CN108301397A - 一种适用于软土地基的多翼板桩结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于软土地基的多翼板桩结构及施工方法，它可以解决现有的灌注桩、预制管桩或板桩等桩型在软土地基中减沉效果不良的问题，具有提高桩结构抗弯、抗扭性能的有益效果，其方案如下：一种适用于软土地基的多翼板桩结构，包括至少3块内翼板和整数倍内翼板数量的外翼板，3块内翼板呈Y型布置，两外翼板与一内翼板端部连接且三者呈Y型布置；沿Y的下端点旋转布置，呈三叉形状或雪花形，内翼板端部纵向设注浆导管。

Description

一种适用于软土地基的多翼板桩结构及施工方法

技术领域

本发明涉及桩基础施工领域，特别是涉及一种适用于软土地基的多翼板桩结构及施工方法一种适用于软土地基的多翼板桩结构。

背景技术

软土地基在沿海及南方地区广泛分布，随着软土地基上的建构筑物层高和体量不断增大，建构筑物的不均匀沉降问题逐渐凸显，沉降或沉降差过大将对建构筑物造成不可恢复的损害，减沉变得越来越重要。现有的灌注桩、预制管桩或板桩等桩型在软土地基中单桩承载力不足，桩体沉降过大，减沉效果有待提高，减沉桩的性能不足或使用不合理，将导致建构筑物倾斜甚至倒塌的不良后果。

因此，需要对软土地基的减沉桩结构进行新的研究设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种适用于软土地基的多翼板桩结构，该结构能够携翼间土一起受力，使翼间土成为桩的天然内支撑，提高了桩的抗弯抗扭性能。

一种适用于软土地基的多翼板桩结构的具体方案如下：

一种适用于软土地基的多翼板桩结构，包括：

至少三块翼板，翼板依次连接，相邻两翼板之间的连接角度为100°-170°，部分翼板端部纵向设置带开孔的注浆导管，翼板开有与开孔相通的过浆孔，这样翼板之间填充有土体，使得翼间土与翼板一同受力。

在本发明另一方案中，一种适用于软土地基的多翼板桩结构，包括：

至少三块翼板，其中部分或全部翼板的一端部连接，翼板端部纵向设置带开孔的注浆导管，翼板开有与开孔相通的过浆孔。

软土地基能提供的桩端阻力有限，减沉主要依靠桩侧摩阻力，且桩侧摩阻力先于桩端阻力发挥作用；在上述两个方案中，通过连接的翼板，能提供较大的桩侧接触面积，能携翼间土一起受力，使翼间土成为桩结构的天然内支撑，提高了桩结构的抗弯抗扭性能。

其中，为了保证桩结构的稳定性，所述桩结构呈三叉形状或者雪花形状布置，而且雪花形状的桩结构，能最大限度地提供桩侧接触面积，充分利用翼间土的作用。

进一步地，所述翼板为钢板，钢板的厚度为1cm-5cm，钢板的连接为焊接连接，薄钢板焊接而成的预制桩，能较好控制桩身施工质量并缩短工程周期，而且，桩抗拉强度较大，有利于后期桩的回收再利用，从而达到节能环保的效果。

进一步地，所述桩结构呈雪花形状布置时，桩结构包括至少3块内翼板和整数倍内翼板数量的外翼板，3块内翼板呈Y型布置，两外翼板与一内翼板端部连接且三者呈Y型布置，沿Y的下端点旋转布置，桩结构呈三叉形状或者雪花形状，所述注浆导管设于内翼板与外翼板连接端处，其中，最优方案是包括3块内翼板和6块外翼板，优选方案是，内翼板与外翼板相邻连接处均成120°对接，或者，内翼板与外翼板之间的角度在80°-140°即可。

或者在另一方案中，为了进一步增强内部内翼板结构的强度，内翼板的数量为6块分三组，一组两内翼板背靠背对齐并焊接(焊接边缘)，相邻三组内翼板的角度夹角为120°。

进一步地，所述翼板表面设置肋筋，肋筋设于翼板的宽度方向，沿着桩结构的深度方向，相邻两肋板之间的距离逐渐缩短，通过肋筋的设置，能在桩侧接触面积固定的情况下进一步提高桩侧摩阻力，与雪花形状桩结构的配合，能够产生较大的侧摩阻力以起到减沉作用。

进一步地，所述桩结构在纵向方向，包括桩顶和设于桩顶底部的桩身，桩顶从底部到顶部尺寸逐渐增大，这样桩结构呈扩大头处理，可实现自承台效果，有利于保持压桩时的桩顶稳定；

进一步地，在同一纵向平面内，桩顶和桩身共用同一翼板。

进一步地，为了进一步所述相邻两内翼板之间设有内翼连接板，内翼连接板倾斜设置，内翼连接板的侧部与内翼板焊接连接，内翼连接板端部可设于内翼板的端部或者中部；

或者，在另一实施例中，所述相邻两内翼板之间弧形板，弧形板侧部与内翼板焊接连接，这样三块弧形板在横向方向构成一个圆管。

进一步地，所述外翼板在桩结构纵向方向开有多个长条孔，在保证桩结构性能的基础上，节省钢板用料；

或者，在另一实施例中，所述外翼板在桩结构纵向方向开有多个长条孔，内翼板在桩结构纵向方向设置肋筋，该肋筋同样设于桩结构的宽度方向。

一种适用于软土地基的多翼板桩结构的施工方法，具体步骤如下：

1)现场或者工厂预制所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构；

2)施工前做好放线工作，在桩位中心打一根短钢筋并涂上红漆，桩机定位后复测桩位是否正确；

3)配备专门吊机进行吊装喂桩，压桩机就位，行至桩位处，使压桩机夹持钳口中心与地面上的样桩基本对准；

4)当桩结构被吊入夹桩钳口后，由指挥员指挥司机将桩结构缓慢降到桩尖离地面8-12cm处，夹紧内翼板，微调压桩机使桩心对准桩位，并将桩压入土中0.5～1.0m，暂停下压，从桩结构的侧面通过经纬仪观察内翼板交线校正桩身垂直度，当桩身垂直度偏差小于0.5％时正式压桩；

5)采取分阶段压入的方式进行压桩；

6)为了减少桩身加肋在沉桩时对桩周土体切削而造成的侧摩阻力下降，沉桩后对桩土间的切削孔隙进行后注浆处理，以增大侧摩阻力，压桩完成后通过注浆导管进行桩土间孔隙注浆；

7)沉桩完成，初步检验沉桩效果。

一种适用于软土地基的多翼板桩结构系统，包括所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构，多组桩结构呈梅花形结构布置，桩间距以翼板宽度的10～15倍为宜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明大部分承载力来源于侧摩阻力，因此非常适用于端承效果不好的软土地基，减沉效果很好，解决了软土地基沉降难以控制的问题。

2)本发明由于整个桩身均由钢板构成，桩的抗拉强度较大，有利于后期桩的回收再利用，从而达到节能环保的效果。

3)本发明桩身翼板在现场或者工厂预制，标准化生产，使得生产效率提高，再加之此施工工艺现场大量的装配作业，而原始现浇作业大大减少，从而大大提高施工效率，相应的生产成本也会下降，整个施工的性价比也会越来越高。

4)本发明雪花形桩结构，在提供最大接触面积也即侧摩阻力的前提下，还能携带翼间土与其一起受力，使翼间土发挥出一定的端承效果，不但极大提升了减沉性能，而且还相应降低了材料消耗，节省成本；而且该结构横断面形式携翼间土一同受力，使翼间土成为桩的天然内支撑，提高桩的抗弯抗扭性能，既节省了成本又提高了单桩承载力。

5)本发明桩顶采取扩大头处理，改善了压桩时桩顶不稳定的缺陷，且扩头能起自承台作用，减少施工步骤，缩短施工工期，节省施工材料。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1单桩结构整体示意图一；

图2单桩结构整体示意图二；

图3单桩结构桩顶俯视图；

图4光面桩结构横截面示意图；

图5带肋筋桩结构横截面示意图；

图6群桩结构布置示意图；

图7(a)带肋筋桩结构桩身侧视图；

图7(b)光面桩结构桩身侧视图；

图7(c)外翼板穿孔桩结构桩身侧视图；

图7(d)外翼板穿孔内翼板带肋筋桩结构桩身侧视图；

图8(a)带内翼连接板的桩结构顶部俯视图；

图8(b)带弧形板的桩结构内部俯视图；

其中：1—外翼板，2—内翼板，3—注浆导管，4—过浆孔，5—内翼连接板，6—肋筋，7—弧形板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种适用于软土地基的多翼板桩结构。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1和图2所示，一种适用于软土地基的多翼板桩结构，包括：至少三块翼板，其中部分或全部翼板的一端部连接，翼板端部纵向设置带有开孔的注浆导管3，翼板开有过浆孔4，注浆导管3每隔1m钻开孔，桩身从2m深度开始，每隔2m在桩身开1cm宽2cm高的过浆孔，供注浆浆液通过，截面如图4所示。

软土地基能提供的桩端阻力有限，减沉主要依靠桩侧摩阻力，且桩侧摩阻力先于桩端阻力发挥作用；在上述两个方案中，通过连接的翼板，能提供较大的桩侧接触面积，能携翼间土一起受力，使翼间土成为桩结构的天然内支撑，提高了桩结构的抗弯抗扭性能。

其中，为了保证桩结构的稳定性，桩结构呈三叉形状者雪花形状布置，而且雪花形状的桩结构，能最大限度地提供桩侧接触面积，充分利用翼间土的作用。翼板为钢板，钢板的厚度为1cm-5cm，钢板的连接为焊接连接，薄钢板焊接而成的预制桩，能较好控制桩身施工质量并缩短工程周期，而且，桩抗拉强度较大，有利于后期桩的回收再利用，从而达到节能环保的效果。

桩结构呈雪花形状布置时，桩结构包括至少3块内翼板2和整数倍内翼板2数量的外翼板1，3块内翼板2呈Y型布置，两外翼板1与一内翼板2端部连接且三者呈Y型布置，注浆导管3设于内翼板2与外翼板1焊接连接端处，其中，最优方案是包括3块内翼板2和6块外翼板1，注浆导管3设于内翼板2与外翼板1连接端处，三块内翼板每相邻两个之间的角度为120°，与内翼板2连接的两块外翼板，三者之间的角度同样为120°，内翼板2外缘留出宽度为25mm的注浆导管通道，焊接注浆导管，内翼板2厚度一般为外翼板1厚度1.5～2倍，翼板长宽比不低于18：1。

内翼板2和外表面1均设置肋筋6，如图6和图7(a)所示，肋筋6设于翼板的宽度方向，沿着桩结构的深度方向，相邻两肋板之间的距离逐渐缩短，通过肋筋6的设置，能在桩侧接触面积固定的情况下进一步提高桩侧摩阻力，与雪花形状桩结构的配合，能够产生较大的侧摩阻力以起到减沉作用，肋筋6为带肋螺纹钢筋，直径不低于20mm，焊接间距不低于150mm，下密上疏，预留注浆导管3焊接空间，肋筋6分段焊接在桩身上，保证静压沉桩时不会发生掉落。

桩结构在纵向方向，包括桩顶和设于桩顶底部的桩身，桩顶从底部到顶部尺寸逐渐增大，这样桩结构呈扩大头处理，可实现自承台效果，有利于保持压桩时的桩顶稳定；

在同一纵向平面内，桩顶和桩身共用同一翼板。为了进一步所述相邻两内翼板之间设有内翼连接板5，内翼连接板5倾斜设置，内翼连接板5的侧部与内翼板2焊接连接，且内翼连接板5为平板，内翼连接板5端部可设于内翼板2的端部或者中部，如图3和图8(a)所示；

在另一实施例中，相邻两内翼板2之间弧形板7，图8(b)所示，弧形板侧部与内翼板焊接连接，这样三块弧形板在横向方向构成一个圆管。

如图7(b)所示，外翼板与内翼板均为光板，不设置肋筋。

如图7(c)所示，在另一实施例中，外翼板在桩结构纵向方向开有多个长条孔；

如图7(d)所示，在另一实施例中，所述外翼板在桩结构纵向方向开有多个长条孔，内翼板在桩结构纵向方向设置肋筋，该肋筋同样设于桩结构的宽度方向。

为了克服现有技术的不足，见图6所示，，多组桩结构应用于地基中时，可呈梅花形结构布置，桩间距以翼板宽度的10～15倍为宜，以五桩为例，五桩布桩平面图如图6所示。

本发明提出了由薄钢板焊接构成雪花形桩结构，主要特点是承载力高，适合做减沉桩。桩身由内翼板和外翼板组成，内翼板厚度较外翼板大，为加强桩顶稳定性增加内翼连接板，为增强桩顶减沉作用，桩顶做成扩大头；桩身加肋以增加侧摩阻力，肋筋沿所有桩身侧面布置，也可以在桩身关键侧面布置；采用静压沉桩工艺，并进行后注浆增强桩土间的密实性，进一步增大侧摩阻力。

根据地基承载力、上部荷载、地质条件等确定单桩尺寸与群桩布设形式；技术关键点是雪花型桩身横断面形式与桩身加肋处理，特殊的横断面形式不仅能最大限度的提供桩土接触面积，而且能携翼间土一起受力，使翼间土发挥一定端承效用，且翼间土可以作为桩体的天然内支撑，提高桩的稳定性，而桩身加肋处理可以极大提高桩的侧摩阻力，提高单桩承载力与减沉效果。

对桩身进行加焊肋筋处理，有利于提高桩侧摩阻力，加肋横向分段焊接，肋筋可使用带肋钢筋，也可使用圆钢或扁钢条等。

对桩顶采取扩大头处理，并设置内翼板连接板，极大的改善了沉桩时桩顶的稳定性，且扩头处理使桩自承台效果，增大摩阻力。

通过注浆导管的设置，在桩结构下压后，进行注浆处理，后注浆可以填补桩土间切削空隙，增大桩结构侧摩阻力。

本发明采用一次压入，而非分次压入，因此施工关键控制点是桩身的垂直度，本发明施工流程为：测量定位→压桩机就位→吊装喂桩→桩身对中调直→压桩→压桩到位→后注浆→停止注浆→完成施工。

本发明桩结构具体施工过程如下：

1)现场或者工厂预制桩结构；

2)施工前做好放线工作，在桩位中心打一根短钢筋并涂上红漆，桩机定位后复测桩位是否正确；

3)配备专门吊机进行吊装喂桩，压桩机就位，行至桩位处，使压桩机夹持钳口中心与地面上的样桩基本对准，调平校核后，在此需注意的是，由于桩型特殊，导致现有的压桩机难以抱紧桩，因此需要采取特殊的加持钳口，推荐采用形如钢板桩沉桩机的夹持钳口；

4)当桩被吊入夹桩钳口后，由指挥员指挥司机将桩缓慢降到桩尖离地面10cm为止，然后夹紧内翼板，微调压桩机使桩心(即内翼板交点)对准桩位，并将桩压入土中0.5～1.0m，暂停下压，从桩的3个侧面通过互成120度角的三个经纬仪观察内翼板交线校正桩身垂直度，当桩身垂直度偏差小于0.5％时才可正式压桩；

5)压桩，压桩时必须时刻控制桩身垂直度，由于其特殊的截面形式，压桩时的抗扭性能较差，因此沉桩过程中需始终检测桩身是否有扭转变形，且由于桩身较长，采取分阶段压入；

6)压桩完成后进行桩土间孔隙注浆，注浆压力0.5～1MPa，注浆量以设计量为准，以填补加劲肋切削而成桩土间孔隙为主，避免过分扰动桩周土体。

7)沉桩完成，初步检验沉桩效果。

另一实施例中，一种适用于软土地基的多翼板桩结构，至少三块翼板，翼板依次连接，相邻两翼板之间的连接角度为100°-170°，部分翼板端部纵向设有开有开孔的注浆导管，至少三块翼板，翼板依次连接，相邻两翼板之间的连接角度为100°-170°，部分翼板端部纵向设置带有开孔的注浆导管，这样翼板之间填充有土体，使得翼间土与翼板一同受力。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于软土地基的多翼板桩结构，其特征在于，包括：

至少三块翼板，翼板依次连接，相邻两翼板之间的连接角度为100°-170°，部分翼板端部纵向设置带开孔的注浆导管，翼板开有与开孔相通的过浆孔。

2.一种适用于软土地基的多翼板桩结构，其特征在于，包括：

至少三块翼板，其中部分或全部翼板的一端部连接，翼板端部纵向设置带开孔的注浆导管，翼板开有与开孔相通的过浆孔。

3.根据权利要求2所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构，其特征在于，所述桩结构呈三叉形状或者雪花形状布置；

进一步地，所述翼板为钢板。

4.根据权利要求3所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构，其特征在于，所述桩结构呈雪花形状布置时，桩结构包括至少3块内翼板和整数倍内翼板数量的外翼板，3块内翼板呈Y型布置，两外翼板与一内翼板端部连接且三者呈Y型布置，所述注浆导管设于内翼板与外翼板连接端处；

或者，内翼板的数量为6块分三组，一组两内翼板背靠背对齐并焊接，相邻三组内翼板的角度夹角为120°。

5.根据权利要求1或2所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构，其特征在于，所述所有翼板表面均设置肋筋，肋筋设于翼板的宽度方向，全宽布置，沿着桩结构的深度方向，相邻两肋筋之间的距离逐渐缩短。

6.根据权利要求1或2所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构，其特征在于，所述桩结构在纵向方向，包括桩顶和设于桩顶底部的桩身，两者焊接相连，桩顶从上到下逐渐缩小到与桩身尺寸一致。

7.根据权利要求4所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构，其特征在于，所述桩顶相邻两内翼板之间设有内翼连接板，内翼连接板倾斜设置，内翼连接板的侧部与内翼板焊接连接，内翼连接板端部可设于内翼板的端部或者中部；

或者，所述相邻两内翼板之间设弧形板，弧形板侧部与内翼板焊接连接。

8.根据权利要求4所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构，其特征在于，所述外翼板在桩结构纵向方向开有多个长条孔。

9.根据权利要求4所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构，其特征在于，所述外翼板在桩结构纵向方向开有多个长条孔，内翼板在桩结构纵向方向设置肋筋。

10.根据权利要求2-4中任一项所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)现场或者工厂预制所述的一种适用于软土地基的多翼板桩结构；

2)施工前做好放线工作，在桩位中心打一根短钢筋并涂上红漆，桩机定位后复测桩位是否正确；

3)配备专门吊机进行吊装喂桩，压桩机就位，行至桩位处，使压桩机夹持钳口中心与地面上的样桩基本对准；

4)当桩结构被吊入夹桩钳口后，由指挥员指挥司机将桩结构缓慢降到桩尖离地面8-12cm处，夹紧内翼板，微调压桩机使桩心对准桩位，并将桩压入土中0.5～1.0m，暂停下压，从桩结构的侧面通过经纬仪观察内翼板交线校正桩身垂直度，当桩身垂直度偏差小于0.5％时正式压桩；

5)采取分阶段压入的方式进行压桩；

6)压桩完成后通过注浆导管进行桩土间孔隙注浆；

7)沉桩完成，初步检验沉桩效果。