[發(fā)明專利]一種可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)及施工方法

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• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110644476A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設計）人: 魏綱;裘程輝;齊永潔
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學城市學院
• 主分類號: E02D5/34
• 分類號: E02D5/34;E02D15/04;E21B10/32;E21B10/42;E21B17/22
• 代理公司: 33101 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 張羽振

本發(fā)明涉及可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，包括塑料套管、輸砼管、鉆桿、螺旋葉片、出砼口、聯(lián)動固定環(huán)a、聯(lián)動固定環(huán)b、聯(lián)動固定環(huán)c、聯(lián)動傳力桿、滑動裝置、承壓桿、變形鉆牙、樁尖、鉆土收集環(huán)、排土塑料管和復合鉆頭；塑料套管內(nèi)部設置等高的鉆桿，鉆桿表面全長設置螺旋葉片，鉆桿內(nèi)部設置輸砼管，輸砼管上部為漿液輸送端，輸砼管下部設有出砼口；鉆桿底端為可收縮可擴張的復合鉆頭，復合鉆頭底部為樁尖，樁尖四周環(huán)向設置變形鉆牙，變形鉆牙為圓弧狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是：通過樁尖和變形鉆牙表面棘齒以及更大的掘削面設計可以使樁機的掘進效率大幅度增強，使其能適用于更多不同的地層。

技術領域

本發(fā)明屬于樁基施工技術領域，特別涉及一種可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)及施工方法，適用于軟土地區(qū)的地基加固，尤其是對易產(chǎn)生擠土效應的土體特別適用。

背景技術

隨著我國交通需求的日益增長，基礎設施建設投入不斷加大，在軟土地基進行道路工程建設也越來越頻繁。在目前眾多軟土地基的處理方案中，較常用的是鉆孔灌注樁，但是鉆孔灌注樁存在造價高，工期長等問題，并不適用于道路工程的軟土地基處理。塑料套管混凝土樁(簡稱TC樁)是在國外AUGEO樁基礎上發(fā)展起來的一種新樁型。TC樁具有加固效果良好、工期短、質(zhì)量佳、造價合理、無噪音、無泥漿污染等優(yōu)點，但是由于塑料套管是直接由設備壓入地基土中，不可避免會產(chǎn)生擠土效應：當樁周土為飽和軟土時，土體受擠壓時體積不會收縮或收縮量極小，擠壓應力主要通過土體位移來消減，導致淺層土體的隆起和深層土體的橫向擠出，對周圍路面和建筑物造成破壞。不僅如此，擠土效應還會使土體變得更加密實，增加相鄰塑料套管壓入的難度。

當下工程界中，為消除擠土效應，大量的專家學者對其進行了發(fā)明研究，常見措施主要有改變樁體底端的形狀、設置防擠溝、改用螺旋葉片鉆桿等。其中，改變樁體底端形狀雖然一定程度上能減小樁體下壓時的阻力，但是依舊無法解決擠土效應對土體的不良影響；設置防擠溝能較好地防止擠土效應對周圍路面及建筑物產(chǎn)生破壞，但是施工流程較復雜，且在施工區(qū)域與非施工區(qū)域之間設置防擠溝時也容易產(chǎn)生諸多不可控因素；改用螺旋葉片鉆桿施工簡便，且能將樁內(nèi)土體掘削運出，但在較差的土層中易導致塌孔，處理起來頗為困難。

綜上所述，現(xiàn)有的施工方法雖然在一定條件下能消除部分擠土效應的不良影響，但是依舊存在拖慢工期，費用昂貴，適用范圍小，功能不完善等問題，亟需通過改進技術來進行解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)及施工方法。

這種可消除擠土效應的塑料套管混凝土樁結(jié)構(gòu)，包括塑料套管、輸砼管、鉆桿、螺旋葉片、出砼口、聯(lián)動固定環(huán)a、聯(lián)動固定環(huán)b、聯(lián)動固定環(huán)c、聯(lián)動傳力桿、滑動裝置、承壓桿、變形鉆牙、樁尖、鉆土收集環(huán)、排土塑料管和復合鉆頭；塑料套管內(nèi)部設置等高的鉆桿，鉆桿表面全長設置螺旋葉片，鉆桿內(nèi)部設置輸砼管，輸砼管上部為漿液輸送端，輸砼管下部設有出砼口；鉆桿底端為可收縮可擴張的復合鉆頭，復合鉆頭底部為樁尖，樁尖四周環(huán)向設置變形鉆牙，變形鉆牙為圓弧狀結(jié)構(gòu)，每一個變形鉆牙上部均設置一根承壓桿及滑動裝置，同一組的變形鉆牙、承壓桿和滑動裝置之間的連接點均設置轉(zhuǎn)動軸；鉆桿內(nèi)部四周環(huán)向布置聯(lián)動傳力桿，聯(lián)動傳力桿通過聯(lián)動固定環(huán)a、聯(lián)動固定環(huán)b和聯(lián)動固定環(huán)c固定，滑動裝置固定連接在聯(lián)動固定環(huán)c上；塑料套管頂部設置鉆土收集環(huán)和排土塑料管，排土塑料管一端連接鉆土收集環(huán)，排土塑料管另一端通向地面的鉆土收集處。

作為優(yōu)選：變形鉆牙下表面與樁尖表面均設置棘齒，當復合鉆頭為張開狀態(tài)時，變形鉆牙與樁尖表面大致成同一平面，形成一個更大的帶棘齒掘削面，復合鉆頭張開狀態(tài)的直徑略大于塑料套管。

作為優(yōu)選：聯(lián)動固定環(huán)a、聯(lián)動固定環(huán)b、聯(lián)動固定環(huán)c和聯(lián)動傳力桿組成聯(lián)動裝置，可以通過樁頂對其進行機械拉推以實現(xiàn)滑動裝置的上下移動。

作為優(yōu)選：螺旋葉片的寬度與塑料套管和鉆桿之間的空隙相匹配，螺旋葉片基本能夠嵌固在塑料套管與鉆桿之間的空隙內(nèi)，起輔助固定作用。