CN105696616B - 一种多导管钢结构架式基础及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多导管钢结构架式基础及施工方法。该基础包括基座和导管机构：基座水平设置，由若干块钢板连接而成，其中有两块相互平行的钢板分别作为顶板和底板；基座内部设置有用于支撑的钢骨架。所述的导管机构包括中心柱和至少三根斜插管，所述的中心柱与所述的底板垂直，所述的斜插管以所述的中心柱为中心轴线呈放射状分布，且所述斜插管在同一水平面上连线为一正多边形；所述中心柱和斜插管的上端穿入所述基座内并固定在一起。本发明的施工方法为先构建整平面，再安装多导管钢结构架式基础，最后在多导管钢结构架式基础的顶板上构建建筑物。本发明具有便于快速施工、可承受复杂荷载、材料耗量小且无需养护等优点。

Description

一种多导管钢结构架式基础及施工方法

技术领域

本发明属于浅基础软土地基技术领域，具体涉及一种多导管钢结构架式基础及施工方法。

背景技术

工程建设中常常遇到要在软土地基上施工的问题，由于很难直接在软土层上修建构筑物，因此必须在其上先构建承重基础或地基，然后再进行修建施工。但目前的构建的基础或地基存在三大突出问题：

一是构建速度慢，无法立即承载。尤其对于小型荷载建筑物或救灾基础，现有浅基础结构不能够快速提高地基承载力以满足承载要求。因此如何快速提高地基承载力，进而满足小型承载要求的基础结构具有现实的迫切需求。

二是承受载荷能力有限，方向单一。实际中构筑物往往是有各种荷载组成的荷载体系，并非简单的单一荷载，因此对基础结构整体稳定性要求较高。现在的浅基础结构技术，浅基础能够较好承受来自构筑物的竖向集中荷载作用，而其抗倾稳定性差和水平承载力严重不足。

三是现在的浅基础结构技术通常结构过于复杂，施工较慢；需要养护，而且材料耗量高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种便于快速施工、可承受复杂荷载、材料耗量小且无需养护的多导管钢结构的架式基础及施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多导管钢结构架式基础，包括基座和导管机构:

所述的基座水平设置，它由若干块钢板连接而成，其中有两块相互平行的钢板分别作为顶板和底板；所述的基座内部设置有用于支撑的钢骨架；所述的导管机构包括中心柱和至少三根斜插管，所述的中心柱与所述的底板垂直，所述的斜插管以所述的中心柱为中心轴线呈放射状分布，且所述斜插管在同一水平面上连线为一正多边形；所述中心柱和斜插管的上端位于所述基座内且固定在一起。

进一步，所述的导管机构还包括组合衔接器，该组合衔接器由定位钢板和若干套管组成，所述的定位钢板与所述顶板的下板面连接在一起，所述的套管固定在定位钢板的下板面，其位置、角度及直径分别与所述中心柱和斜插管相匹配。

进一步，所述顶板的下板面固定有呈“井”字型的钢筋，所述的定位钢板为矩形且嵌于所述的 “井”字型的钢筋中间的矩形框中。

进一步，所述的基座是由顶板、底板和若干块侧面钢板连接而成的三棱台、四棱台或多棱台，所述的侧面钢板之间的连接处形成若干条侧棱线，所述的斜插管与侧棱线的数目相同且与之平行。

进一步，所述的基座是由顶板、底板和侧面钢板连接而成的圆台或圆柱。

进一步，所述的中心柱和斜插管的长度为2~3m，所述的中心柱的直径大于或等于所述的斜插管的直径。

进一步，所述的套管长为10~15cm，内部设置有内螺纹；所述的中心柱和斜插管的上端设置有与所述套管连接的10~15cm长的外螺纹。

进一步，所述的顶板的厚度为侧面钢板或底板的1~1.5倍。

一种利用多导管钢结构架式基础的浅基础施工方法，所述的基础为上述的多导管钢结构架式基础，所包括以下步骤：

S1：根据建筑物的实际情况确定地基的若干个承重处并将整平为整平面，使各整平面位于同一水平面上；所述的整平面的面积不小于基座的底板；

S2：在各整平面上安装多导管钢结构架式基础，具体步骤如下：

S21：将基座的底板安放在S1得到的整平面上，使所述的底板与整平面贴合；

S22：将中心柱穿过底板并竖直贯入土层中，使中心柱上端露出底板指定长度；

S23：将各斜插管按设定位置和角度穿过底板并贯入土层中，使各斜插管的顶端与中心柱顶端的高度差在10cm以内；

S24：将斜插管和中心柱上端与组合衔接器连接，使定位钢板的上板面处于水平位置；

S25：安装钢骨架和基座的顶板，使组合衔接器嵌入所述顶板的下板面的“井”字型的钢筋中，调整顶板的位置为水平；

S26：安装侧面钢板，使之与顶板、底板闭合形成基座；

S3：以基座的顶板的上板面为基础，修建所需要的建筑物。

进一步，所述S23中使用了一种斜插管定向装置，它包括中心套筒、定距杆和定向套筒；所述的中心套筒和定向套筒分别固定在所述定距杆的两端；所述中心套筒和定向套筒的中轴线处于同一个竖直平面内，其中，所述定向套筒的中轴线与需待贯入的斜插管的中轴线重合且与水平面呈设定角度；所述的中心套筒的筒壁上设置有紧固机构，用于将中心套筒固定在所述的中心柱上；所述的定距杆由2根以上的管件套接构成，所述的管件上开有长孔，该长孔上设有固定螺栓，用于调整和固定所述定距杆的长度；

具体步骤为：

S231：将中心套筒套于中心柱上，调节定距杆的长度使定向套筒正对第一个贯入位置后，固定定距杆和中心套筒；再将第一根斜插管经定向套筒穿过底板并贯入土层中，使该斜插管的顶端与中心柱顶端的高度差在10cm以内；松开定距杆的固定螺栓和中心套筒的紧固机构，取下所述的斜插管定向装置；

S232：重复步骤S231，直至各斜插管安装完成。与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的多导管钢结构架式基础设置有多个斜插管，能够承受来自不同方向的力，整体稳定性好，各向承载力高，极大地提高了抗倾能力。

2、本发明的多导管钢结构架式基础承载性能好，同时采用本发明的方法施工，施工效率高，多导管钢结构架式基础完成可立即承载，可以充分满足小型荷载建筑物或救灾基础对施工进度的要求。

3、本发明的多导管钢结构架式基础使用基座结合导管机构的构架，结构简单、使用材料少，便于制造和使用，有利于降低成本。

4、本发明结构简单、稳定，不易损坏，因此无需养护，可靠性好。

附图说明

图1为本发明的基座为三棱台的多导管钢结构架式基础；

图2为本发明的基座为四棱台的多导管钢结构架式基础；

图3为本发明的基座为圆柱的多导管钢结构架式基础；

图4为实施例1中采用基座为三棱台的多导管钢结构架式基础搭建的矮型房屋；

图5为实施例2中采用基座为四棱台的多导管钢结构架式基础搭建的露天厂篷；

图6为实施例3中采用多导管钢结构架式基础构筑软弱土层加固基础；

图7为本发明使用的斜插管定向装置。

附图中：1—基座；11—顶板；12—底板；21—中心柱；22—斜插管；3—软土层；4—基座为三棱台的多导管钢结构架式基础；5—矮型房屋；6—基座为四棱台的多导管钢结构架式基础；7—露天厂篷；8—多导管钢结构架式基础；9—松散碎土石；10—公路路基；11—公路路面；121—中心套筒；122—定距杆；123—定向套筒。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一、一种多导管钢结构架式基础，如图1-3所示，包括基座1和导管机构：所述的基座1水平设置，它由若干块钢板连接而成，其中有两块相互平行的钢板分别作为顶板11和底板12；所述的基座1内部设置有用于支撑的钢骨架；所述的导管机构包括中心柱21和至少三根斜插管22，所述的中心柱21与所述的底板12垂直，所述的斜插管22以所述的中心柱21为中心轴线呈放射状分布，且所述斜插管22在同一水平面上连线为一正多边形；所述中心柱21和斜插管22的上端位于所述基座1内且固定在一起。

将基座1设计为空心有三大优点：一是重量轻、可拆解，便于运输；二是方便将斜插管22和中心柱21贯入土层，施工准确度高；三是空心的基座21能够将集中应力释放，降低了变形的安全风险。另外，依据工程承载力情况可以不使用中心柱。

作为一种优选的实施方式，为了使结构更加稳定，所述的导管机构还包括组合衔接器，该组合衔接器由定位钢板和若干套管组成，所述的定位钢板与所述的顶板11的下板面连接在一起，所述的套管固定在定位钢板的下板面，其位置、角度及直径分别与所述中心柱21和斜插管22相匹配。从节约材料并满足受力要求的角度，所述的定位钢板可以为10cm×10cm的钢板。

作为一种优选的实施方式，组合衔接器与顶板11之间可以采取多种连接方式，但从方便安装，成本最优角度考虑，所述顶板11的下板面固定有呈“井”字型的钢筋，所述的定位钢板为矩形且嵌于所述的 “井”字型的钢筋中间的矩形框中。采用这种连接方式是因为定位钢板和矩形框之间留有缝隙，能够缓冲水平的冲击力并释放应力。

作为一种优选的实施方式，根据承重结构的不同和整体外观的要求，所述的基座1可以是由顶板11、底板12和若干块侧面钢板连接而成的三棱台（图1）、四棱台（图2）或多棱台，所述的侧面钢板之间的连接处形成若干条侧棱线，所述的斜插管22与侧棱线的数目相同且与之平行。

作为一种优选的实施方式，根据承重结构的不同和整体外观的要求，所述的基座1可以是由顶板11、底板12和侧面钢板连接而成的圆台或圆柱（图3）。

具体实施时，可以在每块钢板的边缘设置螺栓孔，用合页在螺栓孔处通过螺栓固定相邻的两块钢板，基于这样方式组装成圆柱体、圆台、三棱台、四棱台或多棱台型的基座1。

作为一种优选的实施方式，所述的中心柱21和斜插管22的长度为2~3m，所述的中心柱21的直径大于或等于所述的斜插管22的直径。为了使结构更稳定，插入土层的部分要有一定的长度，中心柱21粗一些，有利于提高整体结构的稳定性。

作为一种优选的实施方式，所述的套管长为10~15cm，内部设置有内螺纹；所述的中心柱21和斜插管22的上端设置有与所述套管连接的10~15cm长的外螺纹。

作为一种优选的实施方式，所述的顶板11的厚度为侧面钢板或底板12的1~1.5倍。顶板11受到来自上面建筑物的压力和下面导管机构向上的作用力，因此加厚，有利于提高稳定性。

二、一种利用多导管钢结构架式基础的浅基础施工方法，所述的基础为上述的多导管钢结构架式基础，包括以下步骤：

S1：根据建筑物的实际情况确定地基的若干个承重处并将整平为整平面，使各整平面位于同一水平面上；所述的整平面的面积不小于基座1的底板12。

S2：在各整平面上安装多导管钢结构架式基础，具体步骤如下：

S21：将基座1的底板12安放在S1得到的整平面上，使所述的底板12与整平面贴合。

S22：将中心柱21穿过底板12并竖直贯入土层中，使中心柱21上端露出底板12指定长度，所述的指定长度为根据工程的实际承载要求所确定的长度值 。

S23：将各斜插管22按设定位置和角度穿过底板12并贯入土层中，为了方便固定和后续调整位置，应使各斜插管22的顶端与中心柱21顶端的高度差在10cm以内，最好不要超过5cm。

S24：将斜插管22和中心柱21上端与组合衔接器连接，使定位钢板的上板面处于水平位置。这样是为了后续的安装顶板11的方便。

S25：安装钢骨架和基座1的顶板11，使组合衔接器嵌入所述顶板11的下板面的“井”字型的钢筋中，调整顶板11的位置为水平。

S26：安装侧面钢板，使之与顶板11、底板12闭合形成基座1。连接时，可以焊接，也可以在每块钢板的边缘设置螺栓孔，用合页在螺栓孔处通过螺栓固定相邻的两块钢板，并基于这样方式组装成圆柱体、圆台、三棱台或四棱台型的基座1。

S3：以基座1的顶板11的上板面为基础，修建所需要的建筑物。可应用本发明构建诸多有承重柱的建筑物，如露天厂篷、小型房屋等，也可以应用于松散碎石土掩埋道路而直接进行加固路基。

其中，S23中使用了一种斜插管定向装置，它包括中心套筒121、定距杆122和定向套筒123；所述的中心套筒121和定向套筒123分别固定在所述定距杆122的两端；所述中心套筒121和定向套筒123的中轴线处于同一个竖直平面内，其中，所述定向套筒123的中轴线与需待贯入的斜插管22的中轴线重合且与水平面呈设定角度；所述的中心套筒121的筒壁上设置有紧固机构，用于将中心套筒固定在所述的中心柱上；所述的定距杆122由2根以上的管件套接构成，所述的管件上开有长孔，该长孔上设有固定螺栓，用于调整和固定所述定距杆122的长度；具体使用步骤为：

S231：将中心套筒121套于中心柱上，调节定距杆122的长度使定向套筒123正对第一个贯入位置后，固定定距杆122和中心套筒121；再将第一根斜插管22经定向套筒123穿过底板12并贯入土层中，使该斜插管22的顶端与中心柱21顶端的高度差在10cm以内，最好不要超过5cm。松开定距杆122的固定螺栓和中心套筒121的紧固机构，取下所述的斜插管定向装置。

S232：重复步骤S231，直至各斜插管22安装完成。

本发明属于浅基础技术，适用于提高基础结构承载性能和整体稳定性，特别对于承受来自结构的复杂荷载（尤其是水平荷载）的小型基础结构，如软土地基上临时性小型建筑物及构筑物的基础结构，或因泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害淤埋道路而构筑软弱土层加固基础；也适用于大型帐篷支架基础。本发明具有结构简单、施工快捷、无需养护可立即承受各种复杂荷载的特点，具有效果可靠、经济实用，布置形式灵活，施工机械小型化，经济环保等优点，不仅解决上述浅基础结构存在的不足，而且可快速施工重复利用，地基承载力得到迅速提高等，该基础结构可以进行推广应用。

三、实施例

实施例1

采用上述基础和施工方法，在软土层3上构建矮型房屋5，地基采用基座为三棱台的多导管钢结构架式基础4，先构建整平面，再安装多导管钢结构架式基础，然后在多导管钢结构架式基础的顶板11上建设矮型房屋5，如图4所示。

实施例2

采用上述基础和施工方法，在软土层3上构建厂篷7，地基采用基座为四棱台的多导管钢结构架式基础6，先构建整平面，再安装多导管钢结构架式基础，然后在多导管钢结构架式基础的顶板11上建设厂篷7，如图5所示。

实施例3

因泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害淤埋公路路面11和公路路基10，为避免次生灾害和事故的发生，需要构筑软弱土层加固基础，采用上述基础和施工方法，加固基础可以采用多导管钢结构架式基础8，先在松散碎土石9上选定若干加固点，再构建整平面，最后安装多导管钢结构架式基础，如图6所示。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种多导管钢结构架式基础，其特征在于，包括基座和导管机构；

所述的基座水平设置，它由若干块钢板连接而成，其中有两块相互平行的钢板分别作为顶板和底板；所述的基座内部设置有用于支撑的钢骨架；

所述的导管机构包括中心柱和至少三根斜插管，所述的中心柱与所述的底板垂直，所述的斜插管以所述的中心柱为中心轴线呈放射状分布，且所述斜插管在同一水平面上连线为一正多边形；所述中心柱和斜插管的上端位于所述基座内且固定在一起；所述的导管机构还包括组合衔接器，该组合衔接器由定位钢板和若干套管组成，所述的定位钢板与所述顶板的下板面连接在一起，所述的套管固定在定位钢板的下板面，其位置、角度及直径分别与所述中心柱和斜插管相匹配；

所述顶板的下板面固定有呈“井”字型的钢筋，所述的定位钢板为矩形且嵌于所述的“井”字型的钢筋中间的矩形框中。

2.根据权利要求1所述的多导管钢结构架式基础，其特征在于，所述的基座是由顶板、底板和若干块侧面钢板连接而成的三棱台或四棱台，所述的侧面钢板之间的连接处形成若干条侧棱线，所述的斜插管与侧棱线的数目相同且与之平行。

3.根据权利要求1所述的多导管钢结构架式基础，其特征在于，所述的基座是由顶板、底板和侧面钢板连接而成的圆台或圆柱。

4.根据权利要求1所述的多导管钢结构架式基础，其特征在于，所述的中心柱和斜插管的长度为2~3m，所述的中心柱的直径大于或等于所述的斜插管的直径。

5.根据权利要求4所述的多导管钢结构架式基础，其特征在于，所述的套管长为10~15cm，内部设置有内螺纹；所述的中心柱和斜插管的上端设置有与所述套管连接的10~15cm长的外螺纹。

6.根据权利要求2或3所述的多导管钢结构架式基础，其特征在于，所述的顶板的厚度为侧面钢板或底板的1~1.5倍。

7.一种利用多导管钢结构架式基础的浅基础施工方法，其特征在于，所述的基础为权利要求1所述的多导管钢结构架式基础，包括以下步骤：

S1：根据建筑物的实际情况确定地基的若干个承重处并将其整平为整平面，使各整平面位于同一水平面上；所述的整平面的面积不小于基座的底板；

S2：在各整平面上安装多导管钢结构架式基础，具体步骤如下：

S21：将基座的底板安放在S1得到的整平面上，使所述的底板与整平面贴合；

S22：将中心柱穿过底板并竖直贯入土层中，使中心柱上端露出底板指定长度；

S23：将各斜插管按设定位置和角度穿过底板并贯入土层中，使各斜插管的顶端与中心柱顶端的高度差在10cm以内；

S24：将斜插管和中心柱上端与组合衔接器连接，使定位钢板的上板面处于水平位置；

S25：安装钢骨架和基座的顶板，使组合衔接器嵌入所述顶板的下板面的“井”字型的钢筋中，调整顶板的位置为水平；

S26：安装侧面钢板，使之与顶板、底板闭合形成基座；

S3：以基座的顶板的上板面为基础，修建所需要的建筑物。

8.根据权利要求7所述的利用多导管钢结构架式基础的浅基础施工方法，其特征在于，所述S23中使用了一种斜插管定向装置，它包括中心套筒、定距杆和定向套筒；所述的中心套筒和定向套筒分别固定在所述定距杆的两端；所述中心套筒和定向套筒的中轴线处于同一个竖直平面内，其中，所述定向套筒的中轴线与需待贯入的斜插管的中轴线重合且与水平面呈设定角度；所述的中心套筒的筒壁上设置有紧固机构，用于将中心套筒固定在所述的中心柱上；所述的定距杆由2根以上的管件套接构成，所述的管件上开有长孔，该长孔上设有固定螺栓，用于调整和固定所述定距杆的长度；

具体步骤为：

S231：将中心套筒套于中心柱上，调节定距杆的长度使定向套筒正对第一个贯入位置后，固定定距杆和中心套筒；再将第一根斜插管经定向套筒穿过底板并贯入土层中，使该斜插管的顶端与中心柱顶端的高度差在10cm以内；松开定距杆的固定螺栓和中心套筒的紧固机构，取下所述的斜插管定向装置；

S232：重复步骤S231，直至各斜插管安装完成。