一种预制空心桩扩展桩的制作方法

本技术属于建筑桩领域，具体的涉及一种预制空心桩扩展桩。

背景技术：

1、在建筑桩基础中，高强度混凝土预制桩占有率越来越高，其施工方法主要有两种：一个是通过静压或锤击沉桩，成基桩承担建筑物荷载；另一个是与水泥土桩组合施工成复合桩，复合桩的芯桩为高强度混凝土预制桩，复合桩的外桩为水泥土桩，形成内刚外柔的组合桩。静压或锤击沉桩，属于完全挤土，挤土负效应大，很容易造成桩斜、浮桩等质量缺欠，特别是较软质地基土的工程，需要桩长较长，造成桩基础成本过高，同时，对于较硬质岩土层又很难穿过进行施工；复合桩虽然有效地解决了在较软质地基土里桩长过长的问题，但得需要对地基土进行整体加固处理，通常采取旋喷水泥浆搅拌成水泥土，再植入混凝土预制桩的方法，造成大量水泥土的外溢，一是污染环境，二是浪费材料，所成的复合桩是以侧摩阻为主的端承摩擦桩，桩的承载能力不是很好，成本高，工效低。

技术实现思路

1、为了充分发挥高强度混凝土预制桩的低碳、桩身强度高的优点，提高所成桩基础的承载能力，降低桩基础成本，降低挤土负效应的不良影响，本实用新型提出一种预制空心桩扩展桩，通过改变整体桩型结构和桩土间结合作用方式，实现桩基础的更节能、更环保、质量更高、适应地质条件更广。

2、为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种预制空心桩扩展桩，包括预制空心桩，预制空心桩外表面设有底部加固段持力层和至少一个扩大体；所述预制空心桩外表面除底部加固段持力层和扩大体外，桩身外表面不设有混凝土层。

3、进一步的，上述的一种预制空心桩扩展桩，所述扩大体包括径向外轮廓为螺纹状的混凝土环状体和混凝土-土混合层，所述混凝土环状体围绕在预制空心桩的外表面上且与预制空心桩固成一体结构，所述混凝土-土混合层包裹混凝土环状体，并与之固成一体结构；预制空心桩的内孔腔里全部或部分灌注混凝土；所述底部加固段持力层设置在预制空心桩的底部，其横向截面大于预制空心桩外表面横向截面，预制空心桩底部进入加固段持力层(30)一定深度，或穿透加固段持力层厚度。

4、进一步的，上述的一种预制空心桩扩展桩，设有至少二个扩大体，扩大体设置在预制空心桩桩身的任意位置上，相邻两个扩大体之间通过预制空心桩连成一体。

5、进一步的，上述的一种预制空心桩扩展桩，底部加固段持力层的外径大于预制空心桩的外径或外缘对角线尺寸，其竖向高度不小于1～5倍预制空心桩的外径或外缘对角线尺寸。

6、进一步的，上述的一种预制空心桩扩展桩，加固段持力层将预制空心桩的底部包裹；预制空心桩底端进入加固段持力层的深度为0.5～2倍预制空心桩的外径或外缘对角线尺寸。

7、进一步的，上述的一种预制空心桩扩展桩，所述预制空心桩底端设有倒锥体型空心桩尖，并与预制空心桩底端定位设置。

8、进一步的，上述的一种预制空心桩扩展桩，所述预制空心桩是混凝土预制桩、钢件预制桩、钢管混凝土预制桩、可再生可降解原材料生产的预制桩、仿生低碳建材生产的预制桩、工业矿渣用作建材生产的预制桩中的任意一种，其横截面外形为空心圆形或空心多边形。

9、本实用新型的有益效果是：

10、1、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，与桩周土间作用好，承载能力高。扩展桩中的扩大体侧阻高、并有新的端阻产生，同时，扩展桩的底部持力层得到挤密加强处理，形成高强度的持力层混合物段，加强后的底部持力层有效作用面积大于预制空心桩横截面积，从而有效地提高了扩展桩的端承载能力；预制空心桩未被扩大体包围部分的桩周土也是挤密状态，也有利于扩展桩承载力的提高，扩展桩的抗压和抗拔能力都得到提高。

11、2、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，在预制空心桩的外表面设置不连续的高强度扩大体，改变了传统的预制桩与桩周土间的作用方式。传统的预制桩，在桩身侧阻力上，预制桩与桩周土间的作用表现为桩-土间的摩擦阻力，而本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，在桩身阻力上，扩大体与桩周土间成螺纹配合状结合，是扩大体内部的环状体通过扩大体外围的混合层与桩周土结合，为扩大体的外侧面与桩周土间作用力主要表现为桩周土的剪切应力提供了有力支撑，这种结合作用方式要大于桩-土间的摩擦阻力，同时扩大体产生新的端阻力。

12、3、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，挤土负效应小。扩展桩属于部分挤土桩，施工时，通过预制空心桩的内孔腔利用螺旋钻具将部分岩土排放到地表面，降低了沉预制空心桩时桩周土的水平位移量，从而减小了挤土负效应。

13、4、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，适应地质条件广。对于硬夹层如硬塑黏性土、密实砂层、碎石土等静压或锤击无法施工的地层，通过挤土扩径钻头的扩径体，在沉预制空心桩的同时，先将硬夹层扩径，其外径略小于预制空心桩的外径，在保证桩身表面与硬夹层土间侧摩阻力的前提下，实现顺利沉桩。

14、5、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，桩身强度可提高。静压或锤击预制桩和水泥土复合桩的设计值不大于预制桩的桩身强度，扩展桩中预制空心桩的内孔腔在施工时是能够压灌混凝土的，是施工工法本身具有的一体化施工功能，压灌好的预制空心桩变成了实心桩，基桩的桩身强度得到增强，有利于桩周土承载潜能的充分发挥，实现单桩承载力的提高，更节能。

15、6、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，下沉预制空心桩省力，扩大体形成质量好。施工时，预制空心桩底配置倒锥体型空心桩尖，有助于沉桩时桩周土的水平移动，降低沉桩竖向压力，特别是贯穿扩大体的沉桩，外锥体型的桩尖，有效地控制了扩大体中混凝土的位移方向，有利于进一步挤扩桩周土，形成较大直径的扩大体，为成桩后的扩大体具有高承载能力提供支撑。

16、7、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，扩大体在桩身的位置可根据桩周土性质及承载力要求进行设计和施工，能实现桩身不同位置的扩大体，有利于优化桩基础设计，实现节能低碳。

17、8、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，施工中提升螺旋钻具压灌的混凝土为微膨胀混凝土，在桩端和扩大体形成预压力，有利于扩展桩承载力的提高，预制空心桩内孔腔灌注微膨胀混凝土，增加了预制空心桩与内孔腔灌注体的结合强度，桩身强度得到提高。

18、9、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，底部持力层的加固采用超流态混凝土，形成混凝土与土的混合物持力层，其强度高、整体稳定性好、施工设备简单、便于操作等，都优于有水泥浆参与的加固；加固后底部持力层的整体强度和整体稳定性也高于夯扩桩底部的球形载体，夯扩桩的球形载体从外向里依次为影响土体、挤密土体、水泥砂拌合物，影响土体、挤密土体及水泥砂拌合物间结合力小，整体强度低，特别是影响土体、挤密土体随着施工应力的释放及地下水的影响会逐渐降低对桩的支承能力，水泥砂拌合物是干性物，没有水的掺和及搅拌，强度低，分散性大，导致由影响土体、挤密土体、水泥砂拌合物构成的夯扩桩球形载体整体稳定性不好，长效性差，容易造成建筑物的后期沉降过大。

19、10、本实用新型提供的预制空心桩扩展桩，底部持力层的土质通常是由未扰动的土层和施工扰动的虚土构成，对于桩底端进入硬质岩土持力层一定深度的扩展桩，桩底端进入持力层的深度，采用先钻头扩径，然后提钻压灌混凝土，复挤密钻进，再提钻压灌混凝土，最后沉预制空心桩至桩底设计标高。通过钻头扩径实现桩底端可进入硬质岩土持力层的设计深度，再通过提钻压灌搅拌、复挤密钻进搅拌、再提钻压灌搅拌，清除了钻头扩径时产生的虚土对桩端承载力的不良影响，同时保持了原始硬质岩土持力层支承强度，节约了成本，也解决了硬质岩土层静压沉桩难的问题。