、7为第一连接板、8为第二连接板、9为第一滑动滚珠、10为第二滑动滚珠、11为第三滑动滚珠、21为底筒、22为中筒、23为顶筒、211为底筒弧形内板、212为底筒弧形外板、213为底筒定位插槽、221为中筒弧形内板、222为中筒弧形外板、223为中筒定位插槽、224为中筒定位插销、231为顶筒弧形内板、232为顶筒弧形外板、233为顶筒定位插销、2111为底筒拼接凸条、2121为底筒拼接凹槽、2211为中筒拼接凸条、2221为中筒拼接凹槽、2311为顶筒拼接凸条、2321为顶筒拼接凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

实施例：

如图1-图7所示，一种可拼接变径刚性护筒挤密桩，包括桩身1与套设在桩身1外的护筒2，护筒2包括同轴依次相连的底筒21、中筒22和顶筒23，底筒21轴线方向靠近中筒22的一端外壁环形方向均布底筒固定螺栓3，中筒22轴线方向靠近底筒21的一端外壁环形方向均布对应底筒固定螺栓3的中筒第一固定螺栓4，中筒22轴线方向靠近顶筒23的一端外壁环形方向均布对应底筒固定螺栓3的中筒第二固定螺栓5，顶筒23轴线方向靠近中筒22的一端外壁环形方向均布对应底筒固定螺栓3的顶筒固定螺栓6，底筒固定螺栓3与中筒第一固定螺栓4之间通过第一连接板7相连，中筒第二固定螺栓5与顶筒固定螺栓6之间通过第二连接板8相连，底筒21、中筒22、顶筒23结构相同；

顶筒23包括多个顶筒弧形内板231和多个顶筒弧形外板232，每个顶筒弧形内板231沿顶筒23轴线方向在弧面方向远离顶筒23轴线的一侧间隔设置顶筒拼接凸条2311，每个顶筒弧形外板232沿顶筒23轴线方向在弧形方向面向顶筒23轴线的一侧间隔设置对应顶筒拼接凸条2311的顶筒拼接凹槽2321，顶筒拼接凸条2311与顶筒拼接凹槽2321滑动连接，多个顶筒弧形内板231与多个顶筒弧形外板232拼接为圆筒；

中筒22包括多个中筒弧形内板221和多个中筒弧形外板222，每个中筒弧形内板221沿中筒22轴线方向在弧面方向远离中筒22轴线的一侧间隔设置中筒拼接凸条2211，每个中筒弧形外板222沿中筒22轴线方向在弧形方向面向中筒22轴线的一侧间隔设置对应中筒拼接凸条2211的中筒拼接凹槽2221，中筒拼接凸条2211与中筒拼接凹槽2221滑动连接，中筒弧形内板221与多个中筒弧形外板222拼接为圆筒；

底筒21包括多个底筒弧形内板211和多个底筒弧形外板212，每个底筒弧形内板211沿底筒21轴线方向在弧面方向远离底筒21轴线的一侧间隔设置底筒拼接凸条2111，每个底筒弧形外板212沿底筒21轴线方向在弧形方向面向底筒21轴线的一侧间隔设置对应底筒拼接凸条2111的底筒拼接凹槽2121，底筒拼接凸条2111与底筒拼接凹槽2121滑动连接，多个底筒弧形内板211与多个底筒弧形外板212拼接为圆筒。

上述技术方案的工作原理如下：

底筒21、中筒22、顶筒23依次拼接形成护筒2，桩体1通过填料的方式填入护筒2内，由于底筒21、中筒22、顶筒23均为多个弧形外板与弧形内板拼接成的筒体，在填料的过程中，持续膨胀将推动可拼接变径刚性护筒不断扩张，桩体直径不断变大，对桩间土不断挤密，可拼接变径刚性护筒桩将与桩周土体组成复合地基，桩、土位移协调发展，共同承担上部荷载，大幅提高地基竖向承载力和水平抗剪能力，减少基础沉降，可拼接变径刚性护筒对孔壁的保护作用及其可拼接性可以加大桩体的处理深度，整体结构简单，工作原理简单，可模块化加工生产，组装化程度高，施工速度快，实用性强。

顶筒弧形外板232靠近中筒22的一端连接顶筒定位插销233，中筒弧形外板222靠近顶筒23的一端连接对应顶筒定位插销233的中筒定位插槽223，中筒弧形外板222靠近底筒21的一端连接中筒定位插销224，底筒弧形外板212靠近中筒22的一端连接对应中筒定位插销224的底筒定位插槽213，通过插接的方式可以提高筒体连接的稳定性。

顶筒拼接凹槽2321沿其滑动方向设置第一滑动滚珠9，中筒拼接凹槽2221沿其滑动方向设置第二滑动滚珠10，底筒拼接凹槽2121沿其滑动方向设置第三滑动滚珠11，可以提高弧形内板与外板滑动的灵敏性。

第一滑动滚珠9、第二滑动滚珠10、第三滑动滚珠11均为圆柱形滚珠，可以确保拼接过程的稳定性。

一种可拼接变径刚性护筒挤密桩，施工方法如下；

S1、预制底筒21、中筒22和顶筒23，主要是预制多个顶筒弧形内板231、多个顶筒弧形外板232、多个中筒弧形内板221、多个中筒弧形外板222、多个底筒弧形内板211和多个底筒弧形外板212；

S2、将多个顶筒弧形内板231、多个顶筒弧形外板232拼装为顶筒23，多个中筒弧形内板221、多个中筒弧形外板222拼装为中筒22，多个底筒弧形内板211和多个底筒弧形外板212拼装为底筒21；

S3、将装配好的顶筒23、中筒22、底筒21依次插接形成护筒2，在顶筒23外套设卡箍，卡箍内径根据桩身最小外径确定；

S4、根据施工需要，在地面标定的预定位置，钻孔，将护筒(2)沉入桩孔，将填料倒入护筒2内，分层夯实直至桩顶标高；

S5、将护筒2与桩孔之间的缝隙用素土或砂土回填，待其紧密接触后取掉卡箍，完成一根桩体的施工。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。