一种桩基及桩基的加固方法与流程

1.本发明涉及建筑桩基技术领域，具体涉及一种桩基及桩基的加固方法。


背景技术：

2.桩基由桩和连接桩顶的桩承台组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础，简称桩基；若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基；建筑桩基通常为低承台桩基础；高层建筑中，桩基础应用广泛。
3.现有的桩基中的桩需要用打桩机将桩嵌入土壤内部，由于桩不可控制下降方向，容易错位，且打桩机需要长时间将桩打入地下，桩嵌入地下，由于桩表面平滑，且地下土壤分层硬度差异大，桩的嵌合力不足，桩承受力降低。为解决上述问题，现有技术中采取在桩基的外壁上安装螺旋叶片，同时在其底端设置钻头，从而提高桩基的稳定性。但是，桩基打入地下的方向并不可控，同时，由于螺旋叶片的设置，从另一方面也增加了对螺旋叶片的磨损，从而降低对地底形成的张力。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种桩基及桩基的加固方法，解决了现有技术中桩基打入地下时方向不可控且稳定性不好的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
6.本发明公开了一种桩基的加固方法，包括以下步骤：
7.(1)钻孔：在地基上开沟并在沟的内侧壁和底面均设置护壁，在沟的底面圈出桩基的位置，并进行钻孔；或，直接在沟的底部、桩基的位置上进行钻孔，并在沟的内侧壁和底面均设置护壁，在沟底部的护壁上开设与钻孔完成后的基坑对应的孔；
8.(2)桩基安放：将基坑内的渣石进行清理，在基坑内放入桩基，并使桩基上外桩的顶面与沟底面的护壁表面齐平，桩基上的内桩套设在外桩内，并伸出外桩的顶面，内桩与外桩相通；
9.(3)铺设钢筋网：在沟内铺设钢筋网，内桩伸出钢筋网外，位于外桩和内桩之间间隙处上方的钢筋网部分弯折伸进该间隙处；
10.(4)灌浆：通过内桩向外桩灌浆并对内桩进行灌浆，直至浆料漫出内桩的顶部并流进沟内，并覆盖钢筋网，最终完成桩基的加固。
11.优选的，所述外桩上套设有可拆卸的护筒，位于所述护筒内、所述外桩的外壁上设置有螺旋叶片，所述护筒内设置有填充材料。
12.优选的，步骤(2)中，在桩基安放完成后，拆下护筒，并向基坑与外桩之间的间隙处添加土壤加固液。
13.相应的，一种桩基，包括外桩和套设在外桩内的内桩，所述外桩的底部设置有钻头，所述内桩的底部与外桩的内底部之间相离设置，所述内桩内设置有灌浆管路，所述灌浆
管路的出料口分别位于内桩和外桩之间的间隙处和内桩内。
14.优选的，所述内桩的底部设置有数个支撑杆，所述外桩的内底部设置有与支撑杆数量相同的支撑孔，所述支撑杆部分插入支撑孔内；所述外桩的内壁上竖直设置有数个导向槽，所述内桩的外壁上设置有与导向槽对应的导向柱。
15.优选的，所述灌浆管路包括灌浆筒，所述灌浆筒内设置有至少两个灌浆通道，所述灌浆通道和灌浆筒之间灌注有混凝土，所述灌浆筒的底部设置有与灌浆通道相通的管路，其中至少一个所述管路通过内桩的底部伸进外桩和内桩之间的间隙处，其余所述管路的出料口位于所述内桩内。
16.优选的，所述内桩与灌浆筒之间通过活动定位件固定，所述活动定位件包括开设在内桩内壁上且靠近其顶部的环形槽，所述环形槽内设置有环形板，所述环形板的内壁上设置有数个螺杆，每个所述螺杆上套设有螺母，所述螺母远离环形板的一端通过轴承固定在固定板上，所述固定板与灌浆筒的外壁贴合。
17.优选的，所述外桩的侧壁上、靠近所述钻头设置有支撑板，所述外桩外套设有底部开口的护筒，所述护筒的底部设置有数个限位柱，所述支撑板上设置有供限位柱插入的限位孔，位于所述护筒内、所述外桩的外壁上设置有螺旋叶片，所述护筒内设置有填充材料。
18.优选的，所述外桩从护筒的顶部伸出，所述护筒的顶部设置有与外桩固定的定位件，所述定位件包括数个固定在护筒顶部并围绕其中心处的定位板，所述定位板上贯穿设置有伸进外桩侧壁内的定位柱，所述定位柱的另一端设置有挡板，所述挡板和定位板之间的所述定位柱上套设有弹簧，所述护筒上设置有与挡板对应的伸缩挡柱。
19.优选的，将所述外桩插入到基坑内后，在所述外桩的顶面铺设钢筋网，所述内桩伸出钢筋网外，位于外桩和内桩之间间隙处上方的钢筋网部分弯折伸进该间隙处，通过浇筑混凝土在所述外桩的顶部形成桩承台。
20.本发明具备以下有益效果：
21.本发明通过在外桩外设置护筒，在护筒内、外桩的外壁上设置螺旋叶片，并在护筒内设置填充材料。当外桩放入基坑内时，通过添加土壤加固液实现外桩与基坑周围的土壤、砂石以及填充材料凝结为一体，从而最大程度的增加外桩与基坑的稳定性，且外桩不会出现倾斜的情况。同时，在外桩内设置内桩，内桩和外桩的底部连通，并在内桩内设置灌浆管，灌浆管上设置有与外桩相通的管路，通过灌浆管向外桩和内桩内灌浆，以从下至上的方向进行灌浆，能够很好的将外桩和内桩内的空气排出，避免桩内的空气无法很好的排出而部分充斥在浆料内，还需要使用额外的振动器将空气排出使浆料振实。
附图说明
22.图1为本发明桩基结构示意图；
23.图2为图1中a局部放大图；
24.图3为图1中b局部放大图；
25.图4为图1的俯视图；
26.图5为外桩的剖视图；
27.图6为内桩结构示意图；
28.图7为灌浆管路结构示意图；
29.图8为桩基插入地基内且浇筑桩承台后的结构示意图；
30.图9为钢筋网设置在两个桩基上的结构示意图(俯视方向，未浇筑桩承台)；
31.图中：地基1、护壁2、基坑3、外桩4、内桩5、钢筋网6、护筒7、螺旋叶片8、钻头9、支撑杆10、支撑孔11、导向槽12、导向柱13、灌浆筒14、灌浆通道15、管路16、环形槽17、环形板18、螺杆19、螺母20、轴承21、固定板22、支撑板23、限位柱24、限位孔25、定位板26、定位柱27、挡板28、弹簧29、伸缩挡柱30、桩承台31、定位槽32、操作槽33。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.若未特别指明，实施举例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
34.1.参考图1-图7，本发明公开了一种桩基，包括外桩4和套设在外桩4内的内桩5，外桩4的底部设置有钻头9，便于钻头插入基坑3的底部，从而起到稳定外桩的作用，避免外桩在基坑内晃动。内桩5的底部与外桩4的内底部之间相离设置，内桩5内设置有灌浆管路，灌浆管路的出料口分别位于内桩5和外桩4之间的间隙处和内桩5内。需要说明的是：灌浆管路的出料口与内桩和外桩相通，通过灌浆管路可以同时或选择性的向外桩与内桩之间的空腔内灌浆以及向内桩内灌浆(混凝土)，混凝土凝固后，将外桩和内桩固定为一体，同时，灌浆管路与内桩固定在一起。
35.进一步的，为了增加内桩和外桩的强度，在内桩和外桩的侧壁内均设置有钢筋笼，然后通过混凝土或水泥浇筑定型，从而形成外桩和内桩，而灌浆管路可以是金属管加工而成，也可以是由混凝土浇筑而成；采用金属管制成，将其与内桩通过混凝土凝结为一体后，能够有效的增加内桩的强度。
36.进一步的，为了增加伸进外桩内的内桩一端的稳定性，内桩5的底部设置有数个支撑杆10，外桩4的内底部(或钻头的顶部)设置有与支撑杆10数量相同的支撑孔11，支撑杆10部分插入支撑孔11内，即支撑杆10的长度大于支撑孔11的深度，当支撑杆插入到支撑孔内时，能够将内桩的底部与外桩内部之间进行连通。对于支撑杆10的材质优选为钢筋。
37.进一步的，当外桩放入基坑内时，能够准确的使支撑杆10插入到支撑孔11内，在外桩4的内壁上竖直设置有数个导向槽12，内桩5的外壁上设置有与导向槽12对应的导向柱13。本实施例中，导向槽12优选为设置4个，导向柱13的数量根据实际需要进行设置。当外桩和内桩之间的空腔内灌浆时，导向柱13能够起到一定的连接作用，能够提高内桩的强度；同时，也保证内桩稳定在外桩内。因此，本实施例中，导向柱13竖直设置有数个，总共分为4列，其端部均部分伸进与之对应的导向槽12内，使内桩沿着导向槽插入到外桩内，并使支撑杆和支撑孔配合。
38.进一步的，为了实现对内桩以及内桩和外桩之间的空腔进行灌浆，灌浆管路包括灌浆筒14，灌浆筒14优选为金属铜，当然，也可以是由水泥浇筑而成，灌浆筒14内设置有至少两个灌浆通道15，灌浆通道15和灌浆筒14之间灌注有混凝土，灌浆筒14的底部设置有与
灌浆通道15相通的管路16，其中至少一个管路16通过内桩5的底部伸进外桩4和内桩5之间的间隙处，其余管路16的出料口位于内桩5内。需要说明的是：对于灌浆通道15可以是由多个管道组成，将其设置在灌浆筒14内，并通过混凝土固定在灌浆筒14内。当然，也可以是由混凝土浇筑而形成的灌浆通道。
39.参考图7所示，本实施例中灌浆通道15优选为4个，其中两个管路16分别与两个灌浆通道15连通，为了平衡内桩在外桩内的稳定性，避免重力不同发生倾斜或变形，两个管路16对称设置，管路的出口端为朝上弯曲，穿过两个支撑杆10之间，伸进外桩和内桩之间的空腔内，从而向空腔内进料，以从下至上的方向将外桩和内桩之间的空气朝上排出，避免从上方注浆时，桩内的空气无法很好的排出而部分充斥在浆料内，还需要使用额外的振动器将空气排出使浆料振实。而另外两个管路的出料口则位于内桩内，为了节省空间，可不设置管路，直接的灌浆筒14的侧壁上开设出料孔即可。在注浆时，可先选择向内桩和外桩之间的空腔内注浆，也可先选择向内桩内注浆，或者也可以同时注浆，但是同时注浆可能存在内桩底部和外桩内底部所在区域内的空气无法完全排出，所以，优选选择则其一的方式进行注浆。具体根据实际情况进行选择即可，将盛装浆料的设备的出料管直接接入灌浆通道15内即可，可尽量插入到灌浆通道的底部，当外桩和内桩内都填满浆料时，随着出料管从灌浆通道15内拔出使得灌浆通道内灌满浆料，同样以从下至上的方式排出灌浆通道内的空气。
40.进一步的，为了增加内桩和灌浆筒顶部之间的稳定性，避免支撑杆受力较大而变形。在内桩5与灌浆筒14之间通过活动定位件固定，活动定位见设置在靠近内桩顶部的位置，且与灌浆筒和内桩之间可拆卸固定。
41.具体的：活动定位件包括开设在内桩5内壁上且靠近其顶部的环形槽17，环形槽17的顶部贯穿内桩5的顶部，环形槽17内设置有环形板18，环形板18的内壁上设置有数个螺杆19，螺杆19的另一端朝向内桩5的轴心设置，每个螺杆19上套设有螺母20，螺母20远离环形板18的一端通过轴承21固定在固定板22上，固定板22与灌浆筒14的外壁贴合。需要说明的是：环形板18的形状可以是与环形槽17适配的圆环形，也可以是多个与环形槽17适配的弧形板，具体如何设置根据实际情况即可。本实施例优选为呈圆环形，便于对环形板进行拆卸，而固定板22为弧形，其数量与螺杆19相同，螺杆19的长度小于内桩内壁和灌浆筒外壁之间的间隙宽度，从而使螺母能够沿着螺杆进行轴向移动。本实施例中，螺杆、螺母也可以换成相互配合的丝杆、丝母。
42.进一步的，为了便于安装轴承21，可在固定板22朝向环形板的侧壁上设置一个连接块，轴承21嵌入设置在连接块内，即在连接块朝向环形板17的侧壁上开设有凹槽，轴承固定在凹槽内，而螺母20的一端伸进轴承21的内圈固定，而螺杆19的一端伸进丝母内，并与凹槽的侧壁相离设置，即与凹槽具有一定的距离，而该距离即为螺母20在螺杆19上移动的距离。只需通过旋转螺母20，使螺母带着固定板22朝向灌浆筒14运动，直至与灌浆筒的外壁抵紧，从而保证灌浆筒处于内桩的轴心处且不发生倾斜或偏移。在向灌浆通道内灌浆时，也不会使灌浆筒发生倾斜或晃动。当浆料快灌满内桩时，通过旋转螺母将整个活动定位件拆下即可，以便下次再使用。
43.更进一步的，为了增加固定板与灌浆筒之间的稳定性或防滑，可在固定板22的凹面设置若干个橡胶凸起，来增加与灌浆筒外壁之间的摩擦力，在灌浆筒14外壁上与环形板18或环形槽17对应的位置上设置一圈限位槽，使固定板22置于限位槽内，从而增加固定板
和灌浆筒之间的稳定性。
44.进一步的，为了安装护筒，在外桩4的侧壁上、靠近钻头9的位置处设置有支撑板23，外桩4外套设有底部开口的护筒7，护筒7的底部设置有数个限位柱24，支撑板23上设置有供限位柱24插入的限位孔25，从而使护筒的一端能够稳定定位在支撑板上。位于护筒7内、外桩4的外壁上设置有螺旋叶片8，护筒7内设置有填充材料，填充材料填充在螺旋叶片与外桩和护筒内壁之间的间隙处。需要说明的是：护筒7的设置有效的保护了螺旋叶片8，避免其受到损伤，也避免螺旋叶片与基坑内壁之间较大的摩擦力使得外桩不易放入到基坑内；同时，也能够在护筒内放入填充材料。填充材料可以是砂石、过筛后的土壤等。
45.当外桩插入基坑后，则取出护筒7，使护筒内的填充材料位于外桩与基坑之间的间隙处，此时，向该间隙处倒入土壤加固液，使填充材料、螺旋叶片和基坑内壁的土壤或碎石等凝固为一体。而且，随着土壤加固液浸入到基坑内壁的缝隙中，使得周围凝固的范围更大，进而使外桩固定在基坑中的效果更好。土壤加固液为现有技术，主要由脲酶、氯化钙和尿素组成，通过市售购买获得，用量则根据使用说明进行酌情添加即可。
46.进一步的，为了避免将外桩插入基坑的过程中，由于基坑与护筒之间的摩擦力，使得护筒的底部脱离支撑板，即限位柱24脱离支撑板，进而使里面的填充材料漏出。外桩4从护筒7的顶部伸出，护筒7的顶部设置有与外桩4固定的定位件。具体的：定位件包括数个固定在护筒7顶部并围绕其中心处的定位板26，定位板26上贯穿设置有伸进外桩4侧壁内的定位柱27，定位柱27的另一端设置有挡板28，挡板28和定位板26之间的定位柱27上套设有弹簧29，护筒7上设置有与挡板28对应的伸缩挡柱30。需要说明的是：在外桩4的外壁上横向开设有供定位柱27插入的定位槽32，弹簧29的两端分别固定在挡板28和定位板26相对应的侧壁上。
47.当定位柱27插入到定位槽32内时，弹簧29处于自然状态或压缩状态，从而对定位柱27施加一个朝向外桩的作用下，避免定位柱27轻易脱离定位槽32。而为了节省空间，可在定位板26的侧壁上开设只有两个直径的阶梯孔，大直径段朝向挡板28设置，弹簧29的一端固定在阶梯孔内的台阶面上，或者，弹簧直接固定在阶梯孔的台阶面上、且围绕定位柱27设置多个，不用套设在固定柱27上，从而增加施加给定位柱27的作用力。
48.进一步的，伸缩挡柱30优选为伸缩杆，其压缩后的高度小于挡板28距离护筒7顶部的距离。当伸缩挡柱30压缩时，通过挡板28将定位柱27朝向伸缩挡柱方向移动，直至挡板28跨过或越过伸缩挡柱30，此时，定位柱27从定位槽32完全伸出，然后拉伸伸缩挡柱30，使伸缩挡柱与挡板28相抵，避免定位柱伸进定位槽内，最终时间接触护筒与外桩之间的限制，进而将护筒从基坑内抽出。
49.进一步的，将外桩4插入到基坑3内后，在外桩4的顶面铺设钢筋网6，内桩5伸出钢筋网6外，位于外桩4和内桩5之间间隙处上方的钢筋网6部分弯折伸进该间隙处，通过浇筑混凝土在外桩4的顶部形成桩承台31。对于钢筋网的铺设情况可参考图9所示。有多个基桩时，铺设钢筋网能够使桩基和桩基之间的固定性和整体性更好。参考图8所示，内桩的顶部部分伸出外桩的顶部，当浇筑桩承台31时，桩基的整体性以及整体强度更好。
50.2.参考图8-图9，本发明公开了一种桩基的加固方法，包括以下步骤：
51.(1)钻孔：在地基1上开沟并在沟的内侧壁和底面均设置护壁2，在沟的底面圈出桩基的位置，并进行钻孔；或，直接在沟的底部、桩基的位置上进行钻孔，并在沟的内侧壁和底
面均设置护壁2，在沟底部的护壁2上开设与钻孔完成后的基坑3对应的孔；需要说明的是：无论是先安装护壁还是先钻孔，根据具体的施工情况而定。护壁的设置可有效方式周围土壤坍塌或土壤落入到基坑内。
52.(2)桩基安放：将基坑3内的渣石进行清理，在基坑3内放入桩基，并使桩基上外桩4的顶面与沟底面的护壁2表面齐平，桩基上的内桩5套设在外桩4内，并伸出外桩4的顶面，内桩5与外桩4相通。需要说明的是：基坑清理完成后，现在基坑内放入外桩(外桩和护筒固定在一起，填充材料在护筒内)，完后放入内桩，内桩和灌浆筒先固定在一起后，一起放入到外桩内。然后，拆除定位件，解除护筒和外桩之间的固定，将护筒从基坑内取出，当然，为了便于操作定位件，可在沟底部的护壁上、围绕基坑3开设有一圈操作槽33，给定位件即定位柱27操作的空间。随后，向基坑和外桩之间的间隙处添加土壤加固液。
53.(3)铺设钢筋网：在沟内铺设钢筋网6，内桩5伸出钢筋网6外，位于外桩4和内桩5之间间隙处上方的钢筋网6部分弯折伸进该间隙处，具体如图9所示，从而增加相邻桩基之间的连接强度，保证桩基之间桩承台的整体性和强度。
54.(4)灌浆：通过内桩5向外桩4灌浆并对内桩5进行灌浆，直至浆料漫出内桩5的顶部并流进沟内，并覆盖钢筋网6，最终完成桩基的加固。对于灌浆和铺设钢筋网的先后顺序根据实际情况进行设置即可。如，可先向外桩和内桩灌浆后，再在钢筋网上灌浆。或者，先铺设钢筋网，在向外桩和内桩灌浆时，浆料漫出至钢筋网上并完成桩承台31的浇筑。
55.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
56.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。