復合樁及其施工方法

專利名稱：復合樁及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種復合樁及其施工方法。
背景技術：
現有的沉管灌注樁、夯擴樁、預制樁的施工工藝一般碰到硬土區難以施工、難以穿越，一般采用取土引孔，損失部分承載力，往往吃力不討好；一般碰到軟土地區拼命加大加長樁獲得承載力，往往費錢不討好。

發明內容
本發明的目的在于提供一種施工環保性好、性價比好，質量可靠的復合樁及其施工方法。 本發明的技術解決方案是一種復合樁，其特征是包括作為外圍樁的第一樁和作為芯樁的第二樁，其特征是第一樁為現澆樁，第二樁為現澆樁或預制樁，第一樁截面積為SI、總樁長為LI，第二樁截面積為S2、總樁長為L2，第一樁與第二樁的中心距d=0，第二樁與第一樁的面積比Stt =S2/SI，第二樁與第一樁的長度比L比=L2 / LI，其中S比G (0，I), L比>0. 5 ;當S比G (0,0. 25)時，第二樁作為第一樁的加勁體；當SttG (0. 25,0. 75)時，第一樁與第二樁相互作用形成復合樁；當SttG (0. 75，I)時，第一樁作為第二樁的薄壁環形樁；第二樁與第一樁之間的復合工作系數(摩擦力提高系數)f-2 e(1.5, 3.0)。第一樁為現澆樁，樁身具有沿樁身擴頸、擴徑、擴底、全螺紋、全直線、間互螺紋、直線中的一種或多種形式；所述現澆樁為實心樁或空心樁，其中空心樁為底部封底的筆筒型筒樁或底部不封底的空心型筒樁。第二樁為現澆樁或預制樁；所述現澆樁具有沿樁身擴頸、擴徑、擴底、全螺紋、全直線、間互螺紋、直線中的一種或多種形式；所述預制樁為實心樁或空心樁，其中空心樁內腔為全段或分段灌注鋼筋混凝土的形式。一種復合樁的施工方法，其特征是包括下列步驟(一)施工第一樁包括下列方法之一方法A:(I)移機就位移動設備，將外管就位于設定樁位上；(2)沉管將外管下沉至設定的深度；(3)澆筑成型上提內夯系統，澆筑樁身；(4)拔管成型拔出外管，樁成型；方法B:(I)移機就位移動設備，將鉆桿就位于設定樁位上；(2)旋壓下沉將鉆桿旋壓下沉至設定的深度；(3)旋拉上提
將鉆桿旋拉，同時將固化劑壓灌至樁孔內，旋拉上提至設定高度，完成實心樁；或將鉆桿旋拉，同時將固化劑注入土體，旋拉上提至設定高度，并重復旋壓下沉和鉆桿旋拉步驟，將固化劑與土體強制機械切削和攪拌旋壓，完成實心樁；(4)當第一樁設定為空心 樁時，則在步驟(3)完成實心樁施工后f 10小時時，進行下列方法之一的施工(a)移機就位，螺旋鉆桿同心旋壓下沉至設定深度，旋拉上提，形成空心樁，且本次螺旋鉆孔的成孔直徑小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔直徑；本次螺旋鉆孔的成孔深度小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部封底的筆筒型筒樁；或本次螺旋鉆孔的成孔深度不小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部不封底的空心型筒樁；(b)移機就位，自落錘同心提起做自由落體運動，內夯沖剪樁體,形成剪切口，自落錘反復做上下運動，形成空心樁；本次自落錘內夯樁體成孔直徑小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔直徑，本次自落錘內夯樁體成孔深度小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉的樁孔深度，形成底部封底的筆筒型筒樁；或自落錘內夯樁體成孔深度不小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部不封底的空心型筒樁；(C)移機就位，采用靜壓、反壓、錘擊振動或其他外力同心沉管沉樁至設定深度，拔管拔樁至設定高度，形成空心樁，且本次沉管沉樁的成孔直徑小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔直徑；本次沉管沉樁的成孔深度小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部封底的筆筒型筒樁；或本次沉管沉樁的成孔深度不小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部不封底的空心型筒樁；(二)施工第二樁包括下列方法之一方法A ( I)就位將外管同心就位于設定第一樁樁位上；(2)沉管將外管下沉至設定的深度；(3)澆筑成型上提內夯系統，澆筑樁身或下放預制樁身，下放預制樁身時，將預制樁身外周圍間隙用固化劑充填注滿；(4)拔管成型拔出外管，樁成型；方法B:采用靜壓、反壓、錘擊、振動或其他外力與第一樁同心沉樁至設定深度，第二樁為空心預制樁時，沉樁時將空心樁上下封口，封底采用樁靴或鐵板，封頂采用塞子或鐵板，開挖土方后，取出封頂的塞子或鐵板，然后按設計要求分段或全段澆筑鋼筋混凝土。樁身為直線、螺紋、間互直線螺紋型中的一種或幾種復合形式，采用擴孔方法對樁身進行擴頸、擴徑、擴底。施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A中，外管為單管鋼管護筒；內夯系統為單管內夯管形式，單管內夯管的外徑比外管內徑小，內夯管的頂部設有直徑大于外管外徑、與錘頭匹配的夯擊盤，內夯管的底部采用鋼板封底，且鋼板的直徑介于內夯管外徑與外管內徑之間，夯擊盤下端至內夯管底部的長度不大于外管的長度；或內夯系統為單管內夯管錘，單管內夯管錘的直徑小于外管內徑，單管內夯管錘內腔充填鋼渣、鑄鐵水、粗細骨料中的一種或幾種，單管內夯管錘的上下端用鋼板封口，單管內夯管錘的上段呈空心管狀，下段呈實心錘狀；或內夯系統為直徑小于外管內徑的內夯自落錘；或內夯系統為直徑小于外管內徑的內夯管，內夯管的底部用鋼板封底，鋼板上方充填粗細骨料、鋼板、麻布或膠墊，內夯管內置內夯自落錘或內夯電動錘。施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A中，沉管方法均包括下列方式中的一種或幾種(I)勢能直接作用于外管，直接將外管沉入設定深度；(2)勢能直接作用于內外管，直接將內外管系統同步沉入設定深度；(3)勢能直接作用于內夯系統外管內的內夯管錘或內夯管內的內夯錘通過人工操作、機械操作或自動化操作，自由落體或連續錘擊做上下運動，由內夯管上設置 的夯擊盤帶動外管同步沉入設定深度；當成孔不塌孔時，不設外管，內夯系統直接沉入設定深度；(4)勢能分別作用于內夯系統和外管a)勢能直接作用于內夯系統外管內的內夯錘或外管內的內夯管錘或內夯管內的內夯錘通過人工操作、機械操作或自動化操作，自由落體或連續錘擊做上下運動，沖剪外管下的土體或樁體，形成剪切土體或剪切口 ；b)勢能直接作用于外管，外管至少采用下列方法之一下沉①在外管自重下，夕卜管沿剪切土體或剪切口自重力下沉啟動外管上的反壓或靜壓加壓裝置，外管沿剪切土體或剪切口加壓下沉；③啟動外管上的振動裝置，外管沿剪切土體或剪切口振動下沉；@同時啟動外管上的振動和加壓裝置，外管沿剪切土體或剪切口振壓下沉；⑤啟動外管上的旋壓裝置，外管沿剪切土體或剪切口旋壓下沉；⑥啟動外管上的搓管裝置，使外管沿剪切土體或剪切口搓壓下沉；c)交互步驟a)、b)，直到內外管下沉至設定深度。施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A中，在沉管步驟后先進行夯擴成型再澆筑成型，夯擴成型的方法是上提外管內的內夯系統，按設定投料量將填充料投入外管內，上拔外管一定高度h > 0 ;內夯系統反復夯擊填充料形成擴大頭，通過調整下列系數來調整土體的擠密程度及夯擴頭的大小、形狀投料高度H、外管上拔高度h、夯擴完成時外管底距樁底的距離C、夯擴完成時內夯系統底距外管底的距離E、夯擊填充料時在設定沖擊能量下的貫入度D及填充料的體積V ;具體調整形式為A)通過調整夯實系數D G (D1，D2，…Dn，V)來調整土體的擠密程度，夯擊填充料時，在設定沖擊能量下連續n次錘擊的下沉量Dl、D2 "Dn及其總和nD ；B)通過調整形態系數a G (H，h, c, E, D, V)來調整夯擴頭的大小、形狀a)通過調整形態系數a G (H，h，E)來調整夯擴頭的大小、形狀，形成紡錘狀夯擴頭;Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn) /hn]1/2 E=Ob)通過調整形態系數a G (H，h，c，E)來調整夯擴頭的大小、形狀，形成柱狀夯擴頭;Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn-Cn) /hn]1/2 E=Oc)通過調整形態系數a G(E，D，V)來調整夯擴頭的大小、形狀，形成球狀夯擴頭; Dn= a n2 (3V/4 兀)1/3 E=O ；
其中Dn為夯擴n次的夯擴頭計算直徑，Hi為夯擴i次時外管中灌注混凝土高度，hn為夯擴n次時外管上拔高度,Cn為夯擴n次時外管下沉底端至樁底的距離出值內夯系統底出外管為正值，內夯系統底在外管內為負值，內夯系統底與外管平齊為零，計量單位為m；an為擴大頭直徑修正系數，a G (0. 8，I. 2)。夯擴成型時，自上而下或自下而上形成零級、一級、二級或多級擴大頭；填充料是碎磚、石、砂、粗細骨料、礦渣、水泥拌合物、干濕混凝土中的一種或幾種；固化劑是指水泥、石灰、砂、石、粉煤灰、水泥拌合物中的一種或幾種組成的液態或粉狀加固材料。上述所謂的勢能是通過柴油錘、振動錘、自落錘、電動錘、液壓錘、靜壓、反壓、螺旋鉆、搓搖管做功形成的勢能。
當第一樁設定為空心樁時，在形成空心樁后，還進行下列方法之一的施工(a)在空心樁內沉管沉樁，沉管沉樁樁徑均不大于空心樁內徑，沉管沉樁深度均超過空心樁底部，沉管沉樁至設定深度；(b)在空心樁內直接燒筑鋼筋混凝土至設定高度成樁,形成基坑支護的止水擋土
工回；(C)在空心樁內沉入管樁，管樁與周圍空隙用固化劑或減磨劑注滿成樁，形成基坑支護的止水擋土墻。所述管樁可以是鋼護筒、水泥管樁、PVC管等多種材質，強度匹配，內可設支撐系統，外可包隔膜的護筒。管樁與四周空隙用減磨劑注滿，可拔出管樁重復使用。本發明施工方便，合理，可根據地層情況、場地條件、周圍環境以及工程量的大小，選擇合適的施工設備及施工工藝，沉管、拔管系統既可以是一套裝置，也可以為不同的獨立裝置，既可一臺設備一體化施工一根樁，也可多臺設備施工一根樁，還可多臺設備流水作業。下面結合實施例對本發明作進一步說明。
具體實施例方式一種復合樁的施工方法，包括下列步驟一種復合樁的施工方法，其特征是包括下列步驟(一)施工第一樁包括下列方法之一方法A ( I)移機就位移動設備，將外管就位于設定樁位上；(2)沉管將外管下沉至設定的深度；(3)澆筑成型上提內夯系統，澆筑樁身；(4)拔管成型拔出外管，樁成型；根據設計要求，內夯系統可以壓置混凝土面后再拔出外管，樁成型。方法B (I)移機就位移動設備，將鉆桿就位于設定樁位上；(2)旋壓下沉將鉆桿旋壓下沉至設定的深度；(3)旋拉上提將鉆桿旋拉，同時將固化劑壓灌至樁孔內，旋拉上提至設定高度，完成實心樁；
或將鉆桿旋拉，同時將固化劑注入土體，旋拉上提至設定高度，并重復旋壓下沉和鉆桿旋拉步驟，將固化劑與土體強制機械切削和攪拌旋壓，完成實心樁；(4)當第一樁設定為空心樁時，則在步驟(3)完成實心樁施工后f 10小時時，進行下列方法之一的施工(a)移機就位，螺旋鉆桿同心旋壓下沉至設定深度，旋拉上提，形成空心樁，且本次螺旋鉆孔的成孔直徑小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔直徑；本次螺旋鉆孔的成孔深度小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部封底的筆筒型筒樁；或本次螺旋鉆孔的成孔深度不小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部不封底的空心型筒樁；(b)移機就位，自落錘同心提起做自由落體運動，內夯沖剪樁體,形成剪切口，自落錘反復做上下運動，形成空心樁；本次自落錘內夯樁體成孔直徑小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔直徑，本次自落錘內夯樁體成孔深度小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉的樁孔深度，形成底部封底的筆筒型筒樁；或自落錘內夯樁體成孔深度不小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部不封底的空心型筒樁；(C)移機就位，采用靜壓、反壓、錘擊振動或其他外力同心沉管沉樁至設定深度，拔管拔樁至設定高度，形成空心樁，且本次沉管沉樁的成孔直徑小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔直徑；本次沉管沉樁的成孔深度小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部封底的筆筒型筒樁；或本次沉管沉樁的成孔深度不小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部不封底的空心型筒樁；(二)施工第二樁包括下列方法之一方法A:( I)就位將外管同心就位于設定第一樁樁位上；(2)沉管將外管下沉至設定的深度；(3)澆筑成型上提內夯系統，澆筑樁身或下放預制樁身，下放預制樁身時，將預制樁身外周圍間隙用固化劑充填注滿；(4)拔管成型拔出外管，樁成型；方法B 采用靜壓、反壓、錘擊、振動或其他外力同心沉樁至設定深度，第二樁為空心預制樁時，沉樁時將空心樁上下封口，封底采用樁靴或鐵板，封頂采用塞子或鐵板，開挖土方后，取出封頂的塞子或鐵板，然后按設計要求分段或全段澆筑鋼筋混凝土。樁身為直線、螺紋、間互直線螺紋型中的一種或幾種復合形式，采用擴孔方法對樁身進行擴頸、擴徑、擴底。固化劑是水泥、石灰、水、土、砂、粗細骨料、水泥拌合物中的一種或幾種。施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A相同。施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A中，外管為單管鋼管護筒；內夯系統為單管內夯管形式，單管內夯管的外徑比外管內徑小，內夯管的頂部設有直徑大于外管外徑、與錘頭匹配的夯擊盤，內夯管的底部采用鋼板封底，且鋼板的直徑介于內夯管外徑與外管內徑之間，夯擊盤下端至內夯管底部的長度不大于外管的長度；或內夯系統為單管內夯管錘，單管內夯管錘的直徑小于外管內徑，單管內夯管錘內腔充填鋼渣、鑄鐵水、粗細骨料中、的一種或幾種，單管內夯管錘的上下端用鋼板封口，單管內夯管錘的上段呈空心管狀，下段呈實心錘狀，根據設計要求，上部可設尺寸大于外管的夯擊盤，夯擊盤下端至內夯管錘底的長度不小于外管長度；或內夯系統為直徑小于外管內徑的內夯自落錘；或內夯系統為直徑小于外管內徑的內夯管，內夯管的底部用鋼板封底，鋼板上方充填粗細骨料、鋼板、麻布或膠墊，內夯管內置內夯自落錘或內夯電動錘，根據設計要求，上部可設尺寸大于外管的夯擊盤，夯擊盤下端至內夯管底的長度不小于外管長度。根據設計要求，內夯管底部可加設便于靈活拆裝的取土倉裝置或尖型沖鉆土裝置。施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A中，沉管方法均包括下列方式中的一種或幾種(I)勢能直接作用于外管，直接將外管沉入設定深度； (2)勢能直接作用于內外管，直接將內外管系統同步沉入設定深度；(3)勢能直接作用于內夯系統外管內的內夯管錘或內夯管內的內夯錘通過人工操作、機械操作或自動化操作，自由落體或連續錘擊做上下運動，由內夯管上設置的夯擊盤帶動外管同步沉入設定深度；當成孔不塌孔時，不設外管，內夯系統直接沉入設定深度；(4)勢能分別作用于內夯系統和外管a)勢能直接作用于內夯系統外管內的內夯錘或外管內的內夯管錘或內夯管內的內夯錘通過人工操作、機械操作或自動化操作，自由落體或連續錘擊做上下運動，沖剪外管下的土體或樁體，形成剪切土體或剪切口 ；b)勢能直接作用于外管，外管至少采用下列方法之一下沉①在外管自重下，夕卜管沿剪切土體或剪切口自重力下沉啟動外管上的反壓或靜壓加壓裝置，外管沿剪切土體或剪切口加壓下沉；③啟動外管上的振動裝置，外管沿剪切土體或剪切口振動下沉；@同時啟動外管上的振動和加壓裝置，外管沿剪切土體或剪切口振壓下沉；⑤啟動外管上的旋壓裝置，外管沿剪切土體或剪切口旋壓下沉；⑥啟動外管上的搓管裝置，使外管沿剪切土體或剪切口搓壓下沉；c)交互步驟a)、b)，直到內外管下沉至設定深度。施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A中，在沉管步驟后先進行夯擴成型再澆筑成型，夯擴成型的方法是上提外管內的內夯系統，按設定投料量將填充料投入外管內，上拔外管一定高度h > 0 ;內夯系統反復夯擊填充料形成擴大頭，通過調整下列系數來調整土體的擠密程度及夯擴頭的大小、形狀投料高度H、外管上拔高度h、夯擴完成時外管底距樁底的距離C、夯擴完成時內夯系統底距外管底的距離E、夯擊填充料時在設定沖擊能量下的貫入度D及填充料的體積V ;具體調整形式為A)通過調整夯實系數D G (D1，D2，"dhV)來調整土體的擠密程度，夯擊填充料時，在設定沖擊能量下連續n次錘擊的下沉量Dl、D2 "Dn及其總和nD ；B)通過調整形態系數a G (H，h, c, E, D, V)來調整夯擴頭的大小、形狀a)通過調整形態系數a G (H，h，E)來調整夯擴頭的大小、形狀，形成紡錘狀夯擴頭;Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn) /hn]1/2 E=Ob)通過調整形態系數a G (H，h，c，E)來調整夯擴頭的大小、形狀，形成柱狀夯擴頭;Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn-Cn) /hn]1/2 E=Oc)通過調整形態系數a e(E，D，V)來調整夯擴頭的大小、形狀，形成球狀夯擴頭;Dn= a n2 (3V/4 兀)1/3 E=O ；其中Dn為夯擴n次的夯擴頭計算直徑，Hi為夯擴i次時外管中灌注混凝土高度，hn為夯擴n次時外管上拔高度,Cn為夯擴n次時外管下沉底端至樁底的距離出值內夯系統底出外管為正值，內夯系統底在外管內為負值，內夯系統底與外管平齊為零，計量單位為m；an為擴大頭直徑修正系數，a G (0. 8，I. 2)。夯擴成型時，自上而下或自下而上形成零級、一級、二級或多級擴大頭；填充料是碎磚、石、砂、粗細骨料、礦渣、水泥拌合物、干濕混凝土中的一種或幾種；固化劑是指水泥、 石灰、砂、石、粉煤灰、水泥拌合物中的一種或幾種組成的液態或粉狀加固材料。上述所謂的勢能是通過柴油錘、振動錘、自落錘、電動錘、液壓錘、靜壓、反壓、螺旋鉆、搓搖管做功形成的勢能。通過調整夯實系數D、形態系數a，自上而下形成填充料擴大頭，擠密土體、影響土體，大幅提高端承力，減少沉降，夯實提高系數0 (夯實后與夯實前的端承力之比)e(I. 5，3. 0)夯擴成型時，自上而下或自下而上形成零級、一級、二級或多級擴大頭；填充料是碎磚、石、砂、粗細骨料、礦渣、水泥拌合物、干濕混凝土中的一種或幾種；固化劑是指水泥、石灰、砂石、粉煤灰中的一種或幾種組成的液態或粉狀加固材料。形成的勁芯復合樁，包括作為外圍樁的第一樁和作為芯樁的第二樁，其特征是第一樁為現澆樁，第二樁為現澆樁或預制樁，第一樁截面積為SI、總樁長為LI，第二樁截面積為S2、總樁長為L2，第一樁與第二樁的中心距d=0，第二樁與第一樁的面積比Stt=S2/Sl，第二樁與第一樁的長度比L比=L2 / LI，其中S比G (0，1)，L比>0. 5 ;當S比G (0，0. 25)時，第二樁作為第一樁的加勁體；當SttG (0. 25，0. 75)時，第一樁與第二樁相互作用形成復合樁；當StfcG (0. 75，I)時，第一樁作為第二樁的薄壁環形樁；第二樁與第一樁之間的復合工作系數f!_2 G (I. 5, 3. 0)o第一樁為現澆樁，樁身具有沿樁身擴頸、擴徑、擴底、全螺紋、全直線、間互螺旋、直線中的一種或多種形式，所述現澆樁為實心樁或空心樁，其中空心樁為底部封底的筆筒型筒樁或底部不封底的空心型筒樁。第二樁為現澆樁或預制樁；所述現澆樁具有沿樁身擴頸、擴徑、擴底、全螺紋、全直線、間互螺旋、直線中的一種或多種形式，所述預制樁為實心樁或空心樁，其中空心樁內腔為全段或分段灌注鋼筋混凝土的形式。施工設備可以包括內夯式沉管樁機、錘擊沉管樁機、靜壓沉管樁機、螺旋攪拌樁機、振動沉管樁機、搓管樁機、拔管樁機，并可配有自落錘、柴油錘、振動錘、電動錘、液壓錘
坐寸。當第一樁設定為空心樁時，在形成空心樁后，還可進行下列方法之一的施工(a)采用空心樁內沉管沉樁，沉管沉樁樁徑均不大于空心樁內徑，沉管沉樁深度均超過空心樁底部，沉管沉樁至設定深度，解決了沉管沉樁深度與拔管問題，形成了上下兩節現澆樁或現澆樁與預制樁的復合樁。(b)可采用空心樁內直接澆筑鋼筋混凝土至設定高度成樁，形成基坑支護的止水擋土墻。
(C)可采用空心樁內沉入管樁，管樁與周圍空隙用固化劑或減磨劑注滿成樁，形成基坑支護的止水擋土墻，內可設支撐系統、外包隔膜的護筒，強度匹配，管樁與周圍空隙用減磨劑注滿，工程完工時，拔出管樁重復使用。
權利要求
1.一種復合樁，其特征是包括作為外圍樁的第一樁和作為芯樁的第二樁，其特征是第一樁為現澆樁，第二樁為現澆樁或預制樁，第一樁截面積為SI、總樁長為LI，第二樁截面積為S2、總樁長為L2，第一樁與第二樁的中心距d=0，第二樁與第一樁的面積比Stt=S2/Sl，第二樁與第一樁的長度比L比=L2 / LI，其中S比G (O，1)，L比>0. 5 ;當S比G (0，0. 25)時，第二樁作為第一樁的加勁體；當SttG (0. 25，0. 75)時，第一樁與第二樁相互作用形成復合樁；當SttG (0. 75，I)時，第一樁作為第二樁的薄壁環形樁；第二樁與第一樁之間的復合工作系數 f\_2 G (I. 5, 3.0)。
2.根據權利要求I所述的復合樁，其特征是第一樁為現澆樁，樁身具有沿樁身擴頸、擴徑、擴底、全螺紋、全直線、間互螺紋、直線中的一種或多種形式；所述現澆樁為實心樁或空心樁，其中空心樁為底部封底的筆筒型筒樁或底部不封底的空心型筒樁。
3.根據權利要求I所述的復合樁，其特征是第二樁為現澆樁或預制樁；所述現澆樁具有沿樁身擴頸、擴徑、擴底、全螺紋、全直線、間互螺紋、直線中的一種或多種形式；所述預制樁為實心樁或空心樁，其中空心樁內腔為全段或分段灌注鋼筋混凝土的形式。
4.一種復合樁的施工方法，其特征是包括下列步驟 (一)施工第一樁包括下列方法之一 方法A : (1)移機就位移動設備，將外管就位于設定樁位上； (2)沉管將外管下沉至設定的深度； (3)澆筑成型上提內夯系統，澆筑樁身； (4)拔管成型拔出外管，樁成型； 方法B : (1)移機就位移動設備，將鉆桿就位于設定樁位上； (2)旋壓下沉將鉆桿旋壓下沉至設定的深度； (3)旋拉上提 將鉆桿旋拉，同時將固化劑壓灌至樁孔內，旋拉上提至設定高度，完成實心樁； 或將鉆桿旋拉，同時將固化劑注入土體，旋拉上提至設定高度，并重復旋壓下沉和鉆桿旋拉步驟，將固化劑與土體強制機械切削和攪拌旋壓，完成實心樁； (4)當第一樁設定為空心樁時，則在步驟(3)完成實心樁施工后f10小時時，進行下列方法之一的施工 Ca)移機就位，螺旋鉆桿同心旋壓下沉至設定深度，旋拉上提，形成空心樁，且本次螺旋鉆孔的成孔直徑小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔直徑；本次螺旋鉆孔的成孔深度小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部封底的筆筒型筒樁；或本次螺旋鉆孔的成孔深度不小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部不封底的空心型筒樁； (b)移機就位，自落錘同心提起做自由落體運動，內夯沖剪樁體,形成剪切口，自落錘反復做上下運動，形成空心樁；本次自落錘內夯樁體成孔直徑小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔直徑，本次自落錘內夯樁體成孔深度小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉的樁孔深度，形成底部封底的筆筒型筒樁；或自落錘內夯樁體成孔深度不小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部不封底的空心型筒樁；(C)移機就位，采用靜壓、反壓、錘擊振動或其他外力同心沉管沉樁至設定深度，拔管拔樁至設定高度，形成空心樁，且本次沉管沉樁的成孔直徑小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔直徑；本次沉管沉樁的成孔深度小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部封底的筆筒型筒樁；或本次沉管沉樁的成孔深度不小于步驟(2)鉆桿旋壓下沉形成的樁孔深度，形成底部不封底的空心型筒 樁； (二)施工第二樁包括下列方法之一 方法A : (1)就位將外管同心就位于設定第一樁樁位上； (2)沉管將外管下沉至設定的深度； (3)澆筑成型上提內夯系統，澆筑樁身或下放預制樁身，下放預制樁身時，將預制樁身外周圍間隙用固化劑充填注滿； (4)拔管成型拔出外管，樁成型； 方法B : 采用靜壓、反壓、錘擊、振動或其他外力與第一樁同心沉樁至設定深度，第二樁為空心預制樁時，沉樁時將空心樁上下封口，封底采用樁靴或鐵板，封頂采用塞子或鐵板，開挖土方后，取出封頂的塞子或鐵板，然后按設計要求分段或全段澆筑鋼筋混凝土。
5.根據權利要求4所述的復合樁的施工方法，其特征是施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A中，外管為單管鋼管護筒；內夯系統為單管內夯管形式，單管內夯管的外徑比外管內徑小，內夯管的頂部設有直徑大于外管外徑、與錘頭匹配的夯擊盤，內夯管的底部采用鋼板封底，且鋼板的直徑介于內夯管外徑與外管內徑之間，夯擊盤下端至內夯管底部的長度不大于外管的長度；或內夯系統為單管內夯管錘，單管內夯管錘的直徑小于外管內徑，單管內夯管錘內腔充填鋼渣、鑄鐵水、粗細骨料中的一種或幾種，單管內夯管錘的上下端用鋼板封口，單管內夯管錘的上段呈空心管狀，下段呈實心錘狀；或內夯系統為直徑小于外管內徑的內夯自落錘；或內夯系統為直徑小于外管內徑的內夯管，內夯管的底部用鋼板封底，鋼板上方充填粗細骨料、鋼板、麻布或膠墊，內夯管內置內夯自落錘或內夯電動錘。
6.根據權利要求5所述的復合樁的施工方法，其特征是內夯系統為單管內夯管錘，單管內夯管錘的直徑小于外管內徑，單管內夯管錘內腔充填鋼渣、鑄鐵水、粗細骨料中的一種或幾種，單管內夯管錘的上下端用鋼板封口，單管內夯管錘的上段呈空心管狀，下段呈實心錘狀，內夯管錘上部設尺寸大于外管的夯擊盤，夯擊盤下端至內夯管錘底的長度不小于外管長度；內夯系統為直徑小于外管內徑的內夯管，內夯管的底部用鋼板封底，鋼板上方充填粗細骨料、鋼板、麻布或膠墊，內夯管內置內夯自落錘或內夯電動錘，內夯管上部設尺寸大于外管的夯擊盤，夯擊盤下端至內夯管底的長度不小于外管長度；內夯管底部加設便于靈活拆裝的取土倉裝置或尖型沖鉆土裝置。
7.根據權利要求4或5所述的復合樁的施工方法，其特征是施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A中，沉管方法均包括下列方式中的一種或幾種 (1)勢能直接作用于外管，直接將外管沉入設定深度； (2)勢能直接作用于內外管，直接將內外管系統同步沉入設定深度； (3)勢能直接作用于內夯系統外管內的內夯管錘或內夯管內的內夯錘通過人工操作、機械操作或自動化操作，自由落體或連續錘擊做上下運動，由內夯管上設置的夯擊盤帶動外管同步沉入設定深度；當成孔不塌孔時，不設外管，內夯系統直接沉入設定深度； (4)勢能分別作用于內夯系統和外管 a)勢能直接作用于內夯系統外管內的內夯錘或外管內的內夯管錘或內夯管內的內夯錘通過人工操作、機械操作或自動化操作，自由落體或連續錘擊做上下運動，沖剪外管下的土體或樁體，形成剪切土體或剪切口 ； b)勢能直接作用于外管，外管至少采用下列方法之一下沉①在外管自重下，外管沿剪切土體或剪切口自重力下沉啟動外管上的反壓或靜壓加壓裝置，外管沿剪切土體或剪切口加壓下沉；③啟動外管上的振動裝置，外管沿剪切土體或剪切口振動下沉；④同時啟動外管上的振動和加壓裝置，外管沿剪切土體或剪切口振壓下沉；⑤啟動外管上的旋壓裝置，外管沿剪切土體或剪切口旋壓下沉；⑥啟動外管上的搓管裝置，使外管沿剪切土體或剪切口搓壓下沉； c)交互步驟a)、b)，直到內外管下沉至設定深度。
8.根據權利要求4或5所述的復合樁的施工方法，其特征是施工第一樁的方法A與施工第二樁的方法A中，在沉管步驟后先進行夯擴成型再澆筑成型，夯擴成型的方法是上提外管內的內夯系統，按設定投料量將填充料投入外管內，上拔外管一定高度h > O ;內夯系統反復夯擊填充料形成擴大頭，通過調整下列系數來調整土體的擠密程度及夯擴頭的大小、形狀投料高度H、外管上拔高度h、夯擴完成時外管底距樁底的距離C、夯擴完成時內夯系統底距外管底的距離E、夯擊填充料時在設定沖擊能量下的貫入度D及填充料的體積V ；具體調整形式為 A)通過調整夯實系數DG (D1，D2，一Dr^V)來調整土體的擠密程度，夯擊填充料時，在設定沖擊能量下連續n次錘擊的下沉量D1、D2…Dn及其總和nD ； B)通過調整形態系數aG (H，h, c, E, D, V)來調整夯擴頭的大小、形狀 a)通過調整形態系數aG (H，h，E)來調整夯擴頭的大小、形狀，形成紡錘狀夯擴頭；Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn) /hn]1/2 E=O b)通過調整形態系數ae (H，h，c，E)來調整夯擴頭的大小、形狀，形成柱狀夯擴頭；Dn= a nd0 [ ( E Hi+hn-Cn) /hn]1/2 E=O c)通過調整形態系數ae(E，D，V)來調整夯擴頭的大小、形狀，形成球狀夯擴頭；Dn= a n2 (3V/4 兀)1/3 E=O ； 其中Dn為夯擴n次的夯擴頭計算直徑，Hi為夯擴i次時外管中灌注混凝土高度，hn為夯擴n次時外管上拔高度，Cn為夯擴n次時外管下沉底端至樁底的距離；E值內夯系統底出外管為正值，內夯系統底在外管內為負值，內夯系統底與外管平齊為零，計量單位為m ；a n為擴大頭直徑修正系數，a G (0.8，I. 2)。
9.根據權利要求8所述的復合樁的施工方法，其特征是夯擴成型時，自上而下或自下而上形成零級、一級、二級或多級擴大頭；填充料是碎磚、石、砂、粗細骨料、礦渣、水泥拌合物、干濕混凝土中的一種或幾種；固化劑是指水泥、石灰、砂、石、粉煤灰、水泥拌合物中的一種或幾種組成的液態或粉狀加固材料。
10.根據權利要求4所述的復合樁的施工方法，其特征是當第一樁設定為空心樁時，在形成空心樁后，還進行下列方法之一的施工 (a)在空心樁內沉管沉樁，沉管沉樁樁徑均不大于空心樁內徑，沉管沉樁深度均超過空心樁底部，沉管沉樁至設定深度； (b)在空心樁內直接燒筑鋼筋混凝土至設定高度成樁,形成基坑支護的止水擋土墻； (C)在空心樁內沉入管樁，管樁與周圍空隙用固化劑或減磨劑注滿成樁，形成基坑支護的止水擋土墻。
全文摘要
本發明公開了一種復合樁及其施工方法，包括作為外圍樁的第一樁和作為芯樁的第二樁，第一樁為現澆樁，第二樁為現澆樁或預制樁，第一樁與第二樁的中心距d=0，第二樁與第一樁的面積比S比=S2/S1，第二樁與第一樁的長度比L比=L2/L1，其中S比∈(0,1)，L比>0.5。本發明施工方便，合理，可根據地層情況、場地條件、周圍環境以及工程量的大小，選擇合適的施工設備及施工工藝，沉管、拔管系統既可以是一套裝置，也可以為不同的獨立裝置，既可一臺設備一體化施工一根樁，也可多臺設備施工一根樁，還可多臺設備流水作業。
文檔編號E02D5/50GK102733376SQ20121022910
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者朱建新 申請人:朱建新