[发明专利]高频振冲扩底注浆管桩及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑结构和施工方法，具体涉及一种高频振冲扩底注浆管桩及其施工方法。

背景技术

预应力砼管桩简称PC、PHC管桩，它具有工厂化生产，桩身预应力钢筋张拉，砼蒸汽养护、高压蒸养后砼强度高，质量稳定可靠、标准化生产程度高、吊装运输、现场施工方便等特点深受广大业主、设计、施工单位欢迎。

预应力砼管桩自九十年代初期广东引进该项技术到现在、管桩生产到管桩施工已遍布大江南北、全国各地，施工方法从自由落锤到柴油锤重锤轻击过渡，静压施工也从钢丝绳反压到现在的大吨位全液压静力压桩施工为主。

但是现在管桩施工不管采用锤击还是静压施工方法，多是挤土桩，不可避免受桩挤压而土体受到扰动，改变土体的应力状态，对密实粘性土产生较大的挤土效应，容易对多桩承台桩和桩间距较密的桩产生对已压入的桩土体再挤压而上浮，桩端被“悬空”使桩的承载力达不到设计要求采取补桩或加固处理方案，即费时间、又费经济的情况、而且由于地质情况不同，设备选用不当，在施工开挖过程中发现桩林现象较为普遍，由于未达到设计深度、管桩超出桩顶标高1-3米。另外，由于在管桩施工过程中，一般设计都采用摩擦桩作为单桩承载力，单桩承载力与桩身砼强度对比较小，未发挥桩身高砼的优势，所以针对上述问题，需要设计高频振冲扩底注浆管桩设备与施工工艺，克服现有管桩与施工的不足。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种高频振冲扩底注浆管桩及其施工方法。高频振冲扩底注浆管桩具有较大的支撑强度，底部的碎石砼复合体保证了管桩较强的承载能力；本发明的施工方法能够有效穿透硬壳层，施工效率高，施工成本低，单桩承载力较大，提高了施工质量。

为解决上述问题，本发明采用技术方案为：

高频振冲扩底注浆管桩，高频振冲扩底注浆管桩的下端设有火柴头状的水泥浆包裹的碎石砼复合体，碎石砼复合体由平均直径为3～8㎝的砖块、碎石、砼块建筑垃圾与水泥浆凝结而成，碎石砼复合体为球形或椭球形，碎石砼复合体的直径为0.8～2m，视管桩直径及设计要求确定。管桩底端的碎石砼复合体能够有效提高管桩的单桩承载力，保持管桩的稳定性和质量。

高频振冲扩底注浆管桩的施工方法：

（1）根据设计要求把管桩锤击、静压至设计标高，在管桩穿透粉砂、粉土的过程时使用高频振冲设备在管桩孔中喷射高压水柱，管桩孔内的高频振冲器经上、下激振力冲刷、振挤，使原状粉砂、粉土形成泥浆，在管桩的端部形成孔洞将管桩振冲至设计桩底标高；穿透粉砂、粉土、硬壳层后，高频振冲器停止工作，由锤击和静压方式将管桩下压至设计桩端标高。

（2）开启高频振冲器对管桩底端土壤进行振冲；由振冲器头部射出高压水流，高压水流经高频振冲器产生的上、下方向激振力冲刷、振挤地基土壤成孔，直至管桩端部，随后投入平均直径为3～8㎝的砖块、碎石、砼块、建筑垃圾后，开启高频振冲器用小泵量水泥浆经高频振冲器产生的激振力冲刷、振压砖块、碎石、砼块，并压实、挤密管桩端部的土壤形成扩大头。

（3）不断向管桩孔内添加平均直径为3～8㎝的建筑垃圾并将建筑垃圾振冲至桩底之下0.8～2m，然后大泵量向管桩下端注入稠水泥浆；

（4）使用高频振冲器进行二次振冲和三次振冲在管桩下端部形成达到设计规格的扩大头；高压水泥浆充填扩大头后，在桩底、桩周土体和管桩桩身周边土体产生冒浆现象；在半砖、碎石、砼块等建筑垃圾振挤下，振密了原状土的结构，而且经高压水泥浆充填后，对桩底、桩周土体和管桩桩身周边土体产生冒浆现象，增强了桩周摩阻力，达到提高单桩承载力的效果，大大提高了管桩的单桩承载力。

（5）停止高频振冲器与水泥浆充填作业，水泥浆与建筑垃圾在扩大头处凝结形成火柴头状的水泥浆包裹的碎石砼复合体。

本发明为了提高碎石砼复合体的承载能力，较佳的技术方案有，管桩的下端位于碎石砼复合体内，管桩下端距碎石砼复合体上端的距离不少于1～2倍的管桩直径，扩大头直径视设计要求确定，计算投料量。

本发明为了提高振冲效果和管桩端部土壤结构密度，较佳的技术方案还有，管桩孔内投入的砖块、碎石、砼块建筑垃圾的平均直径为3～8㎝。

本发明为了进一步提高振冲效果和管桩端部土壤结构密度，较佳的技术方案还有，步骤（4）中使用高频振冲器进行二次振冲和三次振冲的同时向管桩孔内加入砖块、碎石、砼块建筑垃圾。

本发明为了提高碎石砼复合体的承载力，以提高管桩的承载能力，较佳的技术方案还有，椭球形碎石砼复合体的宽度为碎石砼复合体高度的4/5～3/5。