[发明专利]一种可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构及施工方法

说明书

本发明涉及可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，包括塑料套管、输砼管、钻杆、螺旋叶片、出砼口、联动固定环a、联动固定环b、联动固定环c、联动传力杆、滑动装置、承压杆、变形钻牙、桩尖、钻土收集环、排土塑料管和复合钻头；塑料套管内部设置等高的钻杆，钻杆表面全长设置螺旋叶片，钻杆内部设置输砼管，输砼管上部为浆液输送端，输砼管下部设有出砼口；钻杆底端为可收缩可扩张的复合钻头，复合钻头底部为桩尖，桩尖四周环向设置变形钻牙，变形钻牙为圆弧状结构。本发明的有益效果是：通过桩尖和变形钻牙表面棘齿以及更大的掘削面设计可以使桩机的掘进效率大幅度增强，使其能适用于更多不同的地层。

技术领域

本发明属于桩基施工技术领域，特别涉及一种可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构及施工方法，适用于软土地区的地基加固，尤其是对易产生挤土效应的土体特别适用。

背景技术

随着我国交通需求的日益增长，基础设施建设投入不断加大，在软土地基进行道路工程建设也越来越频繁。在目前众多软土地基的处理方案中，较常用的是钻孔灌注桩，但是钻孔灌注桩存在造价高，工期长等问题，并不适用于道路工程的软土地基处理。塑料套管混凝土桩(简称TC桩)是在国外AUGEO桩基础上发展起来的一种新桩型。TC桩具有加固效果良好、工期短、质量佳、造价合理、无噪音、无泥浆污染等优点，但是由于塑料套管是直接由设备压入地基土中，不可避免会产生挤土效应：当桩周土为饱和软土时，土体受挤压时体积不会收缩或收缩量极小，挤压应力主要通过土体位移来消减，导致浅层土体的隆起和深层土体的横向挤出，对周围路面和建筑物造成破坏。不仅如此，挤土效应还会使土体变得更加密实，增加相邻塑料套管压入的难度。

当下工程界中，为消除挤土效应，大量的专家学者对其进行了发明研究，常见措施主要有改变桩体底端的形状、设置防挤沟、改用螺旋叶片钻杆等。其中，改变桩体底端形状虽然一定程度上能减小桩体下压时的阻力，但是依旧无法解决挤土效应对土体的不良影响；设置防挤沟能较好地防止挤土效应对周围路面及建筑物产生破坏，但是施工流程较复杂，且在施工区域与非施工区域之间设置防挤沟时也容易产生诸多不可控因素；改用螺旋叶片钻杆施工简便，且能将桩内土体掘削运出，但在较差的土层中易导致塌孔，处理起来颇为困难。

综上所述，现有的施工方法虽然在一定条件下能消除部分挤土效应的不良影响，但是依旧存在拖慢工期，费用昂贵，适用范围小，功能不完善等问题，亟需通过改进技术来进行解决。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构及施工方法。

这种可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，包括塑料套管、输砼管、钻杆、螺旋叶片、出砼口、联动固定环a、联动固定环b、联动固定环c、联动传力杆、滑动装置、承压杆、变形钻牙、桩尖、钻土收集环、排土塑料管和复合钻头；塑料套管内部设置等高的钻杆，钻杆表面全长设置螺旋叶片，钻杆内部设置输砼管，输砼管上部为浆液输送端，输砼管下部设有出砼口；钻杆底端为可收缩可扩张的复合钻头，复合钻头底部为桩尖，桩尖四周环向设置变形钻牙，变形钻牙为圆弧状结构，每一个变形钻牙上部均设置一根承压杆及滑动装置，同一组的变形钻牙、承压杆和滑动装置之间的连接点均设置转动轴；钻杆内部四周环向布置联动传力杆，联动传力杆通过联动固定环a、联动固定环b和联动固定环c固定，滑动装置固定连接在联动固定环c上；塑料套管顶部设置钻土收集环和排土塑料管，排土塑料管一端连接钻土收集环，排土塑料管另一端通向地面的钻土收集处。

作为优选：变形钻牙下表面与桩尖表面均设置棘齿，当复合钻头为张开状态时，变形钻牙与桩尖表面大致成同一平面，形成一个更大的带棘齿掘削面，复合钻头张开状态的直径略大于塑料套管。

作为优选：联动固定环a、联动固定环b、联动固定环c和联动传力杆组成联动装置，可以通过桩顶对其进行机械拉推以实现滑动装置的上下移动。

作为优选：螺旋叶片的宽度与塑料套管和钻杆之间的空隙相匹配，螺旋叶片基本能够嵌固在塑料套管与钻杆之间的空隙内，起辅助固定作用。