[发明专利]一种无摩擦桩成桩方法

说明书

技术领域

本发明属于桩基扩底工程技术领域，具体涉及一种对周边土层和邻近地铁结构影响较小，适用于城市已建地铁结构邻近区域施工的地上结构的无摩擦桩成桩结构及成桩方法。

背景技术

随着城市地下空间的利用及地下轨道工程的发展，越来越多的地上结构基础施工会涉及到已建地铁隧道。当在地铁沿线上部修建地上建筑物时，特别是高层结构时，地上结构的深基础施工无可避免的会对已建地铁结构产生影响。城市地铁隧道具有结构安全要求高、轨道沉降精度控制高、社会关注度大和影响范围广等特点。在地铁沿线或地铁之上修建的结构物(高架桥、高层结构等)的桩基础往往与地铁隧道的间距非常小。而城市地层一般为粘土地层、黄土地层、淤泥质地层或砂卵石地层。在此类地层中施工的桩基，如果在基岩或硬质土层埋深较大的情况下，其承载力一般以桩侧摩阻力为主，而以端承力为辅。桩基础在上部结构荷载的作用下会产生向下位移的趋势，而摩阻力的方向向上。摩阻力会对导致周边地层的应力重分布，进而对地铁隧道结构产生一定影响。因此，在城市地下基础施工中发明一种以端承力为主，将侧向摩擦力降至可控范围内，将桩基础对地下已建结构物的影响降至最低，的桩基础及其施工方法显得格外重要。

目前，桩基础按施工方法主要分为两类，即沉桩(预制桩)与灌注桩。沉桩是将在工厂内预制好的桩体(钢筋混凝土桩、型钢桩或钢管桩)通过打入、静力压入或振动下沉的方式，继而成桩的施工方法。预制桩的施工质量较好，但主要为挤土桩或部分挤土桩，对原有土层结构的破坏较大，同时也会对临近地下结构物产生影响。而灌注桩主要分为两种，一种是钻(挖)孔灌注桩，另一种是沉管灌注桩。钻孔灌注桩的特点是一般需要泥浆护壁避免塌孔，适用的土层类型较广，对原有地下结构物的影响较小。沉管灌注桩采用锤击或振动的方式，将带有钢筋混凝土桩尖或活瓣式桩尖的钢套管打入土层中，进而吊入钢筋笼，浇筑混凝土。沉管灌注桩在套管打入地层时，会对周边土体产生挤密效果，对周边地层或邻近地下结构的影响较大。

发明内容

为了克服现有技术中桩基础所存在的不足，本发明提供了一种端承力承受能力强、侧向摩阻力小、设计结构简单的无摩擦桩成桩结构。

同时，本发明还提供了一种上述无摩擦桩成桩结构的成桩方法，其施工对周围影响较小、土体破坏力小、施工简单且工艺成本较低。

本发明实现上述目的所采用的技术方案是：

无摩擦桩成桩结构包括预制桩，在预制桩的底部设置有桩基扩底，在预制桩与桩基扩底连接的底部设置有封板，封板的下缘直径大于预制桩的直径，该封板的中部加工有注浆孔，在预制桩外壁沿着径向设置有肋板，该肋板在预制桩侧壁上均匀分布并且底端与封板连接，在预制桩的外围设置有泥浆润滑护套。

上述泥浆润滑护套是由水灰比为0.8～1.2的钠基膨润土浆液制成。

上述泥浆润滑护套的平均壁厚为4～6cm。

上述肋板是3～6个，并且肋板的宽度与预制桩的半径之间的比值为1:20～30。

上述封板的边沿与底面呈30～60°的倾角。

上述无摩擦桩的成桩方法由以下步骤组成：

(1)在地基上采用常规钻孔或者挖孔的方法成孔；

(2)将肋板的底端与封板焊接，并将封板与套管的底端连接，使肋板沿着套管的内壁安装；

(3)将带有封板和肋板的套管插入步骤(1)的孔内，固定套管顶部，采用劈裂或挤密注浆方式通过封板中心的注浆孔向套管的下方灌注水泥浆，水泥浆的水灰比为0.8～1.2，水泥浆在封板下方的钻孔底部形成桩基扩底，注浆压力为0.2～0.6MPa，注浆后养生7～10天；

(4)桩基扩底养生好之后沿着套管内壁插入预制好的预制桩，拔出套管，在预制桩与孔壁之间的空隙中灌注膨润土浆液，形成泥浆润滑护套，膨润土浆液的水灰比为0.8～1.2，灌注完成后，养生，形成无摩擦桩。

在上述步骤(1)封板与套管的连接处设置橡胶密封圈，橡胶密封圈的结构与封板的边缘相吻合，密封圈的厚度为0.5～1cm。