CN104234044B - 一种冻结法护孔异形桩成桩方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冻结法护孔异形桩成桩方法，主要包括以下步骤：1)制作预制钢筋混凝土桩尖，桩尖内预埋有钢构件，桩尖顶面直径与异形桩套管直径相同；2)制作异形桩桩模，反拱曲面板和中隔板焊接形成异型桩套管；三角形冻结管与中隔板焊接连接，将圆形冻结管焊接于反拱曲面板反拱曲面中心位置；供液管伸入三角形冻结管与其底部焊接；3)异形桩打桩机就位，将异形桩桩模与预制钢筋混凝土桩尖连接，一同打入地基中；4)向供液管与圆形冻结管内注入液氮，利用液氮蒸发吸热对周围土体进行冻结。本发明桩体截面积小，桩侧表面积大，利用液氮对桩周含水量大、粘性大的土体进行冻结处理，使其凝固成型，减少对于桩身的挤压力，保证桩身质量。

Description

一种冻结法护孔异形桩成桩方法

技术领域

本发明涉及一种成桩方法，特别涉及一种冻结法护孔异形桩成桩方法。

背景技术

传统的灌注桩多为圆形截面桩。圆形桩施工方便，适应性强，质量稳定，得到了广泛的应用。但圆形桩混凝土用量大，性价比不高，近年来新兴了异形截面桩，如Y形截面桩、X形截面桩、H形截面桩等。异形桩与传统的圆形桩相比，相同的混凝土用量下具有更大的桩周长，因而产生更大的侧摩阻力，大大提高了桩基承载力，节省了混凝土用料，适应了桩基发展的需求。

目前的异形截面桩一般为沉管灌注桩。利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有桩尖或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土体中，然后放入钢筋笼，灌注混凝土并拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。这种异形截面沉管灌注桩存在的问题是施工质量不易控制，拔管过程容易造成桩身缩颈，或者根本无法形成设计的异形截面；而且在土体挤压作用下先期浇注好的桩易受到挤土效应而产生倾斜断裂甚至错位，这些问题使得异形桩的发展受到严重阻碍。

为了解决上述问题，亟需发明一种能够保证截面形状，施工中不易产生缩颈的成桩方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种对桩周土体进行改善，减小对于桩身的挤压力，保证桩身质量的冻结法护孔异形桩成桩方法。

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种冻结法护孔异形桩成桩方法，包括以下步骤：

1)制作预制钢筋混凝土桩尖；预制钢筋混凝土桩尖预埋有钢构件，预制钢筋混凝土桩尖顶面设置有混凝土凸榫，用于连接固定异形桩套管；

2)施工前准备，根据设计图纸，处理施工场地，测定桩基轴线及标高，根据轴线放出桩位线；

3)制作异形桩桩模，反拱曲面板和中隔板相焊接围成异形桩套管，异形桩套管直径与预制钢筋混凝土桩尖顶面直径相同；焊接制作三角形冻结管，并将三角形冻结管与中隔板焊接，同时将圆形冻结管焊接于反拱曲面板反拱曲面中心位置；将供液管伸入三角形冻结管并与其底部焊接，供液管底端封闭，管身上设置有若干排液孔；

4)异形桩打桩机就位，进行打桩试验后，对准桩位保证垂直稳定，将预制钢筋混凝土桩尖放置桩基轴线处，通过预制钢筋混凝土桩尖内预埋钢构件和凸榫之间空隙固定反拱曲面板，异形桩桩模与预制钢筋混凝土桩尖相连接，然后一同打入地基中；

5)利用加压泵向圆形冻结管以及供液管内注入液氮，注入圆形冻结管内的液氮通过挥发吸热，对反拱曲面处的土体进行冻结；注入供液管内的液氮通过供液管管身上设置的排液孔流出，液氮挥发吸热，通过三角形冻结管与供液管之间的空隙挥发；

6)待供液管注入液氮后，液氮在三角形冻结管内挥发吸热，使三角形冻结管管壁保持低温状态，从而使桩周土体冻结，提高了土体的承载力，防止塌孔；

7)待桩周土体冻结完成后，向异形桩桩模内吊装钢筋笼，并浇筑混凝土，采用边振动边拔管的方式，形成Y形或X形桩；

8)将打桩机移至下一桩位，重复上述步骤进行桩基打设；

9)浇筑钢筋混凝土桩帽，在桩顶支设模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土形成现浇桩帽。

作为优选：步骤1)中所述的预制钢筋混凝土桩尖为异形桩尖，横断面呈X形或Y形。

作为优选：步骤3)中所述的反拱曲面板采用冷轧板冷弯而成，中隔板采用低温钢，两者焊接形成异形桩套管。

作为优选：步骤3)中所述的三角形冻结管由三块矩形不锈钢板焊接合围而成。

作为优选：步骤3)中所述的供液管和圆形冻结管均采用无缝不锈钢管。

作为优选：步骤5)中所述的灌注液氮，根据圆形冻结管以及供液管的长度及直径，确定所需灌注的液氮量，液氮灌满即可，冻结时间为20h～22h。

作为优选：步骤3)中所述的供液管8管身等间距开设有排液孔。

作为优选：步骤7)中所述的钢筋笼采用热轧带肋钢筋绑扎而成，钢筋笼横截面呈X形或Y形。

本发明的有益效果是：

(1)本发明设置有预制钢筋混凝土桩尖，预制钢筋混凝土桩尖预埋有钢构件及凸榫，能有效固定连接异形桩桩模，确保异形桩入土端受力平衡。

(2)本发明设置有三角形冻结管和供液管，供液管能将液氮均匀输送至三角形冻结管内，利用液氮吸热蒸发的特性，对桩周含水量大、粘性大的土体进行冻结，减少对异形桩桩身的挤压力。

(3)供液管插入三角形冻结管后，确保供液管与三角形冻结管之间形成出气孔，确保三角形冻结管内压力不会突然增大，对异形桩桩模产生破坏。

(4)本发明设置有中隔板，中隔板采用低温钢与异形桩套管焊接而成，低温钢在极冷环境下仍能正常工作；设置中隔板避免了桩管疲劳破坏。

附图说明

图1是本发明成桩方法的施工流程图；

图2是本发明冻结法护孔异形桩结构图；

图3是本发明冻结法护孔异形桩结构局部剖面图；

图4是本发明冻结法护孔异形桩结构的平面图；

图5是本发明预制钢筋混凝土桩尖的剖面图。

附图标记说明：预制钢筋混凝土桩尖1，凸榫2，反拱曲面板3，三角形冻结管4，圆形冻结管5，中隔板6，排气孔7，供液管8，钢构件9，排液孔10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。

图1是本发明冻结法护孔异形桩成桩方法施工流程图；图2是本发明冻结法护孔异形桩的结构图；图3是本发明冻结法护孔异形桩的剖面图。

预制钢筋混凝土桩尖1为钢筋混凝土结构；预制钢筋混凝土桩尖1呈Y形，顶面呈Y形，与Y形钢沉管相契合，预制钢筋混凝土桩尖1下部制有劈尖，预制钢筋混凝土桩尖1高度为250mm，采用强度等级为C30的混凝土浇筑而成，浇筑要求预制钢筋混凝土桩尖1表面平整密实，不得有大面积的蜂窝、麻面和缺边掉角现象；预制钢筋混凝土桩尖1浇筑过程中预埋有钢构件9，预制钢筋混凝土桩尖1顶部设置有凸榫2。

异形桩套管断面呈Y形，断面形状为三段反拱曲面连接而成，外包圆半径为300mm，开弧间距为200mm，反拱曲面弧度为60°，采用Q235B，20mm厚冷轧钢板焊接而成。

异形桩套管端部设置有中隔板6，中隔板6采用板厚20mm的低温钢，与反拱曲面板3焊接；中隔板6外侧设置有三角形冻结管4，三角形冻结管4由三块矩形不锈钢板焊接合围而成，三角形冻结管4和中隔板6焊接。

预制钢筋混凝土桩尖1设置有预埋的钢构件9和凸榫2高出预制钢筋混凝土桩尖1顶面50mm，形成插槽，异形桩套管反拱曲面板3插入插槽，与预制钢筋混凝土桩尖1完成连接，利用振动打桩机将预制钢筋混凝土桩尖1和异形桩套管打入地下。

供液管8采用无缝不锈钢管，供液管8底端进行焊接封闭；利用电钻对供液管8管身进行开孔，形成排液孔10，管身排液孔10需设置均匀。将供液管8伸入三角形冻结管4，利用加压泵向供液管8内注入液氮，液氮通过排液孔10进入三角形冻结管4，通过液氮蒸发吸热降低三角形冻结管4温度，从对桩身周围土体进行固结。

桩周土体固结完毕后拔出供液管8，向异形桩套管内浇筑混凝土，混凝土强度等级为C30；混凝土浇筑时，需用振动棒沿全桩长振捣均匀。

冻结法护孔异形桩结构的施工过程包括：

1)制作预制钢筋混凝土桩尖1，预制钢筋混凝土桩尖1顶呈Y形与异形桩套契合。预制钢筋混凝土桩尖1预埋有钢构件9，预制钢筋混凝土桩尖1顶面设置有混凝土凸榫2，用于连接固定反拱曲面板3；

3)施工前准备，根据设计图纸，处理施工场地，测定桩基轴线及标高，根据轴线放出桩位线；

3)制作异形桩桩模，反拱曲面板3和中隔板6相焊接围成异形桩套管，异形桩套管直径与预制钢筋混凝土桩尖1顶面直径相同；焊接制作三角形冻结管4，并将三角形冻结管4与中隔板6焊接，同时将圆形冻结管5焊接于反拱曲面板3反拱曲面中心位置；将供液管8伸入三角形冻结管4并与其底部焊接，供液管8底端封闭，管身上设置有若干排液孔10；

4)异形桩打桩机就位，进行打桩试验后，对准桩位保证垂直稳定，将预制钢筋混凝土桩尖1放置桩基轴线处，异形桩桩模与预制钢筋混凝土桩尖1连接完成后，一同打入地基中；

5)安装供液管8，将供液管8伸入三角形冻结管4中，利用加压泵通过供液管8向三角形冻结管4能注入液氮，液氮通过供液管管身上设置的排液孔10流出，液氮蒸发吸热，通过三角形冻结管4与供液管8之间的排气孔7；

6)待供液管8注入液氮后，液氮在三角形冻结管内蒸发吸热，使三角形冻结管4管壁保持低温状态，从而使桩周土体冻结，提高了土体的承载力；

7)待桩周土体固结完成后，拔出供液管8，向异形桩桩模内吊装钢筋笼，并浇筑混凝土，采用边振动边拔管的方式，形成Y形或X形桩；

8)将打桩机移至下一桩位，重复上述步骤进行桩基打设；

9)浇筑钢筋混凝土桩帽，在桩顶支设模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土形成现浇桩帽。

Claims (8)

1.一种冻结法护孔异形桩成桩方法，其特征在于包括以下步骤：

1)制作预制钢筋混凝土桩尖(1)；预制钢筋混凝土桩尖(1)预埋有钢构件(9)，预制钢筋混凝土桩尖(1)顶面设置有混凝土凸榫(2)，用于连接固定异形桩套管；

2)施工前准备，根据设计图纸，处理施工场地，测定桩基轴线及标高，根据轴线放出桩位线；

3)制作异形桩桩模，反拱曲面板(3)和中隔板(6)相焊接围成异形桩套管，异形桩套管直径与预制钢筋混凝土桩尖(1)顶面直径相同；焊接制作三角形冻结管(4)，并将三角形冻结管(4)与中隔板(6)焊接，同时将圆形冻结管(5)焊接于反拱曲面板(3)反拱曲面中心位置；将供液管(8)伸入三角形冻结管(4)并与其底部焊接，供液管(8)底端封闭，管身上设置有若干排液孔(10)；

4)异形桩打桩机就位，进行打桩试验后，对准桩位保证垂直稳定，将预制钢筋混凝土桩尖(1)放置桩基轴线处，通过预制钢筋混凝土桩尖(1)内预埋的钢构件(9)和凸榫(2)之间空隙固定反拱曲面板(3)，异形桩桩模与预制钢筋混凝土桩尖(1)相连接，然后一同打入地基中；

5)利用加压泵向圆形冻结管(5)以及供液管(8)内注入液氮，注入圆形冻结管(5)内的液氮通过挥发吸热，对反拱曲面处的土体进行冻结；注入供液管(8)内的液氮通过供液管(8)管身上设置的排液孔(10)流出，液氮挥发吸热，通过三角形冻结管(4)与供液管(8)之间的空隙挥发；

6)待供液管(8)注入液氮后，液氮在三角形冻结管(4)内挥发吸热，使三角形冻结管(4)管壁保持低温状态，从而使桩周土体冻结，提高了土体的承载力，防止塌孔；

7)待桩周土体冻结完成后，向异形桩桩模内吊装钢筋笼，并浇筑混凝土，采用边振动边拔管的方式，形成Y形或X形桩；

8)将打桩机移至下一桩位，重复上述步骤进行桩基打设；

9)浇筑钢筋混凝土桩帽，在桩顶支设模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土形成现浇桩帽。

2.根据权利要求1所述的冻结法护孔异形桩成桩方法，其特征在于：步骤1)中所述的预制钢筋混凝土桩尖(1)为异形桩尖，横断面呈X形或Y形。

3.根据权利要求1所述的冻结法护孔异形桩成桩方法，其特征在于：步骤3)中所述的反拱曲面板(3)采用冷轧板冷弯而成，中隔板(6)采用低温钢，两者焊接形成异形桩套管。

4.根据权利要求1所述的冻结法护孔异形桩成桩方法，其特征在于：步骤3)中所述的三角形冻结管(4)由三块矩形不锈钢板焊接合围而成。

5.根据权利要求1所述的冻结法护孔异形桩成桩方法，其特征在于：步骤3)中所述的供液管(8)和圆形冻结管(5)均采用无缝不锈钢管。

6.根据权利要求1所述的冻结法护孔异形桩成桩方法，其特征在于：步骤5)中所述的液氮，根据圆形冻结管以及供液管的长度及直径，确定所需灌注的液氮量，液氮灌满即可，冻结时间为20h～22h。

7.根据权利要求1所述的冻结法护孔异形桩成桩方法，其特征在于：步骤3)中所述的供液管(8)管身等间距开设有排液孔(10)。

8.根据权利要求1所述的冻结法护孔异形桩成桩方法，其特征在于：步骤7)中所述的钢筋笼采用热轧带肋钢筋绑扎而成，钢筋笼横截面呈X形或Y形。