CN106948344A - 一种齿轮形托板桩及其施工方法 - Google Patents

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徐正中
桂光红
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    • E02D5/72—Pile shoes

Abstract

本发明公开了一种齿轮形托板桩，其钢制套管截面内侧为圆形，外侧为齿轮形，所述齿轮形包括连续的圆弧段和直线段；所述钢制套管下方连接有桩靴，所述桩靴底部设有切削刃，所述桩靴顶部设有连接头，钢制套管底部内壁还设有连接卡槽，所述连接头适配于所述连接卡槽；所述钢制套管上部外侧还设有混凝土进料口。该方案提高地基承载力、保证地基的稳定性，满足路基填筑的要求。钢制套管截面形状增加了托板桩的比表面积，减少钢筋混凝土用量。

Description

一种齿轮形托板桩及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑地基施工领域，尤其涉及一种齿轮形托板桩及其施工方法。
背景技术
我国东南沿海地区的高速公路一般建于软土地基上。软土的孔隙比大、含水量高、渗透性差、压缩性高、承载力低，因此，在软基上修建构筑物将面临以下问题：
(1)如何提高地基承载力、保证地基的稳定性，满足路基填筑的要求；
(2)如何减小总沉降、差异沉降、侧向变形，保证工后沉降在允许的范围内；(3)如何能使路堤的填筑以较快的速度进行。
桩承式路堤技术是一种新型软弱地基处理方法，它能很好地解决以上几个问题。传统的桩承式路堤采用不带桩托板的大直径桩，挤土效应明显，造价也相对较高；近年来，我国桩承式路堤近年来在施工中开始采用带桩托板的圆形混凝土桩或预应力管桩，实践证明它具有路堤竖向沉降和侧向位移小、整体稳定的优势，但造价还是很高。
针对上述情况，在目前施工经验的基础上，需要改善一下几个方面：
(1)增加托板桩的比表面积；
(2)减少钢筋混凝土用量；
(3)加快施工速度和降低施工难度；
(4)提高单桩承载能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提出一种齿轮形托板桩及其施工方法，以明显提高其承载力和减少混凝土用量。
为了解决上述技术问题，发明人经过多年实践和总结得出本发明的技术方案，本发明公开了一种齿轮形托板桩，包括打桩机和振动头，所述振动头下部连接有盖板，所述盖板为圆形且中部设有圆孔，所述盖板下方固定连接有齿轮形钢制套管，所述钢制套管截面内侧为圆形，外侧为齿轮形，所述齿轮形包括连续的圆弧段和直线段；所述钢制套管下方连接有桩靴，所述桩靴底部设有切削刃，所述桩靴顶部设有连接头，钢制套管底部内壁还设有连接卡槽，所述连接头适配于所述连接卡槽；所述钢制套管上部外侧还设有混凝土进料口。
优选的，所述振动头下部与盖板之间铆接。
优选的，所述钢制套管外侧还设有刻度尺，所述刻度尺竖向设置。
本发明还公开了一种齿轮形托板桩的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：施工前准备，预制桩靴；清平场地，施工机械进场；振动打桩机就位；
步骤二：将所述打桩机的振动头下部与盖板之间用螺丝铆接，盖板与齿轮钢制套管之间焊接；
步骤三：将预制的齿轮形钢筋混凝土桩靴在指定的打桩位置就位；
步骤四：将所述齿轮形钢套管下端连接预制齿轮形钢筋混凝土桩靴；
步骤五：将所述齿轮形钢套管在预制齿轮形钢筋混凝土桩靴的保护下打入地基中，桩端土体被排挤到齿轮形钢套管外侧土体中；
步骤六：将所述振动头移开，将钢筋笼从所述盖板中间的孔洞穿过，放置在所述齿轮形钢套管空腔内；
步骤七：通过混凝土进料口向齿轮形钢套管空腔内注入混凝土；
步骤八：启动所述振动头的振动功能，将齿轮形钢制套管缓慢向上拔出地面，将齿轮形钢筋混凝土桩靴留在地基中，地基中便形成了现浇的齿轮形钢筋混凝土桩；
步骤九：在桩顶位置支模现浇桩托板，灌注填芯混凝土，形成最终的齿轮形托板桩。
优选的，所述步骤七和步骤八中通过刻度尺观测打桩深度。
优选的，所述步骤九中，灌注填芯混凝土之前在齿轮形托板桩顶部圆孔内架设钢隔板，在所述钢隔板上方灌注混凝土并插入锚固钢筋，所述锚固钢筋包括竖向锚固钢筋和斜向锚固钢筋，所述竖向锚固钢筋顶部设有连接钢板；所述填芯混凝土底部还包括垫层。
优选的，所述步骤八中将齿轮形钢制套管5向上拔出地面的速度为0.6～
1.5m/min。
与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：
(1)本发明中钢制套管截面内侧为圆形，外侧为齿轮形，所述齿轮形包括连续的圆弧段和直线段；所述钢制套管下方连接有桩靴，所述桩靴底部设有切削刃，所述桩靴顶部设有连接头，钢制套管底部内壁还设有连接卡槽，所述连接头适配于所述连接卡槽；所述钢制套管上部外侧还设有混凝土进料口。该方案提高地基承载力、保证地基的稳定性，满足路基填筑的要求。钢制套管截面形状增加了托板桩的比表面积，减少钢筋混凝土用量。
(2)本发明中振动头下部与盖板之间铆接，该方案的盖板起到承上启下的作用，其可更换且增加了施工速度和降低施工难度。
(3)本发明中所述钢制套管外侧还设有刻度尺，所述刻度尺竖向设置。该方案进一步提高了施工混凝土用量的监控，提高了施工速度和降低了施工难度。
本发明的施工方法灵活性强，施工速度快，提高了施工速度和降低了施工难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种齿轮形托板桩施工状态示意图。
图2是一种齿轮形托板立体示意图。
图3是一种齿轮形托板桩截面示意图。
图4是齿轮形钢套管立体示意图。
图5是桩靴立体示意图。
图6是等面积换算示意图。
其中：1.缓冲泡沫；2.第二钢架；3.混凝土层；4.套管；5.第一长条板；6.固定板；7.金属管件；8.铁丝网；9.连接杆；10.墙体；11.第一钢架；12.第一金属条；13.第二金属条；14.第二长条板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例一
如图1至图5所示，一种齿轮形托板桩，包括打桩机1和振动头2，所述振动头2下部连接有盖板4，所述盖板4为圆形且中部设有圆孔3，所述盖板4下方固定连接有齿轮形钢制套管5，所述钢制套管5截面内侧为圆形，外侧为齿轮形，所述齿轮形包括连续的圆弧段和直线段；所述钢制套管5下方连接有桩靴7，所述桩靴7底部设有切削刃8，所述桩靴7顶部设有连接头9，钢制套管5底部内壁还设有连接卡槽，所述连接头9适配于所述连接卡槽；所述钢制套管5上部外侧还设有混凝土进料口6。
其中：所述振动头2下部与盖板4之间铆接；所述钢制套管5外侧还设有刻度尺10，所述刻度尺10竖向设置。
实施例二
如图1至图5所示，一种齿轮形托板桩的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：施工前准备，预制桩靴7；清平场地，施工机械进场；振动打桩机1就位；
步骤二：将所述打桩机1的振动头2下部与盖板4之间用螺丝铆接，盖板4与齿轮钢制套管5之间焊接；
步骤三：将预制的齿轮形钢筋混凝土桩靴7在指定的打桩位置就位；
步骤四：将所述齿轮形钢套管5下端连接预制齿轮形钢筋混凝土桩靴7；
步骤五：将所述齿轮形钢套管5在预制齿轮形钢筋混凝土桩靴7的保护下打入地基中，桩端土体被排挤到齿轮形钢套管外侧土体中；
步骤六：将所述振动头2移开，将钢筋笼11从所述盖板4中间的孔洞穿过，放置在所述齿轮形钢套管5空腔内；
步骤七：通过混凝土进料口6向齿轮形钢套管5空腔内注入混凝土；
步骤八：启动所述振动头2的振动功能，将齿轮形钢制套管5缓慢向上拔出地面，将齿轮形钢筋混凝土桩靴7留在地基中，地基中便形成了现浇的齿轮形钢筋混凝土桩；
步骤九：在桩顶位置支模现浇桩托板12，灌注填芯混凝土14，形成最终的齿轮形托板桩16。
其中：所述步骤七和步骤八中通过刻度尺10观测打桩深度；所述步骤九中，灌注填芯混凝土14之前在齿轮形托板桩16顶部圆孔内架设钢隔板15，在所述钢隔板15上方灌注混凝土并插入锚固钢筋18，所述锚固钢筋包括竖向锚固钢筋182和斜向锚固钢筋181，所述竖向锚固钢筋182顶部设有连接钢板17；所述填芯混凝土14底部还包括垫层13；所述步骤八中将齿轮形钢制套管5向上拔出地面的速度为0.6m/min。
作为实施例二的变形，所述步骤八中将齿轮形钢制套管5向上拔出地面的速度为1.0m/min或1.5m/min。
等面积换算说明：如图6所示，以等面积换算理论为依据计算桩直径。外包水泥土界面积S1为大正六边形面积S减去六个扇形面积S2外包水泥土面积、再减去预制芯桩区域面积S3，即S1＝S-6S2-S3,换算为圆桩直径为以L＝600mm，R＝300mm，r＝250mm为例，等效混凝土圆桩直径为899mm。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种齿轮形托板桩，包括打桩机(1)和振动头(2)，其特征在于：所述振动头(2)下部连接有盖板(4)，所述盖板(4)为圆形且中部设有圆孔(3)，所述盖板(4)下方固定连接有齿轮形钢制套管(5)，所述钢制套管(5)截面内侧为圆形，外侧为齿轮形，所述齿轮形包括连续的圆弧段和直线段；所述钢制套管(5)下方连接有桩靴(7)，所述桩靴(7)底部设有切削刃(8)，所述桩靴(7)顶部设有连接头(9)，钢制套管(5)底部内壁还设有连接卡槽，所述连接头(9)适配于所述连接卡槽；所述钢制套管(5)上部外侧还设有混凝土进料口(6)。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮形托板桩，其特征在于：所述振动头(2)下部与盖板(4)之间铆接。
3.根据权利要求1所述的一种齿轮形托板桩，其特征在于：所述钢制套管(5)外侧还设有刻度尺(10)，所述刻度尺(10)竖向设置。
4.如权利要求1至3所述的一种齿轮形托板桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：施工前准备，预制桩靴(7)；清平场地，施工机械进场；振动打桩机(1)就位；
步骤二：将所述打桩机(1)的振动头(2)下部与盖板(4)之间用螺丝铆接，盖板(4)与齿轮钢制套管(5)之间焊接；
步骤三：将预制的齿轮形钢筋混凝土桩靴(7)在指定的打桩位置就位；
步骤四：将所述齿轮形钢套管(5)下端连接预制齿轮形钢筋混凝土桩靴(7)；
步骤五：将所述齿轮形钢套管(5)在预制齿轮形钢筋混凝土桩靴(7)的保护下打入地基中，桩端土体被排挤到齿轮形钢套管外侧土体中；
步骤六：将所述振动头(2)移开，将钢筋笼(11)从所述盖板(4)中间的孔洞穿过，放置在所述齿轮形钢套管(5)空腔内；
步骤七：通过混凝土进料口(6)向齿轮形钢套管(5)空腔内注入混凝土；
步骤八：启动所述振动头(2)的振动功能，将齿轮形钢制套管(5)缓慢向上拔出地面，将齿轮形钢筋混凝土桩靴(7)留在地基中，地基中便形成了现浇的齿轮形钢筋混凝土桩；
步骤九：在桩顶位置支模现浇桩托板(12)，灌注填芯混凝土(14)，形成最终的齿轮形托板桩(16)。
5.根据权利要求4所述的一种齿轮形托板桩的施工方法，其特征在于：所述步骤七和步骤八中通过刻度尺(10)观测打桩深度。
6.根据权利要求4所述的一种齿轮形托板桩的施工方法，其特征在于：所述步骤九中，灌注填芯混凝土(14)之前在齿轮形托板桩(16)顶部圆孔内架设钢隔板(15)，在所述钢隔板(15)上方灌注混凝土并插入锚固钢筋(18)，所述锚固钢筋包括竖向锚固钢筋(182)和斜向锚固钢筋(181)，所述竖向锚固钢筋(182)顶部设有连接钢板(17)；所述填芯混凝土(14)底部还包括垫层(13)。
7.根据权利要求4所述的一种齿轮形托板桩的施工方法，其特征在于：所述步骤八中将齿轮形钢制套管(5)向上拔出地面的速度为0.6～1.5m/min。
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