[发明专利]一种桩周水泥土现浇劲芯桩的施工装置及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种劲芯桩施工装置，特别涉及一种预制桩尖和内沉管可同时旋转，喷浆冲切土体，装置下沉过程中基本形成桩周水泥土，沉管内浇筑劲芯桩，装置可回收的桩周水泥土现浇劲芯桩的施工装置。属于地基处理领域，适用于建筑物地基承载力要求较高的地基处理工程。

背景技术

世界经济的快速增长在促进高层建筑和大型工业建筑兴起和发展的同时，对建筑物地基的承载能力和抗变形能力的要求越来越高，对于上部结构荷载较大的建筑物，采用天然地基、浅基础常常难以满足建筑物对承载力与变形的要求。对此，工程建设中往往需要加大基础埋深，综合利用下部坚实土层、岩层和桩侧土体承载能力的深基础进行地基处理。目前，常用的深基础地基处理方法有桩基础、地下连续墙和沉井等几种类型，其中桩基础通过合理设计可充分发挥下桩周土体的桩侧摩阻力和桩端地层的桩端阻力，地基处理效果显著，在实际工程中被广泛应用。

常见的桩基础中，采用钻孔灌注桩存在着泥浆污染、造价高、质量受多种因素影响难以控制的缺点；采用混凝土预制桩存在振动、噪声、挤土效应较明显的缺点；采用水泥土搅拌桩存在单桩承载力低、施工质量难控制的缺点。

水泥土劲芯组合桩是在水泥土搅拌桩的基础上发展而来的新型地基处理技术，桩体上部的荷载传给芯桩，芯桩再通过水泥土与芯桩之间的作用力传给水泥土，然后再传给地基土，这样从芯桩到土体通过水泥土的过渡形成了强-中-弱的渐变过程，形成一种中间强度高四周强度低的合理的桩身结构，充分发挥了芯桩和水泥土桩体的性能。该桩型具有单桩承载力高、造价低、质量容易控制等优点，并且施工噪声低、振动小、土方排出量少，在环境保护意识日益增强的今天，该桩型基本吻合现代建设施工环保要求。

目前，水泥土劲芯组合桩的常规施工方法是在水泥土搅拌桩成桩之后、水泥土初凝之前，用压桩机械将刚性加强体（混凝土芯桩、型钢等）压入水泥土体内到设计位置，待水泥土凝固后，芯桩与水泥土共同作用，承受上部荷载。此外，还有采用沉管灌注桩的设备在水泥搅拌桩中心成孔灌注混凝土形成复合桩，以及采用沉管灌注桩的设备(在沉管内加一小夯锤)在水泥搅拌桩中心成孔灌注混凝土，并在指定位置进行夯扩，进而形成夯扩式的复合桩。上述几种方法都是将桩周水泥土（柔性体）与劲芯桩（刚性体）分时段施工，会出现水泥土搅拌桩超过初凝时间后受到预制桩强行插入造成桩身受到破坏、邻近已施工完成的桩由于预制桩强力挤入，挤土效应使成品桩受损、在超过初凝时间插入的预制桩不能和水泥土搅拌桩紧密结合，导致荷载不能有效传递等情况。

另外，采用常见的应用深层搅拌法形成桩周水泥土也存在着一定的不稳定性，主要体现在：搅拌机的钻进或提升速度过快，而供水泥浆系统速度未能协调或搅拌次数不够，造成水泥掺量不足或不均匀；供水泥系统不健全，供料工艺时间控制不准确，水泥是否输入土体不明确，造成断桩或短缺；搅拌叶片的磨损使桩径不足，搅拌不充分，造成掺入不均匀、掺入量降低，加固土体的作用下降。

综上所述，既有的桩体施工装置在适宜的工程条件下虽取得了较为理想的地基处理效果，但在施工效率、不同龄期混凝土粘结、减小桩体间的相互干扰等方面尚存可改善之处。

鉴于此，目前亟待发明一种施工简单快速、成桩质量可靠、承载能力高的的桩周水泥土现浇劲芯桩的施工装置。采用桩周水泥土现浇混凝土桩芯的一体施工装置，解决施工效率低问题，并且实现桩侧水泥土与劲芯桩共同固结，增强劲芯桩与桩周水泥土的结合强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桩周水泥土现浇劲芯桩的施工装置，该装置下压、回收快速方便，下压过程中形成桩周水泥土，现浇劲芯桩质量易控制，对施工机械自重、动力要求小，能促使桩周水泥土与现浇劲芯桩共同固结、并且结合紧密。

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种桩周水泥土现浇劲芯桩的施工装置，其特征在于所述施工装置主要由内沉管、外沉管、预制桩尖和高压喷浆管组成；预制桩尖的上表面设有定位上部沉管装置的外沉管限位槽、内沉管限位槽、支挡板嵌入槽及抗扭限位钢板，预制桩尖内预设供高压喷浆管通过的孔道；在内沉管的外侧壁沿环向均匀布设有底端带喷头的高压喷浆管；高压喷浆管的两侧设竖向通长支挡板，在支挡板的外侧等间隔布设加劲肋板。

内沉管和外沉管为同心圆钢管，两沉管间的间距较高压喷浆管大15~30mm。