本发明涉及一种钻孔挤压加筋支盘桩，包括预制桩尖、等截面桩体和支盘体，等截面桩体由纵向主筋和螺旋箍筋组成，预制桩尖位于等截面桩体的端部，支盘体位于等截面桩体的外壁，且支盘体包括支盘上斜筋和支盘下斜筋，支盘上斜筋和支盘下斜筋呈一定角度连接。本发明解决了在支盘体中布筋的问题，通过弹性膜保证了钻孔壁及支盘扩孔壁的形状和稳定，并解决混凝土夹泥等质量问题，弹性膜的拔出与混凝土浇筑交替进行，避免弹性膜留存对桩侧摩阻力的不利影响。本发明属于桩基工程领域，适用于挤扩支盘灌注桩的施工，在常规方法受限的软土、砂土等地层中亦有较好的适用性，取得较好的技术经济效益。
1.一种钻孔挤压加筋支盘桩的施工方法，所述的钻孔挤压加筋支盘桩包括预制桩尖、等截面桩体和支盘体，所述的等截面桩体由纵向主筋和螺旋箍筋组成，所述的预制桩尖位于等截面桩体的端部，所述的支盘体位于等截面桩体的外壁，且所述的支盘体包括支盘上斜筋和支盘下斜筋，所述的支盘上斜筋和支盘下斜筋呈一定角度连接；所述的预制桩尖上设有预埋外螺纹连接钢管，预制桩尖上在纵向主筋的相应位置设有预埋连接筋，所述的预埋连接筋位于预埋外螺纹连接钢管的外侧；所述的支盘上斜筋通过滑移铰接件与纵向主筋连接，所述的支盘下斜筋通过铰接件与纵向主筋连接，所述的支盘上斜筋和支盘下斜筋通过铰接件连接；所述的滑移铰接件和铰接件均包括圆形连接件凹槽块和连接件凸起块，所述的圆形连接件凹槽块和连接件凸起块组合形成自由旋转结构；所述滑移铰接件的连接件凹槽块表面焊有滑移钢管；所述支盘下斜筋的上端通过铰接件与支盘上斜筋相连，支盘下斜筋的下部焊接在连接限位卡上，并通过弹簧与弹簧定位连接件相连；其特征在于包括以下步骤：（1）钻孔：孔口部位设置钢护筒，采用泥浆护壁或干作业成孔；
（2）挤压扩孔：采用挤扩支盘机在地层中相对硬土层处按照设计要求挤扩形成支盘扩孔壁，并记录实际支盘位置；
（3）制作预制桩尖：绑扎钢筋骨架以及设置预埋外螺纹连接钢管、预埋连接筋，并支模浇筑混凝土而形成；
（4）制作桩体钢筋笼：按照设计对纵向主筋和螺旋箍筋进行下料加工，然后焊接形成钢筋笼；
（5）弹性膜按压结构制作及预安装：弹性膜按压结构由弹性膜压块、压杆和上部压块制作而成，弹性膜压块设在预制桩尖上的凹槽内，弹性膜压块上部与压杆连接，压杆上部连接上部压块，弹性膜按压结构中间形成有圆孔，将下部带有混凝土灌注管靴和压顶凸起的混凝土灌注管插入弹性膜按压结构中间的圆孔内，并与预制桩尖上的预埋外螺纹连接钢管预连接；
（6）桩体钢筋笼与预制桩尖连接：将钢筋笼下端纵向主筋与预制桩尖上的预埋连接筋通过直螺纹套筒相连；
（7）安装支盘斜筋：根据步骤（2）记录的实际支盘挤扩位置，将纵向主筋的相应位置与铰接件和滑移铰接件的连接件凸起块表面相焊接，支盘下斜筋与铰接件的连接件凹槽块表面相焊接，支盘上斜筋穿过滑移铰接件上焊接的滑移钢管，支盘下斜筋和支盘上斜筋通过铰接件相连；
（8）安装弹簧及张拉锁定：将环形弹簧定位连接件贯入混凝土灌注管，弹簧一端连接弹簧定位连接件，另一端张拉后与连接限位卡相连，连接限位卡焊接于支盘下斜筋上，并通过弹簧约束结构临时进行弹簧张拉锁定；弹簧约束结构由弹簧约束筋、弹簧约束杆、弹簧约束环和提升杆组成，所述弹簧约束筋卡入连接限位卡对应的预留孔洞内，弹簧约束杆一端与弹簧约束筋连接，另一端与弹簧约束环连接，提升杆与弹簧约束环连接，所述弹簧约束环卡入弹簧定位连接件对应的预留孔洞内；
（9）安装弹性膜：在钢筋笼外设置一道弹性膜，弹性膜下端置于预制桩尖上的凹槽内，旋紧混凝土灌注管，使其上的压顶凸起压住弹性膜按压结构，进而将弹性膜固定于预制桩尖上；
（10）下放钢筋笼并注水扩展弹性膜：将制作好的钢筋笼整体在钻孔内下放到位，并注入清水，在水压作用下弹性膜扩展紧贴钻孔壁和支盘扩孔壁；
（11）支盘斜筋扩展到位：将弹簧约束结构上的提升杆拉出，弹簧随之收缩，使支盘下斜筋和支盘上斜筋旋转及滑移，扩展至支盘体内；
（12）灌注混凝土并同步提升弹性膜：通过混凝土灌注管水下灌注混凝土，当混凝土灌注高度达一定值后，旋转混凝土灌注管使之与预制桩尖相脱离，同时弹性膜下部亦脱离预制桩尖，上拔弹性膜，并交替灌注混凝土，保持弹性膜在混凝土面以下3m。
2.根据权利要求1所述的钻孔挤压加筋支盘桩的施工方法，其特征在于：所述纵向主筋的底部通过直螺纹套筒与预埋连接筋连接。
一种钻孔挤压加筋支盘桩及施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种钻孔挤压加筋支盘桩及施工方法，属于桩基工程领域，适用于挤扩支盘灌注桩的施工，特别适用于软土地基中含有较硬砂土层、粘性土层条件下的桩机施工。
背景技术
[0002] 挤扩支盘灌注桩是在多级钻扩桩技术的基础上发展而来的一种桩型，采用一种专用液压支盘挤扩设备与现有桩工机械设备配套使用，在桩孔内的合适土层，进行加压挤扩形成“支”或“盘”，同时也把周围土体挤密压实，部分改善地基土的物理特征、力学指标，有效地挖掘地基潜力，增加单桩的端承面积，将原来只有一个端承点的端承摩擦桩改变为多个端承点的摩擦端承桩，从而改变桩的承载机理，使基桩承载力大幅度增加。
[0003] 常规方法施工的挤扩支盘桩由于挤扩体中没有任何筋材，在桩基受力过程中，支盘体承受较大的剪切力，而素混凝土的抗剪能力较弱，容易造成支盘体混凝土破坏而使支盘的设置失去意义，同时，由于孔壁不稳定，特别是支盘扩孔壁处碎屑容易塌落，在浇筑时混入混凝土中，进一步削弱混凝土的强度。
[0004] 因此，对于挤扩支盘灌注桩，保证挤扩支盘的形状、提高混凝土在支盘中的充盈性、以及提高支盘体的抗剪强度，是本发明所要解决的关键技术问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于针对现有挤扩支盘灌注桩在施工中存在的问题，提供了一种钻孔挤压加筋支盘桩及其施工方法，该方法通过在支盘体中设置扩展支盘斜筋加强支盘体的抗剪强度，同时采取弹性膜将岩土碎屑、泥浆等与混凝土相隔离，确保支盘体形状，提高混凝土灌注质量和强度。
[0006] 为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
[0007] 一种钻孔挤压加筋支盘桩，包括预制桩尖、等截面桩体和支盘体，所述的等截面桩体由纵向主筋和螺旋箍筋组成，所述的预制桩尖位于等截面桩体的端部，所述的支盘体位于等截面桩体的外壁，且所述的支盘体包括支盘上斜筋和支盘下斜筋，所述的支盘上斜筋和支盘下斜筋呈一定角度连接。
[0008] 所述的预制桩尖上设有预埋外螺纹连接钢管，所述的预埋外螺纹连接钢管在纵向主筋的相应位置设有预埋连接筋，所述的预埋连接筋位于预埋外螺纹连接钢管的外侧。
[0009] 所述纵向主筋的底部通过直螺纹套筒与预埋连接筋连接。
[0010] 所述的支盘上斜筋通过滑移铰接件与纵向主筋连接，所述的支盘下斜筋通过铰接件与纵向主筋连接，所述的支盘上斜筋和支盘下斜筋通过铰接件连接。
[0011] 所述的滑移铰接件和铰接件均包括圆形连接件凹槽块和连接件凸起块，所述的圆形连接件凹槽块和连接件凸起块组合形成自由旋转结构。
[0012] 所述滑移铰接件的连接件凹槽块表面焊有滑移钢管。
[0013] 所述支盘下斜筋的上端通过铰接件与支盘上斜筋相连，支盘下斜筋的下部焊接在连接限位卡上，并通过弹簧与弹簧定位连接件相连。
[0014] 一种钻孔挤压加筋支盘桩的施工方法，包括以下步骤：
[0015] （1）钻孔：孔口部位设置钢护筒，采用泥浆护壁或干作业成孔；
[0016] （2）挤压扩孔：采用挤扩支盘机在地层中相对硬土层处按照设计要求挤扩形成支盘扩孔壁，并记录实际支盘位置；
[0017] （3）制作预制桩尖：绑扎钢筋骨架以及设置预埋外螺纹连接钢管、预埋连接筋，并支模浇筑混凝土而形成；
[0018] （4）制作桩体钢筋笼：按照设计对纵向主筋和螺旋箍筋进行下料加工，然后焊接形成钢筋笼；
[0019] （5）弹性膜按压结构制作及预安装：弹性膜按压结构由弹性膜压块、压杆和上部压块制作而成，将下部带有混凝土灌注管靴和压顶凸起的混凝土灌注管插入弹性膜按压结构中间的圆孔内，并与预制桩尖上的预埋外螺纹连接钢管预连接；
[0020] （6）桩体钢筋笼与预制桩尖连接：将钢筋笼下端纵向主筋与预制桩尖上的预埋连接筋通过直螺纹套筒相连；
[0021] （7）安装支盘斜筋：根据步骤（2）记录的实际支盘挤扩位置，纵向主筋的相应位置与铰接件和滑移铰接件的连接件凸起块表面相焊接，支盘下斜筋与铰接件的连接件凹槽块表面相焊接，支盘上斜筋穿过滑移铰接件上焊接的滑移钢管，支盘下斜筋和支盘上斜筋通过铰接件相连；
[0022] （8）安装弹簧及张拉锁定：将环形弹簧定位连接件贯入混凝土灌注管，弹簧一端连接弹簧定位连接件，另一端张拉后与连接限位卡相连，连接限位卡焊接于支盘下斜筋上，并通过弹簧约束结构临时进行弹簧张拉锁定。
[0023] （9）安装弹性膜：在钢筋笼外设置一道弹性膜，弹性膜下端置于预制桩尖上的凹槽内，旋紧混凝土灌注管，使其上的压顶凸起压住弹性膜按压结构，进而将弹性膜固定于预制桩尖上；
[0024] （10）下放钢筋笼并注水扩展弹性膜：将制作好的钢筋笼整体在钻孔内下放到位，并注入清水，在水压作用下弹性膜扩展紧贴钻孔壁和支盘扩孔壁；
[0025] （11）支盘斜筋扩展到位：将弹簧约束结构上的提升杆拉出，弹簧随之收缩，使支盘下斜筋和支盘上斜筋旋转及滑移，扩展至支盘体内；
[0026] （12）灌注混凝土并同步提升弹性膜：通过混凝土灌注管水下灌注混凝土，当混凝土灌注高度达一定值后，旋转混凝土灌注管使之与预制桩尖相脱离，同时弹性膜下部亦脱离预制桩尖，上拔弹性膜，并交替灌注混凝土，保持弹性膜在混凝土面以下3m。
[0027] 所述步骤（8）中的弹簧约束结构由弹簧约束筋、弹簧约束杆、弹簧约束环和提升杆组成，所述弹簧约束筋卡入连接限位卡对应的预留孔洞内，所述弹簧约束环卡入弹簧定位连接件对应的预留孔洞内。
[0028] 本发明钻孔挤压加筋支盘桩及其施工方法的有益效果如下：
[0029] 1、通过弹簧、弹簧约束结构、铰接装置控制支盘斜筋的扩展，解决了在支盘体中布筋的问题，提高了支盘体的抗剪强度；
[0030] 2、通过弹性膜按压装置将弹性膜固定于预制桩尖上，在钢筋笼沉放过程中注水保证钻孔壁及支盘扩孔壁的形状和稳定，并隔离孔内泥水；
[0031] 3、通过旋转混凝土灌注管使其脱离预制桩尖，并且弹性膜随着按压装置与预制桩尖相分离而可以在混凝土灌注一定高度后拔出，避免弹性膜留存对桩侧摩阻力的不利影响，有效提高桩基承载力。
附图说明
[0032] 图1是钻孔挤压加筋支盘桩结构示意图；
[0033] 图2是支盘斜筋初始状态图；
[0034] 图3是支盘斜筋扩展状态图；
[0035] 图4是预制桩尖及弹性膜按压装置连接图；
[0036] 图5是弹性膜按压装置俯视图；
[0037] 图6是支盘斜筋初始状态下的弹簧连接及张拉锁定图；
[0038] 图7是弹簧约束结构图；
[0039] 图8是支盘斜筋扩展状态下的弹簧收缩连接图；
[0040] 图9是铰接件结构图；
[0041] 图10是滑移铰接件结构图。
[0042] 图中：1-地表硬壳层，2-淤泥质软弱土层，3-硬土层，4-预制桩尖，5-预埋连接筋，6-直螺纹套筒，7-支盘体，8-等截面桩体，9-钢护筒，10-纵向主筋，11-螺旋箍筋，12-混凝土灌注管，13-支盘上斜筋，14-支盘下斜筋，15-弹簧，16-预埋外螺纹连接钢管，17-压顶凸起，
18-弹性膜，19-压杆，20-混凝土灌注管靴，21-弹性膜压块，22-凹槽，23-上部压块，24-弹簧定位连接件，25-连接限位卡，26-滑移铰接件，27-铰接件，28-弹簧约束筋，29-弹簧约束杆，
30-连接件凹槽块，31-连接件凸起块，32-滑移钢管，33-钻孔壁，34-支盘扩孔壁，35-弹簧约束环，36-提升杆。
具体实施方式
[0043] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0044] 本发明实施方式中弹性膜制作、钢筋笼绑扎、钻进成孔、支盘挤扩等施工技术要求不再赘述，重点阐述本发明的实施方式，下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明，该说明并不局限于以下实施例。
[0045] 如图1-10所示，本发明钻孔挤压加筋支盘桩包括预制桩尖4、等截面桩体8、支盘体7、纵向主筋10、螺旋箍筋11、支盘上斜筋13、支盘下斜筋14等。
[0046] 钻孔挤压加筋支盘桩直径1000mm，长20m，地层从上往下依次是3m厚的硬壳层1、10m厚的软弱土层2、8m厚可塑-硬塑状粉质粘土层3。硬壳层中设1个支盘体7，粉质粘土层中设置3个支盘体7，支盘体最大直径2000mm，第一个支盘体中心距地表2m，后三个支盘体间距
2m。
[0047] 预制桩尖4直径1050mm，中心部位设有直径150mm、厚度8mm的预埋外螺纹连接钢管16，预埋连接筋5采用Ф22的HRB335螺纹钢筋，外螺纹连接钢管16和预埋连接筋5的预埋深度满足相应的锚固要求，凹槽22的深度为50mm、宽度为100mm。
[0048] 纵向主筋10采用24根Ф22的HRB335螺纹钢，箍筋采用Ф12@200的HPB235光圆钢筋，底部通过直螺纹套筒6与预埋连接筋5连接。
[0049] 每个支盘体7采用12根支盘上斜筋13和12根支盘下斜筋14，支盘斜筋均由Ф20的HRB335、长度1200mm的螺纹钢制作，与纵向主筋10分别通过滑移铰接件26和铰接件27连接，支盘上斜筋13和支盘下斜筋14通过铰接件27连接，滑移铰接件26和铰接件27的直径50mm、厚度30mm，滑移铰接件26的连接件凹槽块30表面焊接的滑移钢管32直径28mm、厚度4mm。
[0050] 支盘下斜筋14上端通过铰接件27与支盘上斜筋13相连，下部焊于连接限位卡25上，并通过弹簧15与弹簧定位连接件24相连。
[0051] 本发明钻孔挤压加筋支盘桩的施工过程如下：
[0052] （1）钻孔：孔口部位设置钢护筒9，采用泥浆护壁或干作业成孔；
[0053] （2）挤压扩孔：采用挤扩支盘机在地层中相对硬土层处按照设计要求挤扩形成支盘扩孔壁34，并记录实际支盘位置；
[0054] （3）制作预制桩尖4：绑扎钢筋骨架以及设置预埋外螺纹连接钢管16、预埋连接筋5，并支模浇筑混凝土而形成；
[0055] （4）制作桩体钢筋笼：按照设计对纵向主筋10和螺旋箍筋11进行下料加工，然后焊接形成钢筋笼；
[0056] （5）弹性膜按压结构制作及预安装：弹性膜按压结构由弹性膜压块21、压杆19、上部压块23等制作而成，将下部带有混凝土灌注管靴20和压顶凸起17的混凝土灌注管12插入弹性膜按压结构中间的圆孔内，并与预制桩尖4上的预埋外螺纹连接钢管16预连接；
[0057] （6）桩体钢筋笼与预制桩尖4连接：将钢筋笼下端纵向主筋10与预制桩尖4上的预埋连接筋5通过直螺纹套筒6相连；
[0058] （7）安装支盘斜筋：根据步骤二记录的实际支盘挤扩位置，纵向主筋10的相应位置与铰接件27和滑移铰接件26的连接件凸起块31表面相焊接，支盘下斜筋14与铰接件27的连接件凹槽块30表面相焊接，支盘上斜筋13穿过滑移铰接件26上焊接的滑移钢管32，支盘下斜筋14和支盘上斜筋13通过铰接件27相连；
[0059] （8）安装弹簧15及张拉锁定：将环形弹簧定位连接件24贯入混凝土灌注管12，弹簧15一端连接弹簧定位连接件24，另一端张拉后与连接限位卡25相连，连接限位卡25焊接于支盘下斜筋14上，并通过弹簧约束结构临时进行弹簧张拉锁定。
[0060] （9）安装弹性膜18：在钢筋笼外设置一道弹性膜18，弹性膜18下端置于预制桩尖4上的凹槽22内，旋紧混凝土灌注管12，使其上的压顶凸起17压住弹性膜按压结构，进而将弹性膜18固定于预制桩尖4上；
[0061] （10）下放钢筋笼并注水扩展弹性膜18：将制作好的钢筋笼整体在钻孔内下放到位，并注入清水，在水压作用下弹性膜18扩展紧贴钻孔壁33和支盘扩孔壁34；
[0062] （11）支盘斜筋扩展到位：将弹簧约束结构上的提升杆36拉出，弹簧15随之收缩，使支盘下斜筋14和支盘上斜筋13旋转及滑移，扩展至支盘体内；
[0063] （12）灌注混凝土并同步提升弹性膜18：通过混凝土灌注管12水下灌注混凝土，当混凝土灌注高度达一定值后，旋转混凝土灌注管12使之与预制桩尖4相脱离，同时弹性膜18下部亦脱离预制桩尖4，上拔弹性膜18，并交替灌注混凝土，保持弹性膜18在混凝土面以下3m。
[0064] 本发明采用弹簧15、弹簧约束结构、铰接装置控制支盘斜筋的扩展，解决了在支盘体7中布筋的问题，通过弹性膜18保证了钻孔壁33及支盘扩孔壁34的形状和稳定，并解决混凝土夹泥等质量问题，弹性膜18的拔出与混凝土浇筑交替进行，避免弹性膜18留存对桩侧摩阻力的不利影响。
[0065] 本发明属于桩基工程领域，适用于挤扩支盘灌注桩的施工，在常规方法受限的软土、砂土等地层中亦有较好的适用性，取得较好的技术经济效益。
[0066] 上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
