一种软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统的制作方法

1.本实用新型属于桩基础施工技术领域，特别涉及一种软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统，主要适用于软覆盖层端承嵌岩桩施工，特别适用于超大直径厚软黏土覆盖层的端承嵌岩桩墩的施工。


背景技术：

2.桩基是一项流传很久的建筑结构，在我国建筑历史长河中随处可见它的身影，已经通过长期发展形成了一套完善的体系。在桩基工程中，随着其自身不断发展，不同的桩型有不同的特点来适应不同环境的要求。桩基础根据其在土中受力情况不同，可分为端承桩和摩擦桩。端承桩是穿过软弱土层而达到深层坚实岩层的一种桩，上部结构荷载主要由桩尖阻力来承担；摩擦桩是完全设置在软弱土层一定深度的一种桩，上部结构荷载要由桩尖阻力和桩身侧面与土之间的摩擦力共同来承担。而嵌岩桩作为一种特殊类型的端承型或摩擦端承型的桩，下端嵌入中等风化、微风化或新鲜基岩的桩。其轴向极限承载力标准值，由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成。大直径嵌岩桩具有施工简单、直径较大、入土较深、承载力较高等优点，现如今普遍的适用于建筑行业，例如应用于高层、超高层建筑、桥梁、港工及重型构筑物的基础中，使建筑业有了突飞猛进的发展。
3.传统的桩基施工结构通常采用护筒以及泥浆护壁进行开挖施工。我国幅员辽阔，地质条件复杂。在地质土层由上往下依次是：厚软黏土覆盖层、强风化岩层、中风化岩层、微/未风化岩层的条件下施工，桩基往往较长，并且将产生负摩阻力。在这种情况下施工过程中需要做好防水和防塌孔围护，传统的桩基施工结构无法适用。
4.因此，目前亟需寻求一种结构合理，解决超大直径软覆盖层成孔和传力问题，且承载力好的厚软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统显得十分重要。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统。
6.为此，本实用新型的上述目的通过如下技术方案实现：
7.一种软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统，其特征在于：所述软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统包括自上而下依次布置的多组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体、强风化岩层岩壁支护环墙体以及中风化岩层底扩腔体；
8.所述厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体包括桩顶环梁、传力梁、承载地圈梁、微倾smw工法桩环以及传力立柱，所述微倾smw工法桩环设置在桩孔周围，多组微倾smw工法桩环自上而下嵌套式布置，相邻两组微倾smw工法桩环中处于下方的微倾smw工法桩环的顶部嵌入至处于上方的微倾smw工法桩环的底部；所述桩顶环梁设置在微倾smw工法桩环的顶部，所述承载地圈梁设置在地面处桩顶环梁的外围，所述传力梁连接地面处桩顶环梁和承载地圈梁，所述传力立柱设置在上、下相邻的两个桩顶环梁之间且传力立柱的上、下端分别连接
上、下桩顶环梁；
9.所述强风化岩层岩壁支护环墙体包括锚杆、侧壁挂网以及喷射混凝土层，所述锚杆斜向打入强风化岩层的岩壁，所述锚杆处于桩孔内的一端设置侧壁挂网，所述侧壁挂网外侧设有喷射混凝土层，所述强风化岩层岩壁支护环墙体的顶部设置墙顶环梁。
10.在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：
11.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述桩顶环梁的宽度超出微倾smw工法桩环的顶部厚度。
12.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述桩顶环梁超出微倾smw工法桩环顶部的部分设有预埋钢板，所述预埋钢板用于连接传力立柱。
13.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述传力立柱的两端设有法兰板，所述传力立柱经法兰板、螺栓、桩顶环梁上的预埋钢板与桩顶环梁相固定。
14.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述中风化岩层底扩腔体为圆台，所述中风化岩层底扩腔体布置在桩孔的底部。
15.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述中风化岩层扩腔体内具有贯穿顶部、底部的竖向腔体，所述竖向腔体向中风化岩层扩腔体的侧壁形成不等长炮眼的钻孔。
16.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述钻孔的长度自中风化岩层扩腔体的顶部向下逐渐增加。
17.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述中风化岩层底扩腔体为等腰圆台。
18.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述微倾smw工法桩环由水泥土混合体单元和h型钢组成，所述水泥土混合体单元相互重叠搭接且环绕在桩孔周围，所述水泥土混合体单元底部较顶部稍微外倾，单个水泥土混合体单元内设置一个h型钢。
19.本实用新型提供一种软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统，所述软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统包括厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体、强风化岩层岩壁支护环墙体以及中风化岩层底扩腔体；首先，通过分组施工微倾smw工法桩环、钢筋混凝土桩顶环梁和分区开挖软黏土，在厚软黏土覆盖层形成整体的厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体；然后，在强风化岩层开挖施工形成强风化岩层岩壁支护环墙体；再在中风化岩层中开挖施工形成风化岩层底扩腔体；最后，清理底部虚土，放置钢筋笼和浇灌混凝土成桩。
20.本实用新型特别适用于超大直径厚软黏土覆盖层的端承嵌岩桩墩，直径大于5 m及以上的厚软黏土覆盖层的端承嵌岩桩墩。
21.本实用新型提供一种软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统，具有如下有益效果：
22.1）、与传统技术相比，本实用新型采用多组微倾smw工法桩环 多组钢筋混凝土环梁形成厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体，有效构成桩孔护壁，止水效果好，同时避免成桩后产生负摩阻力。
23.2）、本实用新型采用潜孔锤环形叠钻 中部竖向钻孔爆破 侧壁打设锚杆、侧壁挂网、喷射混凝土形成强风化岩层岩壁支护环墙体，结构合理，施工快捷，有效加强桩孔周围强风化岩层的强度和整体性，防止塌孔。
24.3）、本实用新型采用潜孔锤中部叠钻 侧向不等长钻孔爆破形成中风化岩层底扩腔体，成孔速度快，不影响周边岩体稳定。
25.4）、本实用新型设置地面桩顶环梁、传力梁、承载地圈梁和传力立柱，形成减荷载体系，有效地将厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体等施工荷载转移到地面，减小对各类地层的荷载，防止塌孔，保证施工安全顺利进行。
附图说明
26.图1为本实用新型所提供的软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统的断面示意图；
27.图2为第一组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体的示意图；
28.图3为地面桩顶环梁、传力梁、承载地圈梁的布置示意图；
29.图4为微倾smw工法桩环的俯视图；
30.图5为第一软黏土开挖区的示意图；
31.图6为第二组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体的示意图；
32.图7为传力立柱的安装布置图；
33.图8为传力立柱与桩顶环梁的连接详图；
34.图9为整体的厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体的示意图；
35.图10为强风化岩层岩壁支护环墙体的结构布置图；
36.图11为中风化岩层底扩腔体的施工布置图；
37.图12为桩孔成孔的示意图；
38.图中：1-厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体；2-强风化岩层岩壁支护环墙体；3-中风化岩层底扩腔体；4-微/未风化岩层；5-桩孔；6-桩顶环梁；7-传力梁；8-承载地圈梁；9-微倾smw工法桩环；10-传力立柱；11-锚杆；12-侧壁挂网；13-喷射混凝土层；14-水泥土混合体单元；15-h型钢；16-法兰板；17-预埋钢板；18-螺栓；19-墙顶环梁；20-竖向腔体；21-不等长炮眼；22-钢筋笼；23-混凝土；24-厚软黏土覆盖层；25-强风化岩层；26-中风化岩层；27-第一软黏土开挖区；28-碎石层。
具体实施方式
39.以下结合附图，如图1至图12对本实用新型的技术方案作进一步详细地描述。
40.一种软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统，包括多组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1、强风化岩层岩壁支护环墙体2和中风化岩层底扩腔体3。
41.厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1包括桩顶环梁6、传力梁7、承载地圈梁8、微倾smw工法桩环9和传力立柱10，微倾smw工法桩环9设置在桩孔5周围，桩顶环梁6设置在微倾smw工法桩环9顶部，承载地圈梁8设置在地面处桩顶环梁6的外围，传力梁7连接地面处桩顶环梁6和承载地圈梁8，传力立柱10设置在上、下相邻的两个桩顶环梁6之间；强风化岩层岩壁支护环墙体2包括锚杆11、侧壁挂网12、喷射混凝土层13和墙顶环梁19，锚杆11一端斜向打入强风化岩层25岩壁，锚杆11另一端设置侧壁挂网12，侧壁挂网12外侧设有喷射混凝土层13，墙顶环梁19设置在喷射混凝土层13的顶部。
42.桩顶环梁6宽度超出微倾smw工法桩环9厚度，且超出部位设有预埋钢板17。传力立柱10两端设有法兰板16，通过螺栓18、桩顶环梁6上预埋钢板17与桩顶环梁6紧固连接。
43.中风化岩层底扩腔体3为等腰圆台，设置在桩孔5底部。
44.微倾smw工法桩环9由水泥土混合体单元14和h型钢15组成，水泥土混合体单元14
设置在桩孔5周围，相互重叠搭接且底部稍微外倾，h型钢15设置在水泥土混合体单元14内。
45.上述软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统通过如下方式实现：
46.s1、第一组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体施工
47.s101、围绕桩孔5位置，通过三轴型钻掘搅拌机在现场稍微外倾向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂与厚软黏土覆盖层24土体反复混合搅拌形成水泥土混合体单元14，各水泥土混合体单元14之间采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体单元14未结硬前插入h型钢15，至水泥结硬，形成第一组微倾smw工法桩环9；
48.s102、在第一组微倾smw工法桩环9顶部焊接绑扎钢筋，绑扎环梁钢筋时在底部安装预埋钢板17，然后进行第一组钢筋混凝土桩顶环梁6、传力梁7和承载地圈梁8的浇筑施工，形成第一组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1；
49.s2、开挖第一软黏土开挖区27：选用液压抓斗配合人工，对第一组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1内的软黏土体进行开挖，开挖至距离第一组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1底部一定距离；
50.s3、在第一软黏土开挖区27底部铺填一定厚度的碎石层28，便于施工设备进入桩孔5进行第二组微倾smw工法桩环9和第二组钢筋混凝土桩顶环梁6施工，在绑扎第二组环梁钢筋时，在环梁顶部和底部安装预埋钢板17，浇筑完成后形成第二组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1；
51.s4、开挖第二软黏土开挖区：在开挖前先在上下环梁之间栓接安装多道传力立柱10，然后利用液压抓斗配合人工先将铺填的碎石层28单独开挖并堆放至桩孔5附近，以备下一开挖区底部铺填，再对第二组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1内的软黏土体进行开挖，开挖至距离第二组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1底部一定距离；
52.s5、重复上述步骤，依次形成第三组、第四组、第n组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1，直至厚软黏土覆盖层底部，从而形成整体的厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1；
53.s6、开挖最后一个软黏土开挖区：在开挖前先在上下环梁之间栓接安装多道传力立柱10，然后利用液压抓斗配合人工先将铺填的碎石层28单独开挖并运离，再对最后一组厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1内的软黏土体进行开挖，开挖至强风化岩层25顶部；
54.s7、在强风化岩层25顶部的桩孔5周圈进行潜孔锤环形叠钻施工；环形叠钻施工完成后，在桩孔5中部的强风化岩层25中进行竖向钻孔爆破和强风化岩层碎块挖除施工；
55.s8、在强风化岩层25中的桩孔5侧壁打设锚杆11，然后在锚杆11端部安装侧壁挂网12，再喷射混凝土，形成强风化岩层岩壁支护环墙体2，锚杆11端部超出墙体厚度一定距离，便于后期浇筑端承桩混凝土23时，增强强风化岩层岩壁支护环墙体和桩体的整体性，同时，墙体与厚软黏土覆盖层支挡止水帷幕体1部分重叠，并在墙体顶部施工墙顶环梁19，增强整体性和防水能力；
56.s9、在中风化岩层26顶部的桩孔5周圈，进行潜孔锤中部叠钻施工，钻至微/未风化岩层4顶部，形成一个可以侧向钻孔的竖向腔体20；在竖向腔体20的侧壁上进行钻孔，形成不等长炮眼21，然后进行爆破和中风化岩层碎块挖除，形成中风化岩层底扩腔体3；
57.s10、清理中风化岩层底扩腔体3底部虚土，在桩孔内自上而下放置钢筋笼22和浇灌混凝土23成桩，完成软覆盖层端承嵌岩桩成桩系统的施工作业。
58.上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的优选实施例，而
不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。