CN104563101B - 一种作为主体结构立柱的复合桩结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种作为主体结构立柱的复合桩结构及其施工方法，包括带牛腿的预制桩，预制桩为分节式，预制桩的桩底带有桩头，预制桩的桩顶带有牛腿，预制桩中心设有通孔，通孔内设有钢筋笼，预制桩的中心通孔内填筑注浆材料，后期作为主体结构立柱使用，分节预制桩地下部分被注浆材料包裹，分节预制桩壁内设有预应力管道，预应力管道内设有预应力筋，所述预制桩壁上设有注浆孔，连通预制桩中心的通孔。有益效果为：省去了泥浆护壁等工艺流程，使施工周期缩短；可以作为主体结构的受力构件，不需要重新建造承重构件，节约成本。成桩质量好；此种复合桩可以有效避免施工过程中钻孔灌注桩出现的塌孔、缩径、断桩、夹层等问题，成桩质量有保证。

Description

一种作为主体结构立柱的复合桩结构及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种带牛腿的分节预制桩与灌注桩组合的复合桩结构及其施工方法。

背景技术

随着地下工程的不断发展，暗挖逆作法以其施工工期短、围护结构受力合理、施工受天气影响小等特点在我国得到了越来越多的应用。在暗挖逆作法中采用支护结构与主体结构相结合具有利于保护环境、节约社会资源、缩短建设周期等诸多优点，是进行可持续发展的城市地下空间开发和建设节约型社会的有效技术手段，也是近年来迅速发展和应用的新型支护形式。

在竖向支撑系统中主体结构与支护结构相结合一般采用钻孔灌注桩内插钢格构柱或型钢的方式来实现。但是一般钻孔灌注桩存在以下问题：1、钻孔过程中会出现孔壁坍塌现象；2、由于施工质量问题桩身容易出现断桩、夹层现象；3、因施工不当引起钻孔出现缩径现象；4、钻孔内环境复杂，桩身质量不易保证，容易出现蜂窝、空洞现象。5、护壁泥浆会污染周围环境；6、施工周期长，施工工艺复杂；7、不能作为主体结构的主要受力构件。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种带牛腿的分节预制桩与灌注桩组合的复合桩结构，该复合桩结构避免了一般灌注桩经常出现的塌孔、缩径等问题，并且可以与水平预制梁通过牛腿可靠连接，作为主体结构的立柱使用，具有环境友好、节约材料、连接可靠、承载大力等优点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种作为主体结构立柱的复合桩结构，包括带牛腿的预制桩，所述预制桩为分节式，所述预制桩的桩底带有桩头，预制桩的桩顶带有牛腿，所述预制桩中心设有通孔，所述通孔内设有钢筋笼，所述预制桩的中心通孔内填筑注浆材料，所述分节预制桩地下部分被注浆材料包裹，所述分节预制桩壁内设有预应力管道，所述预应力管道内设有预应力筋。

所述预制桩内壁设有不规则突起，加强预制管桩与注浆体的连接。

所述预制桩分节处设有水平预制梁。

所述水平预制梁上包裹有钢套箍，所述钢套箍与预制桩的外壁通过高强螺栓紧固连接，所述钢套箍与预制桩的牛腿之间也通过高强螺栓紧固连接。所述水平预制梁与预制桩的内壁通过高强螺栓连接。

所述预应力筋张拉之后固定于预制桩的外侧壁上。

所述预制桩的牛腿处设有钢套筒，所述钢套筒贴合在预制桩的通孔壁上并延伸出来包裹着预制桩的牛腿。

所述预制桩的桩底端设有钢套箍，所述钢套箍包裹着预制桩底部的内壁和外壁。

所述预制桩的节与节之间通过钢套筒固定连接，所述钢套筒与钢套箍之间焊接在一起。

所述预制桩壁上设有注浆孔，连通预制桩中心的通孔。

所述预制桩的截面形状为外方内圆形或圆环形。

工厂预制带牛腿的预制桩的时候，预制桩的内膜采用充气内膜，内膜上有不规则突起，等预制桩的混凝土结构达到强度以后，将内膜拆掉，预制桩内壁上就形成了不规则的突起，加强预制管桩与注浆体的连接。

首先将预制桩按设计要求压入地下，其次在预制桩内吊装钢筋笼，浇筑混凝土，形成复合桩结构。另外每节预制桩顶部均带有牛腿，便于主体结构的梁板与复合桩的连接，实现复合桩作为主体结构主要受力构件的可能。

一种作为主体结构立柱的复合桩结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：钻引导孔，孔径小于预制桩的外壁尺寸；

步骤2：将带牛腿的预制桩压入引导孔内；

步骤3：在预制桩内插入钢筋笼，保证钢筋笼的定位；

步骤4：采用注浆管注浆，并维持一定注浆压力，保证预制桩外侧注浆效果，形成复合桩结构；

步骤5：按设计要求开挖土方至设计标高，穿入预应力筋，并按设计要求张拉预应力筋，张拉完成之后将预应力筋固定于复合桩的外侧壁上；

步骤6：在复合桩地面上牛腿处安装水平预制梁。

本发明的有益效果为：

1.节约资金；省去了泥浆护壁等工艺流程，使施工周期缩短；可以作为主体结构的受力构件，不需要重新建造承重构件，节约成本。

2.成桩质量好；此种复合桩可以有效避免施工过程中钻孔灌注桩出现的塌孔、缩径、断桩、夹层等问题，成桩质量有保证。

3.复合桩与梁板连接可靠；通过在预制桩上预制牛腿，保证了主体结构的水平预制梁与复合桩结构的可靠连接，可有效承载梁板传来的荷载。

4.承载力大；与一般管桩相比，在管桩内吊装钢筋笼并浇筑混凝土，使管桩抗水平荷载的能力显著提高，并且其单桩承载能力也大幅提高。

5.环境友好；避免了护壁泥浆对周围环境的污染。

附图说明

图1为本发明复合桩的施工流程图；

图2(a)-图2(f)为本发明的复合桩施工步序图；其中图2(a)为引导孔完成后的剖面示意图；图2(b)为预制桩压入或打入后的剖面示意图；图2(c)为推下桩头、插入钢筋笼的剖面示意图；图2(d)为注浆完成、钻孔填充后的剖面示意图；图2(e)为开挖至设计标高，预应力筋张拉完成后的剖面示意图；图2(f)为安装完成水平预制梁的示意图；

图3为预制桩的放大示意图；

图4为图2(b)中1处的局部放大图；

图5为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时图2(f)中2处的局部放大图；

图6为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时水平预制梁的俯视图；

图7为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时水平预制梁的主视图；

图8为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时图3中的A-A截面图；

图9为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时图3中的B-B截面图；

图10为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时图3中的C-C截面图；

图11为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时图5中的D-D截面图；

图12为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时图6中的E-E截面图；

图13为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时图6中的F-F截面图；

图14为本发明实施例提供的预制桩截面为外方内圆形时图7中的G-G截面图；

图15为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时图2(f)中2处的局部放大图；

图16为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时水平预制梁的俯视图；

图17为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时水平预制梁的侧视图；

图18为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时图3中的A-A截面图；

图19为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时图3中的B-B截面图；

图20为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时图3中的C-C截面图；

图21为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时图15中的D-D截面图；

图22为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时图16中的E-E截面图；

图23为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时图16中的F-F截面图；

图24为本发明实施例提供的预制桩截面为圆环形时图17中的G-G截面图；

图中，1为引导孔，2为带牛腿的分节预制桩；2-1为牛腿；2-2为钢套箍；2-3为钢套筒；3为桩头；4为钢筋笼；5为注浆材料；6为预应力管道；7为预应力筋；8为水平预制梁；9为高强螺栓；10为预留螺栓孔；11水平预制梁端钢套箍，12注浆孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2(a)-图2(f)，图3-图14所示，作为主体结构立柱的复合桩结构，包括带牛腿的分节预制桩2，带牛腿的分节预制桩2内壁设有不规则突起，带牛腿的分节预制桩2的截面形状为外方内圆形，带牛腿的分节预制桩2的桩底带有桩头3，带牛腿的分节预制桩2的桩顶带有牛腿2-1，带牛腿的分节预制桩2中心设有通孔，通孔内设有钢筋笼4，带牛腿的分节预制桩2的通孔内填筑注浆材料5，带牛腿的分节预制桩2地下部分被注浆材料5包裹，带牛腿的分节预制桩2壁内设有预应力管道6，预应力管道6内设有预应力筋7，预应力筋7张拉之后固定于带牛腿的分节预制桩2的外侧壁上。带牛腿的分节预制桩2分节处设有水平预制梁8，水平预制梁8上包裹有钢套箍，钢套箍与带牛腿的分节预制桩2的外壁通过高强螺栓9紧固连接，钢套箍与带牛腿的分节预制桩2的牛腿2-1之间也通过高强螺栓9紧固连接，水平预制梁8与带牛腿的分节预制桩2的内壁通过高强螺栓9连接。带牛腿的分节预制桩2的牛腿2-1处设有钢套筒2-3，钢套筒2-3贴合在带牛腿的分节预制桩2的通孔壁上并延伸出来包裹着带牛腿的分节预制桩2的牛腿2-1。带牛腿的分节预制桩2的桩底端设有钢套箍2-2，钢套箍2-2包裹着带牛腿的分节预制桩2底部的内壁和外壁。带牛腿的分节预制桩2的节与节之间通过钢套筒2-3固定连接，钢套筒2-3与钢套箍2-2之间焊接在一起。带牛腿的分节预制桩2壁上设有注浆孔12，连通带牛腿的分节预制桩2中心的通孔。

如图2(a)-图2(f)，图15-图24所示，作为主体结构立柱的复合桩结构，包括带牛腿的分节预制桩2，带牛腿的分节预制桩2内壁设有不规则突起，带牛腿的分节预制桩2的截面形状为圆环形，带牛腿的分节预制桩2的桩底带有桩头3，带牛腿的分节预制桩2的桩顶带有牛腿2-1，带牛腿的分节预制桩2中心设有通孔，通孔内设有钢筋笼4，带牛腿的分节预制桩2的通孔内填筑注浆材料5，带牛腿的分节预制桩2地下部分被注浆材料5包裹，带牛腿的分节预制桩2壁内设有预应力管道6，预应力管道6内设有预应力筋7，预应力筋7张拉之后固定于带牛腿的分节预制桩2的外侧壁上。带牛腿的分节预制桩2分节处设有水平预制梁8，水平预制梁8上包裹有钢套箍，钢套箍与带牛腿的分节预制桩2的外壁通过高强螺栓9紧固连接，钢套箍与带牛腿的分节预制桩2的牛腿2-1之间也通过高强螺栓9紧固连接，水平预制梁8与带牛腿的分节预制桩2的内壁通过高强螺栓9连接。带牛腿的分节预制桩2的牛腿2-1处设有钢套筒2-3，钢套筒2-3贴合在带牛腿的分节预制桩2的通孔壁上并延伸出来包裹着带牛腿的分节预制桩2的牛腿2-1。带牛腿的分节预制桩2的桩底端设有钢套箍2-2，钢套箍2-2包裹着带牛腿的分节预制桩2底部的内壁和外壁。带牛腿的分节预制桩2的节与节之间通过钢套筒2-3固定连接，钢套筒2-3与钢套箍2-2之间焊接在一起。带牛腿的分节预制桩2壁上设有注浆孔12，连通带牛腿的分节预制桩2中心的通孔。

首先将预制管桩按设计要求压入地下，其次在预制管桩内吊装钢筋笼，浇筑混凝土，形成复合桩结构。另外预制桩顶部带有牛腿，便于主体结构的梁板与复合桩的连接。

如图1所示，一种作为主体结构立柱的复合桩结构的施工步骤如下：

第一步：钻引导孔，孔径要小于桩径；

第二步：将带牛腿的预制管桩压入引导孔内；

第三步：在预制桩内插入钢筋笼，保证钢筋笼的定位；

第四步：采用注浆管注浆，并维持一定注浆压力，保证桩侧注浆效果；

第五步：按设计要求开挖土方至设计标高，穿入预应力筋，并按设计要求张拉预应力筋。

第六步：安装水平预制梁。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种作为主体结构立柱的复合桩结构，其特征是，包括带牛腿的预制桩，所述预制桩为分节式，所述预制桩的桩底带有桩头，预制桩的桩顶带有牛腿，所述预制桩中心设有通孔，所述通孔内设有钢筋笼，所述预制桩的中心通孔内填筑注浆材料，后期作为主体结构立柱使用，所述分节预制桩地下部分被注浆材料包裹，所述分节预制桩壁内设有预应力管道，所述预应力管道内设有预应力筋，所述预制桩壁上设有注浆孔，连通预制桩中心的通孔。

2.如权利要求1所述的作为主体结构立柱的复合桩结构，其特征是，所述预制桩分节处设有水平预制梁。

3.如权利要求2所述的作为主体结构立柱的复合桩结构，其特征是，所述水平预制梁上包裹有钢套箍。

4.如权利要求3所述的作为主体结构立柱的复合桩结构，其特征是，所述钢套箍与预制桩的外壁通过高强螺栓紧固连接，所述钢套箍与预制桩的牛腿之间也通过高强螺栓紧固连接，所述水平预制梁与预制桩的内壁通过高强螺栓连接。

5.如权利要求1所述的作为主体结构立柱的复合桩结构，其特征是，所述预应力筋为后张法预应力筋，张拉之后固定于预制桩的外侧壁上。

6.如权利要求1所述的作为主体结构立柱的复合桩结构，其特征是，所述预制桩的牛腿处设有钢套筒，所述钢套筒贴合在预制桩的通孔壁上并延伸出来包裹着预制桩的牛腿。

7.如权利要求1所述的作为主体结构立柱的复合桩结构，其特征是，所述预制桩的桩底端设有钢套箍，所述钢套箍包裹着预制桩底部的内壁和外壁。

8.如权利要求7所述的作为主体结构立柱的复合桩结构，其特征是，所述预制桩的节与节之间通过牛腿处的钢套筒固定连接，所述钢套筒与钢套箍之间焊接在一起。

9.如权利要求1所述的作为主体结构立柱的复合桩结构，其特征是，所述预制桩的截面形状为外方内圆形或圆环形，所述预制桩内壁设有不规则突起。

10.如权利要求2所述的作为主体结构立柱的复合桩结构的施工方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：钻引导孔，孔径小于预制桩的外壁尺寸；

步骤2：将带牛腿的预制桩压入引导孔内；

步骤3：在预制桩内插入钢筋笼，保证钢筋笼的定位；

步骤4：采用注浆管注浆，并维持一定注浆压力，保证预制桩外侧注浆效果，形成复合桩结构；

步骤5：按设计要求开挖土方至设计标高，穿入预应力筋，并按设计要求张拉预应力筋，张拉完成之后将预应力筋固定于复合桩的外侧壁上；

步骤6：在复合桩地面上牛腿处安装水平预制梁。