本發(fā)明涉及基礎領域，具體涉及一種樁頭可回收的抗浮錨桿施工裝置，以及一種在軟弱夾層外擴的高壓旋噴抗浮樁及其施工方法。

背景技術：

1、抗浮錨桿主要用于解決建筑物在高水位作用下出現(xiàn)上浮的問題。抗浮錨桿將錨固段深入至地下的穩(wěn)定地層，利用錨固段的摩擦力與周圍地層的相互作用來抵抗建筑物因地下水作用而產(chǎn)生的上浮力，從而保持建筑物的穩(wěn)定?？垢″^桿的錨固段與地層之間的摩擦力與錨固段的粗糙度、長度、直徑，以及地層土體的物理性質(zhì)密切相關。

2、授權公告號為cn?208685601?u的專利公開了一種復合擴徑抗浮鋼錨桿，包括水泥土層和柱狀錨桿，錨桿外壁固定有若干向外延伸的連接筋，連接筋沿錨桿軸線方向設置，水泥土層包括柱體和變徑體，變徑體的直徑大于柱體的直徑，變徑體沿柱體的軸線方向與柱體一體相連。一方面，該專利通過水泥土層的變徑施工，土層重量壓在變徑體上，充分發(fā)揮錨桿和土層的強度，提高了復合擴徑抗浮鋼錨桿的抗拔力；另一方面，該專利在錨桿上設置若干連接筋，連接筋從錨桿的表面伸出并嵌入水泥土層中，增大錨桿與水泥土層的連接強度，提高兩者的整體性，從而提高抗浮效果。

3、對于上述專利，連接筋固定設置于錨桿的外壁，連接筋遠離錨桿的一端不能超出樁孔的范圍，也即是連接筋并不能嵌入變徑體內(nèi)，否則錨桿就不能插入樁孔。由于連接筋較短，無法有效起到增大錨桿與水泥土層的連接強度的作用。連接筋還會影響錨桿的下插施工，造成錨桿彎曲以及不能下插到預定位置的問題。此外，柱體和變徑體均采用高壓旋噴樁機施工，柱體和變徑體自身的強度不高，難以有效提高錨桿的可承受的抗拔力。

4、高水位條件下的軟弱砂層由于其結構松散和承載能力弱，常常成為工程建設中的難題。這類土層的不穩(wěn)定性直接影響到地基的承載力和結構的安全性，特別是在地下水位較高的環(huán)境中，土層不僅承載能力不足，還可能受到地下水浮力的作用，導致建筑物或結構物的上浮，從而引發(fā)安全問題。目前，針對高水位條件下的軟弱砂層的處理，普遍采用高壓旋噴和抗浮錨桿兩種技術。高壓旋噴技術通過高壓噴射漿液與土層混合，形成加固的樁體，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性?？垢″^桿技術則通過在土層中設置錨桿，并利用粘結材料將錨桿與土層牢固結合，以此來抵抗地下水的浮力。目前，施工現(xiàn)場通常采取高壓旋噴和抗浮錨桿技術分開施工，需要先進行高壓旋噴作業(yè)，待土層加固后再安裝抗浮錨桿。兩個步驟的施工需要交替進行，這個過程往往需要較長的等待時間，且需要較多的設備及人力投入。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明首先提供一種樁頭可回收的抗浮錨桿施工裝置，目的是提升抗浮錨桿可承受的抗拔力，提高抗浮樁的成樁質(zhì)量。

2、本發(fā)明采用的技術方案是：樁頭可回收的抗浮錨桿施工裝置，包括樁頭組件、護筒和抗浮組件，樁頭組件包括樁頭和操作桿，樁頭的下段呈圓錐形、上段呈圓柱形，并且圓錐的底面與圓柱的底面直徑相等并重合，樁頭的上段設有外螺紋，樁頭的上段的頂面中心處固定連接操作桿，并且操作桿的中心線與樁頭的中心線重合；護筒為圓筒，護筒的下端設有與樁頭的外螺紋適配的內(nèi)螺紋，并且護筒的內(nèi)徑不小于樁頭的上段的直徑；抗浮組件包括抗浮鋼筋、定位環(huán)和翻轉嵌入組件，抗浮鋼筋至少一根，各根抗浮鋼筋均固定于定位環(huán)，定位環(huán)包括外環(huán)，定位環(huán)至少兩個并間隔布置，定位環(huán)的外環(huán)在與抗浮鋼筋垂直的截面上的投影的直徑與護筒的內(nèi)徑適配；抗浮鋼筋的外周還固定有至少一個翻轉嵌入組件，翻轉嵌入組件包括固定鋼筋和活動鋼筋，固定鋼筋的一端固定連接于抗浮鋼筋，并且固定鋼筋與抗浮鋼筋相互垂直，固定鋼筋的另一端與活動鋼筋可轉動連接，活動鋼筋既可轉動至活動鋼筋完全位于各個定位環(huán)的外環(huán)對應的圓柱體范圍內(nèi)，也可以轉動至活動鋼筋部分位于各個定位環(huán)的外環(huán)對應的圓柱體范圍外，固定鋼筋及其兩端的抗浮鋼筋和活動鋼筋位于同一平面，設定抗浮鋼筋的中心線豎直，并且抗浮鋼筋插入樁孔底部的一端朝下，活動鋼筋繞固定鋼筋的轉動范圍位于固定鋼筋對應的水平面的上方。

3、為了確保樁頭組件的強度，進一步的是：樁頭為金屬材質(zhì)，或者樁頭包括金屬外殼以及金屬外殼內(nèi)部的鋼筋混凝土。

4、定位環(huán)起到將各根抗浮鋼筋固定為一個整體的作用，抗浮組件放入護筒后，定位環(huán)起到保持抗浮鋼筋沿護筒的中心線布置的作用。具體的：定位環(huán)在與抗浮鋼筋垂直的平面設有外環(huán)、中環(huán)和內(nèi)環(huán)，外環(huán)、中環(huán)和內(nèi)環(huán)均呈圓環(huán)形并且圓心重合，外環(huán)的外徑不大于護筒的內(nèi)徑，外環(huán)和中環(huán)之間通過至少一根連接桿相連，中環(huán)和內(nèi)環(huán)之間通過至少一根連接桿相連，各根抗浮鋼筋固定于中環(huán)和內(nèi)環(huán)之間。

5、翻轉嵌入組件的活動鋼筋在樁孔內(nèi)向外、向下翻轉展開后，可以插入樁孔范圍之外地層中，進而嵌入樁孔范圍之外的旋噴固結體中。具體的：固定鋼筋遠離抗浮鋼筋的一端設有第一連接座，第一連接座設有既與固定鋼筋垂直、又與抗浮鋼筋垂直的軸孔，活動鋼筋的一端設有第二連接座，第二連接座設有轉軸，轉軸穿設于軸孔內(nèi)，第一連接座或第二連接座還設有限制固定鋼筋與活動鋼筋形成最大夾角和最小夾角的限位擋板。第一連接座的軸孔最好偏心布置，第二連接座偏心連接于第一連接座，當護筒的下端與翻轉嵌入組件的位置對應時，下壓或錘擊護筒的上端，翻轉嵌入組件的活動鋼筋自然翻轉展開并保持展開狀態(tài)。

6、為了便于翻轉嵌入組件的活動鋼筋在外力作用下向外、向下翻轉展開，并插入樁孔范圍之外地層中，進一步的是：固定鋼筋與活動鋼筋形成最大夾角為平角，固定鋼筋與活動鋼筋形成最小夾角為直角或鈍角。

7、為了使翻轉嵌入組件的活動鋼筋在沒有護筒的限制后可以自動展開，進一步的是：翻轉嵌入組件的固定鋼筋與活動鋼筋之間設有使活動鋼筋可以自動展開的彈性件。具體的：彈性件可以為拉簧、彈簧、扭簧或彈性片。

8、抗浮鋼筋外側還可以固定設置始終位于樁孔范圍內(nèi)的固定嵌入組件，固定嵌入組件最終嵌入灌注固結體，且不會進入旋噴固結體。進一步的是：抗浮鋼筋的外側還固有至少一個固定嵌入組件，固定嵌入組件位于各個定位環(huán)的外環(huán)對應的圓柱體范圍內(nèi)。為了便于固定嵌入組件的安裝并確保固定嵌入組件的穩(wěn)固，具體的：固定嵌入組件包括固定筒以及固定于固定筒外壁的至少一根鋼筋段，抗浮鋼筋穿于固定筒內(nèi)并焊接固定，鋼筋段與抗浮鋼筋垂直，或者鋼筋段遠離抗浮鋼筋的一端向上傾斜并與抗浮鋼筋形成銳角。

9、本發(fā)明還提供一種軟弱夾層外擴型高壓旋噴抗浮樁，目的同樣是提高抗浮鋼筋可承受的抗拔力，提高抗浮樁的成樁質(zhì)量。軟弱夾層外擴型高壓旋噴抗浮樁，樁孔豎向布置并貫穿上部的堅硬地層進入下部的軟弱地層，樁孔內(nèi)為灌注固結體，樁孔外為旋噴固結體，灌注固結體為向樁孔放入上述任一“樁頭可回收的抗浮錨桿施工裝置”中的抗浮組件、填充骨料并灌注漿液形成的固結體，旋噴固結體為向樁孔孔壁高壓旋噴漿液形成的固結體，灌注固結體和旋噴固結體為一個整體，并且翻轉嵌入組件的活動鋼筋展開并嵌入軟弱地層對應的旋噴固結體。

10、為了提高抗浮鋼筋的抗浮性，進一步的是：抗浮鋼筋的外側還固有至少一個固定嵌入組件，固定嵌入組件嵌入堅硬地層對應的灌注固結體。

11、為了提高抗浮鋼筋的抗浮性，進一步的是：樁孔還貫穿軟弱地層并抵達或進入軟弱地層下方的良好地層，軟弱地層為砂層，良好地層為卵石層或基巖層。

12、本發(fā)明樁頭可回收的抗浮錨桿施工裝置與軟弱夾層外擴型高壓旋噴抗浮樁的有益效果是：樁頭和護筒螺紋連接后，通過下壓或錘擊護筒的上端，可以將樁頭組件和護筒下插至預定深度，并確保下插到樁孔內(nèi)的預定位置。轉動操作桿，樁頭同步轉動，樁頭與護筒脫開，可將樁頭從護筒內(nèi)取出，實現(xiàn)對樁頭組件的回收，回收的樁頭組件可以重復利用。護筒位于樁孔內(nèi)時，將抗浮組件吊入于護筒內(nèi)，定位環(huán)可以起到保持抗浮鋼筋沿護筒的中心線布置的作用，使抗浮鋼筋位于樁孔的中心線附近。抗浮組件吊入護筒內(nèi)時，活動鋼筋轉動至活動鋼筋完全位于各個定位環(huán)的外環(huán)對應的圓柱體范圍內(nèi)，翻轉嵌入組件完全不影響抗浮組件吊入護筒的施工。護筒從樁孔拔出后，護筒也可以回收并重復利用，并且翻轉嵌入組件的活動鋼筋翻轉展開并插入樁孔范圍之外地層中，最終嵌入樁孔范圍之外的旋噴固結體中，翻轉嵌入組件的固定鋼筋最終嵌入灌注固結體。灌注固結體與旋噴固結體凝固為一個整體，顯著提高了抗浮樁的樁徑和承載力，提高了抗浮鋼筋可承受的抗拔力。本發(fā)明提高了抗浮樁的成樁質(zhì)量，提升了抗浮鋼筋的可承受的抗拔力。

13、本發(fā)明還提供一種軟弱夾層外擴型高壓旋噴抗浮樁施工方法，該施工方法既是上述第一個主題“樁頭可回收的抗浮錨桿施工裝置”的使用方法，也是上述第二個主題“軟弱夾層外擴型高壓旋噴抗浮樁”的施工方法，目的同樣是提升抗浮錨桿可承受的抗拔力，提高抗浮樁的成樁質(zhì)量。

14、軟弱夾層外擴型高壓旋噴抗浮樁施工方法，在上部為堅硬地層、下部為軟弱地層的高水位地層施工抗浮樁，包括下述步驟：

15、s1、確定樁孔的位置并施工形成樁孔，樁孔自上而下貫穿堅硬地層并進入軟弱地層。堅硬地層一般為卵石層，軟弱地層一般為砂層或者其他可以通過高壓旋噴處理的地層。為了提高抗浮鋼筋的抗浮性，樁孔最好貫穿軟弱地層并抵達或進入軟弱地層下方的良好地層，良好地層為卵石層或基巖層。

16、s2、在樁孔內(nèi)自下而上進行高壓旋噴作業(yè)。

17、s3、將上述任一“樁頭可回收的抗浮錨桿施工裝置”中的樁頭組件和護筒進行組裝，使樁頭螺紋連接于護筒的下端，在高壓旋噴的漿液凝固前，通過下壓或錘擊護筒上端的方式將樁頭組件和護筒插入樁孔。

18、s4、轉動操作桿使樁頭與護筒脫開，并將樁頭組件從護筒內(nèi)部取出。

19、s5、將注漿管臨時固定于上述任一“樁頭可回收的抗浮錨桿施工裝置”中的抗浮組件中，再將抗浮組件吊裝至護筒內(nèi)，抗浮鋼筋位于軟弱地層的節(jié)段設有翻轉嵌入組件。

20、為了進一步提高抗浮樁的成樁質(zhì)量，進一步的是：抗浮鋼筋位于樁孔內(nèi)的節(jié)段間隔布置翻轉嵌入組件；或者，抗浮鋼筋位于軟弱地層的節(jié)段設有至少一個翻轉嵌入組件，抗浮鋼筋位于其他地層的節(jié)段固定有至少一個固定嵌入組件，固定嵌入組件位于各個定位環(huán)的外環(huán)對應的圓柱體范圍內(nèi)。

21、為了確?？垢′摻钤谑┕て陂g始終沿護筒的中心線布置，也為了便于安裝注漿管，進一步的是：定位環(huán)在與抗浮鋼筋垂直的平面設有外環(huán)、中環(huán)和內(nèi)環(huán)，外環(huán)、中環(huán)和內(nèi)環(huán)均呈圓環(huán)形并且圓心重合，外環(huán)的外徑不大于護筒的內(nèi)徑，外環(huán)和中環(huán)之間通過至少一根連接桿相連，中環(huán)和內(nèi)環(huán)之間通過至少一根連接桿相連，各根抗浮鋼筋固定于中環(huán)和內(nèi)環(huán)之間，注漿管沿抗浮鋼筋布置并卡于各個固定環(huán)的內(nèi)環(huán)中，注漿管的出漿端位于抗浮鋼筋的下端。

22、s6、向護筒內(nèi)填入骨料并上提護筒，采用分層填入骨料和逐步上提護筒的方式，直至將護筒從樁孔內(nèi)拔出并且樁孔內(nèi)填滿骨料，并控制翻轉嵌入組件的活動鋼筋翻轉展開并插入樁孔之外的軟弱地層。

23、下面提供幾種控制翻轉嵌入組件的活動鋼筋翻轉展開并插入樁孔之外的軟弱地層的方式。具體的：步驟s5中，當護筒的下端與翻轉嵌入組件的位置對應時，通過下壓或錘擊護筒上端的方式使翻轉嵌入組件的活動鋼筋翻轉展開并插入樁孔之外的軟弱地層；或者，當護筒的下端超過位置最高的翻轉嵌入組件后，通過上提抗浮鋼筋的方式使各個翻轉嵌入組件的活動鋼筋翻轉展開并插入樁孔之外的軟弱地層；或者翻轉嵌入組件的固定鋼筋與活動鋼筋之間還可以設置使活動鋼筋可以自動展開的彈性件，活動鋼筋在護筒上提期間自動展開。

24、為了提高骨料的密實性，并促進骨料向樁孔外的軟弱地層擴散，進一步的是：步驟s5中的骨料為直徑為0.5～2.0cm的豆石，分層填入豆石后，還進行振搗。

25、s7、通過注漿管向樁孔內(nèi)灌注漿液并養(yǎng)護，樁孔內(nèi)形成灌注固結體，樁孔外形成旋噴固結體，灌注固結體和旋噴固結體凝固為一個整體。

26、本發(fā)明軟弱夾層外擴型高壓旋噴抗浮樁施工方法的有益效果是：高壓旋噴作業(yè)后，立即進行抗浮錨桿施工，通過將高壓旋噴技術與抗浮錨桿技術結合，避免后期抗浮錨桿重復引孔施工造成設備及人力的浪費，還節(jié)約了工期?！皹额^可回收的抗浮錨桿施工裝置”中的樁頭組件和護筒組裝后插入樁孔，通過下壓或錘擊護筒的上端，可以將樁頭組件和護筒下插至預定深度，并確保樁頭下插到樁孔內(nèi)的預定位置，并且樁頭組件和護筒可以回收并重復利用。翻轉嵌入組件的活動鋼筋既可轉動至活動鋼筋完全位于各個定位環(huán)的外環(huán)對應的圓柱體范圍內(nèi)，抗浮組件吊裝至護筒內(nèi)時，活動鋼筋處于該未展開的狀態(tài)，翻轉嵌入組件不影響抗浮組件的吊裝施工，可以保證抗浮鋼筋下插至樁孔底部。向護筒內(nèi)填入骨料，骨料不僅填滿樁孔，還會向軟弱地層擴散，使軟弱地層對應的旋噴固結體的強度更高。無論是分層填入骨料和逐步上提護筒，還是對骨料進行振搗，都擠壓填入的骨料，提高樁孔內(nèi)的骨料的密實度，并促進骨料向軟弱地層擴散。下壓或錘擊護筒上端的方式使翻轉嵌入組件的活動鋼筋翻轉展開時，護筒下端還會擠壓填入的骨料，提高樁孔內(nèi)的骨料的密實度，并促進骨料向軟弱地層擴散。護筒從樁孔取出后，翻轉嵌入組件的活動鋼筋自動或者在外力作用下向外、向下翻轉展開，活動鋼筋插入樁孔范圍之外的軟弱地層中，并最終嵌入軟弱地層對應的旋噴固結體內(nèi)，實現(xiàn)抗浮樁在軟弱夾層的外擴。灌注固結體和旋噴固結體凝固為一個整體，有效增大了抗浮樁位于軟弱地層內(nèi)的樁徑和強度，本發(fā)明提高了抗浮樁的成樁質(zhì)量，提升了抗浮鋼筋的可承受的抗拔力。