[发明专利]一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构及其施工方法，包括预制桩和包裹在预制桩周围的外部灌浆材料桩，钻机滚压破岩扩径引孔穿越岩土层，预制桩植入灌浆材料充溢挤密预制桩与引孔间的环状间隙，形成预制桩悬浮于充盈灌浆材料中的复合桩。采用预制桩配合植入法施工，可解决预制桩嵌岩采取直接锤击法或静压法所造成的沉桩困难，强行穿越伴随的桩尖、桩身损伤，以及带来的不良环境岩土效应；此扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构及施工工艺使得预制桩承载力得到充分发挥，造价降低，材料利用率和施工效率显著提升，优势明显。

技术领域

本发明关联桩基施工技术领域，更具体地，涉及一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构及其施工方法。

背景技术

桩基施工技术领域，预制桩正是基础装配化施工的重要环节。相较于传统灌注桩，预制桩以其具有单桩承载能力高、设计选用范围广、对持力层起伏变化大的地质条件适应性强、单桩承载力造价便宜，成桩长度不受施工机械的限制、集约化程度高等优点，现已广泛应用于我国铁路公路的路基结构当中。

然而，以预应力混凝土管桩为例，既有研究表明预制管桩在作为摩擦桩使用时，若桩身长度小于20m时，其桩身承载力仅能发挥混凝土材料所能提供的承载力的50％甚至更低，材料的利用率低造成了极大的浪费。与此同时，对于多节预制桩的接桩问题，目前大多采用电焊连接，接桩处易因人为原因出现焊缝开裂等现象，对于基桩的竖向承载力和水平稳定性能都存在着不利影响。除此之外，目前广泛采用的劲性搅拌桩，水泥掺入量、水泥土搅拌的均匀程度和施工机具等都严重影响着成桩桩身的强度，大量的水泥土搅拌桩抽芯检测表明，试件强度随深度增加而减小，尤其是桩端附近的水泥土强度甚低。基于此，本发明提出一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，采用灌浆材料可提升桩身强度，扩引孔协配孔底钢筋笼可嵌岩成桩，整桩承载力得到大幅提升。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构及施工工艺，主要为了开发一种单桩承载力高、结构简单，工艺简明且易于制备，可扩展应用于各类异形预制桩的植入施工的扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构及施工工艺。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩结构，包括深入岩土层的扩引孔，所述扩引孔内设有复合桩，所述复合桩包括预制桩和灌浆材料桩，所述预制桩设有封底钢板，所述预制桩长度短于复合桩长度，所述灌浆材料桩由灌注灌浆材料充溢挤密预制桩与引孔间的环状间隙，形成预制桩悬浮于充盈灌浆材料中的复合桩。

本发明还提供一种扩引孔预制桩悬浮式可嵌岩复合桩的施工方法，包括预制桩和包裹在预制桩周围的外部灌浆材料桩，钻机滚压破岩扩径引孔穿越岩土层，预制桩植入灌浆材料充溢挤密预制桩与引孔间的环状间隙，形成预制桩悬浮于充盈灌浆材料中的复合桩，具体的包括了以下步骤：

(1)测量放线，确定桩位，场地平整后进驻钻机机组设备，扩径引孔至设计孔径和孔底标高，引孔外径大于预制桩外径；

(2)成孔质量检查合格后，钻机移位，将定位装置下放至钻孔内，定位装置外缘搭接在钢护筒顶面或地表面；

(3)下放注浆导管，通过导管向钻孔内灌注灌浆材料至设计标高；

(4)在灌浆材料初凝前，履带吊机协配钢丝绳悬吊预制桩穿过定位装置，植入充溢挤密灌浆材料填充引孔间环状间隙，形成预制桩悬浮于充盈灌浆材料中的变截面复合桩；

(5)回收定位装置，自然养护。

所述步骤(1)中复合桩截面模数，即预制桩直径与复合桩直径的比值分布在0.30～0.88范围内，所述预制桩和外部灌浆材料桩芯桩长度比分布在0.25～0.9范围内。

所述步骤(2)中定位装置包括上部定位孔和中部限位钢箍，上部定位孔和中部限位钢箍通过支撑连接钢条焊接成为统一整体，上部定位孔四周预设有环形卡口，搭配护桩螺纹钢棒共同工作。