CN108487239B - 一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种配有可展开式钢筋骨架的土工织物袋桩结构及施工工艺，采用折叠式钢筋架结构，结构可缩。两根纵筋之间每隔一段距离设置一组伸缩架，伸缩架与纵筋利用转头铰接连接，连接完成后形成类似伸缩门式结构，当纵筋间距减小时，伸缩架可沿转头及自身转轴转动，结构直径缩小；当布袋拉动纵筋使间距增大时，伸缩架可拉伸直至钢筋骨架展开，结构直径增大。3、本发明提出将土工织物袋与折叠式钢筋架结构用复合纤维筋连接，先将桩体下放，再灌注混凝土使布袋膨胀产生压力，通过复合纤维筋拉动钢筋架结构展开，自动形成高强度钢筋混凝土布袋桩结构。

Description

一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构及施工工艺

技术领域

本发明属于桩基础施工领域，具体涉及一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩 结构及施工工艺。

背景技术

随着交通建设工程的发展，道路、桥梁桩基施工技术呈现多样化。其中布袋 桩不仅具有隔离、排水、加固的作用，还可以加速土体固结，提高土体的承载力 和复合模量，减少土体压缩变形及地基沉降量，有效控制软弱地基的工后沉降， 且在防止盐渍土质对构造物腐蚀方面具有良好的效果。目前，布袋桩技术施工工 艺合理，可操作性强，质量相对可靠。但布袋桩的承载力除来源于桩身与桩周土 体的摩擦力之外，还与桩身强度有关，现有的布袋桩仅灌注混凝土，无法配筋， 仅靠灌注混凝土强度难以达到抗弯抗剪承载力要求。且相同桩型的普通布袋桩， 由于施工技术水平的差异、地质条件的局部差异以及混凝土用量的差异，易导致 布袋内混凝土在凝固时产生不均匀沉降，造成承载力离散性问题。显然，为布袋 桩结构增加钢筋骨架可以有效解决上述问题。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明为布袋桩结构添加钢筋骨架以有 效解决上述问题。为此，本发明将注浆技术、绑扎钢筋架技术以及土工织物综合 应用新技术相结合。将折叠式钢筋骨架装在高强土工织物袋内，并将两者用复合 纤维筋连接为一体，待布袋桩下放到位后，向内灌注钢纤维混凝土，在混凝土压 力作用下使布袋膨胀，布袋拉动钢筋骨架结构展开，形成钢筋混凝土布袋桩。

本发明采用的技术方案如下：

一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构，包括一个土工织物袋，在所述的 土工织物袋内设有与其相连的折叠式钢筋架，以折叠式钢筋结构为骨架，在所述 的土工织物袋内灌注有钢纤维混凝土；所述的折叠式钢筋架包括多根纵向钢筋， 在多根纵向钢筋上每隔一段距离设置一组伸缩架；每组伸缩架包括多个用于连接 相邻两根纵向钢筋的连接杆，每个连接杆包括多段，相邻段之间通过转头相连； 连接杆与纵向钢筋之间通过转头相连。

当纵向钢筋靠近时，伸缩架收缩，结构直径减小；纵向钢筋被拉开时，伸缩 架随之展开，结构直径变大直至钢筋骨架完全展开。所述结构类似伸缩门结构。

进一步的，所述的土工织物袋与所述折叠式钢筋架采用复合纤维筋相连。

进一步的，所述的多根纵向钢筋均匀布置在土工织物袋内侧，通过绑扎相连 形成一个整体。

进一步的，所述的土工织物袋的底部采用扩大头式，布袋在此处可容纳更多 混凝土。成桩后，通过扩大头可实现扩底作用，增大地基反力，提高桩基稳定性。

进一步的，所述扩大头桩底中间附近位置，绑扎有若干个桩尖。

进一步的，通过一个注浆管向土工织物袋内注浆；所述的注浆管管底用闷头 旋紧；注浆管顶部穿过塑料套环，使所述的塑料套环能够沿注浆管上下滑动。

进一步的，还包括一个布袋桩卡盘，所述的布袋桩卡盘包括一个钢板，在该 钢板上设有一个卡盘洞口，将布袋穿过卡盘洞口并反套在卡盘洞口上扎紧，灌注 前，再将所述的钢板固定，最终实现布袋桩孔口固定。

本发明还提供了一种布袋桩结构施工工艺，包括以下步骤：

第一步，正式施工前，必须先将钢筋架绑扎、折叠后套入土工织物袋，钢筋 架与布袋用复合纤维筋连接，并将布袋底部扎紧；将注浆管底部用闷头旋紧，插 入钢筋架纵向钢筋之间；顶部穿过塑料套环并将套环绑扎在布袋口上；将布袋穿 过卡盘洞口并反套在卡盘洞口上扎紧；

第二步，钻孔；

第三步，将制备好的布袋—钢筋架结构缓慢下放至桩孔内，再将卡盘底部钢 板固定；

第四步，开始注入混凝土；遵循自下而上，逐节压浆的原则；

第五步，灌注结束后，拔注浆管,闷头恰能够将顶部塑料套环堵死，之后旋 出注浆管，此时布袋桩已形成封闭的桩体；

第六步，布袋桩施工完成，检验成桩效果，符合要求后方可在布袋桩上部进 行下一阶段的施工。

所述的步骤四的具体方法如下：

遵循自下而上，逐节压浆的原则；注意控制好注浆压力，一旦超过设计值， 要及时减压或者上拔注浆管；在混凝土压力作用下，布袋膨胀，拉动钢筋架结构 逐渐展开，最终形成钢筋混凝土布袋桩；注浆结束标准为：当浆液从管口冒出， 桩顶处布袋膨胀至设计桩径即可。

本发明的有益效果如下：

1.所述布袋桩结构，是高强土工织物袋与钢筋混凝土结构的结合。具有隔离、 排水、加固的特性，且承载力高。

2.本发明提供的钢筋混凝土布袋桩结构，可以实现钻孔机成孔，无需大面积 开挖，节省成本；桩体可通过探测口下放，施工对原始地质条件破坏较小。

3.本发明在施工完成后可形成钢筋混凝土布袋桩结构，较普通布袋桩来说， 桩本身具有更高的强度，可适应更加软弱的地质条件。在相同的强度要求下，所 述布袋桩结构能节省更多混凝土，更为经济。

4.本发明可适用于淤泥、淤泥质土，局部夹有粉细砂的软弱土层，软塑至流 塑状地层。通过注浆膨胀挤压周围软土土体，增加稳定性。

5.所述布袋桩底部采取扩大头式，通过灌注可形成混凝土基座，增大地基反 力，实现扩底作用。

6.所述布袋桩孔口采用卡盘固定，可保证灌注顺利实施。

7.所述钢筋架结构可以地面预制，标准化生产，现场装配；且施工方法简单， 可以提高施工效率，节省成本。

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注浆前布袋桩的结构；

图2注浆后布袋桩的结构；

图3注浆前布袋桩结构横截面图；

图4注浆后布袋桩结构横截面图；

图5、图6钢筋架结构展开前的俯视图和主视图；

图7、图8钢筋架结构展开后的俯视图和主视图；

图9、图10施工效果图；

图中：1—纵向钢筋，2—伸缩架，3—转头，4—高强土工织物袋，5—注浆 管，6—复合纤维筋，7—扩大头，8—塑料套环，9—闷头，10—桩尖，11—卡盘， 12—钢筋混凝土布袋桩结构，13—桩基承台，，14—墩柱，15—地面线。16—桥/ 路。

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；

本发明中所述的布袋和土工织物袋指代相同；本发明中的“转头”可以采用 现有的折叠铰链(合页)、万向接头等。

正如背景技术所介绍的，现有技术中目前，布袋桩技术施工工艺合理，可操 作性强，质量相对可靠。但布袋桩的承载力除来源于桩身与桩周土体的摩擦力之 外，还与桩身强度有关，现有的布袋桩仅灌注混凝土，无法配筋，仅靠灌注混凝 土强度难以达到抗弯抗剪承载力要求。且相同桩型的普通布袋桩，由于施工技术 水平的差异、地质条件的局部差异以及混凝土用量的差异，易导致布袋内混凝土 在凝固时产生不均匀沉降，造成承载力离散性问题。显然，为布袋桩结构增加钢 筋骨架可以有效解决上述问题；为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种配 有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构及施工工艺。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，配有可展开式钢筋骨架的所 述钢筋混凝土布袋桩结构由高强土工织物袋外包，以折叠式钢筋结构为骨架，灌 注钢纤维混凝土形成。六根纵向钢筋与土工织物袋由复合纤维筋相连，均匀布置 在布袋内侧，伸缩架根据施工需求间隔布置。将特制注浆管底部用闷头旋紧，置 入纵向钢筋之间，顶部穿过塑料套环，并将套环绑扎在布袋口。灌注前，再将布 袋穿过卡盘洞口并反套在卡盘洞口上扎紧，将卡盘底部钢板固定。具体结构形式 见图1、2所示。本发明提出的一种钢筋混凝土布袋桩施工工艺。先将折叠式钢 筋架连接土工织物袋，并绑扎注浆管；布袋下放后，采用自下而上的方式，向内 灌注钢纤维混凝土；在混凝土压力作用下使布袋膨胀，拉动钢筋架结构展开，自 动形成钢筋混凝土布袋桩结构。其中注浆管底部采用闷头旋紧，顶部穿过塑料套 环并将塑料套环绑扎在布袋上。灌注完成后，抽注浆管，底部闷头恰能将套环堵 死，再旋出注浆管，形成密闭的布袋桩桩体。

其中，折叠式钢筋架不少于六根纵向钢筋1，并且根据桩长与桩基稳定性要 求，每隔一定距离设置一组伸缩架2。伸缩架2与纵向钢筋1利用转头3铰接连 接。当纵向钢筋1靠近时，伸缩架2收缩，结构直径减小；纵向钢筋1被拉开时， 伸缩架2随之展开，结构直径变大直至钢筋骨架完全展开。所述结构类似伸缩门 结构。

高强土工织物袋4与所述折叠式钢筋架采用复合纤维筋6相连。使六根纵向 钢筋均匀布置在土工织物袋内侧，通过绑扎形成整体。桩到位后向布袋内灌注钢 纤维混凝土，在混凝土压力作用下，高强土工织物袋胀起，直径变大，拉动折叠 式钢筋架展开，逐步形成钢筋混凝土布袋桩结构。

土工织物袋4的底部采用扩大头7式，布袋在此处可容纳更多混凝土。成桩 后，通过扩大头可实现扩底作用，增大地基反力，提高桩基稳定性。

采用特制注浆管5施工，管底用闷头9旋紧；注浆管顶部穿过塑料套环，使 套环能够沿注浆管上下滑动；套上布袋后，将塑料套环8紧扎在布袋顶端。完成 灌注时，抽注浆管，使闷头恰能将塑料套环堵住，避免注入的浆液外溢，而后旋 出注浆管，使布袋桩形成一个密封的桩体。

扩大头桩底中间附近位置，绑扎有若干个桩尖10。灌注时，依靠钢筋混凝 土桩结构自重，压迫桩尖插入底部稳定土体，以增强桩基稳定性。

所述钢筋架结构由六根纵向钢筋和一定数量的箍筋组成，纵向钢筋长度及型 号与箍筋类型及间距由具体施工条件结合配筋率确定。

所述钢筋架结构由六根纵筋和一定数量的伸缩架组成，纵筋长度及型号与伸 缩架类型、伸缩单元个数及间距由具体施工条件结合配筋率确定。绑扎钢筋架时， 两根纵筋之间每隔一段距离设置一组伸缩架；伸缩架与纵筋利用转头铰接连接。 连接完成后形成类似伸缩门式结构，当纵筋间距减小时，伸缩架可沿转头及自身 转轴转动，结构直径缩小；当布袋拉动纵筋使间距增大时，伸缩架可拉伸直至钢 筋骨架展开，结构直径增大。钢筋架结构具体如图3和图4所示。

进一步的，本发明依照具体工程，纵筋数量可以设置为6～16根，相应的钢 筋架结构展开后为6～16边形。

进一步的，伸缩架可采用不同的类型，相同类型的伸缩架可采用不同数目的 伸缩单元。

1、纵向钢筋均匀布置在土工织物袋内侧，并用复合纤维筋绑扎紧实，以保 证土工织物袋在灌注膨胀后，结构直径变大，能够通过复合纤维筋施力将折叠式 的钢筋架拉开，逐步形成钢筋混凝土布袋桩结构。布袋与钢筋架连接后效果如图 5、图6、图7和图8所示。纵筋与布袋之间也可不用复合纤维筋连接，采用其 他高强度材料连接，实现布袋膨胀后，拉动钢筋架展开的目的即可。

钢筋可换用其他材料作为骨架，如GFRP筋(玻璃纤维复合增强塑料筋)等。

依据现场施工条件调整桩长及桩位，桩底采用扩大头式，扩大头桩底中间位 置，绑扎有若干个桩尖。单个桥梁墩柱下，可连接多个钢筋混凝土布袋桩。施工 后效果如图9、图10所示；桥/路16通过设置墩柱14和桩柱基台13承载；在 桩柱基台13的地平下下方采用本发明设计的钢筋混凝土布袋桩结构12。

布袋桩卡盘11由钢板和设置在钢板上的卡盘洞口组成，将布袋穿过卡盘洞 口并反套在卡盘洞口上扎紧，灌注前，再将卡盘钢板固定，最终实现布袋桩孔口 固定。

上述布袋桩结构施工工艺方法，先将折叠式钢筋架连接土工织物袋，并绑扎 注浆管；布袋下放后，采用自下而上的方式，向内灌注钢纤维混凝土；在混凝土 压力作用下使布袋膨胀，拉动钢筋架结构展开，自动形成钢筋混凝土布袋桩结构。 其中注浆管底部采用闷头旋紧，顶部穿过塑料套环并将塑料套环绑扎在布袋上。 灌注完成后，抽注浆管，底部闷头恰能将套环堵死，再旋出注浆管，形成密闭的 布袋桩桩体，具体工艺步骤如下：

第一步，正式施工前，必须先将钢筋架绑扎、折叠后套入土工织物袋，钢筋 架与布袋用复合纤维筋连接，并将布袋底部扎紧。将注浆管底部用闷头旋紧，插 入钢筋架纵筋之间；顶部穿过塑料套环并将套环绑扎在布袋口上。将布袋穿过卡 盘洞口并反套在卡盘洞口上扎紧。

第二步，本发明采用钻孔机成孔，根据所要施工桩位进行放样，现场定位。

第三步，根据设计尺寸，采用合适直径的钻头成孔。在钻孔的过程中为了防 止塌孔，采用孔内原土造浆。浆液所需水源通过钻机自身液压泵由钻杆顶部压入 钻杆内部，从而进入孔内，形成浆液护壁。

第四步，将制备好的布袋—钢筋架结构缓慢下放至桩孔内，再将卡盘底部钢 板固定。

第五步，开始注入混凝土。遵循自下而上，逐节压浆的原则。注意控制好注 浆压力，一旦超过设计值，要及时减压或者上拔注浆管。要严格限制注浆流量在 30～60L/min以内。在混凝土压力作用下，布袋膨胀，拉动钢筋架结构逐渐展 开，最终形成钢筋混凝土布袋桩。注浆结束标准为：当浆液从管口冒出，桩顶处 布袋膨胀至设计桩径即可。

第六步，灌注结束后，拔注浆管,闷头恰能够将顶部塑料套环堵死，之后旋 出注浆管，此时布袋桩已形成封闭的桩体。

第七步，布袋桩施工完成，检验成桩效果，符合要求后方可在布袋桩上部进 行下一阶段的施工。

所述布袋桩结构，是高强土工织物袋与钢筋混凝土结构的结合。具有隔离、 排水、加固的特性，且承载力高。

本发明提供的钢筋混凝土布袋桩结构，可以实现钻孔机成孔，无需大面积开 挖，节省成本；桩体可通过探测口下放，施工对原始地质条件破坏较小。

本发明在施工完成后可形成钢筋混凝土布袋桩结构，较普通布袋桩来说，桩 本身具有更高的强度，可适应更加软弱的地质条件。在相同的强度要求下，所述 布袋桩结构能节省更多混凝土，更为经济。

本发明可适用于淤泥、淤泥质土，局部夹有粉细砂的软弱土层，软塑至流塑 状地层。通过注浆膨胀挤压周围软土土体，增加稳定性。

所述布袋桩底部采取扩大头式，通过灌注可形成混凝土基座，增大地基反力， 实现扩底作用。

所述布袋桩孔口采用卡盘固定，可保证灌注顺利实施。

所述钢筋架结构可以地面预制，标准化生产，现场装配；且施工方法简单， 可以提高施工效率，节省成本。

本发明提出的一种土工织物袋与钢筋混凝土相结合的桩基施工方案，通过灌 注形成钢筋混凝土布袋桩。所述布袋桩由土工织物袋包裹，内部为钢筋混凝土结 构。本发明采用折叠式钢筋架结构，结构可缩。两根纵筋之间每隔一段距离设置 一组伸缩架，伸缩架与纵筋利用转头铰接连接，连接完成后形成类似伸缩门式结 构，当纵筋间距减小时，伸缩架可沿转头及自身转轴转动，结构直径缩小；当布 袋拉动纵筋使间距增大时，伸缩架可拉伸直至钢筋骨架展开，结构直径增大。

本发明提出将土工织物袋与折叠式钢筋架结构用复合纤维筋连接，先将桩体 下放，再灌注混凝土使布袋膨胀产生压力，通过复合纤维筋拉动钢筋架结构展开， 自动形成高强度钢筋混凝土布袋桩结构。

本发明所用土工织物袋采用扩底技术，灌注后布袋膨胀，桩底可形成比桩直 径更大的混凝土基座，增大地基反力。本发明在扩大头桩底绑扎若干个桩尖，增 加桩基稳定性。

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 (7)

1.一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构，其特征在于，包括一个土工织物袋，在所述的土工织物袋内设有与其相连的折叠式钢筋架，以折叠式钢筋结构为骨架，在所述的土工织物袋内灌注有钢纤维混凝土；所述的折叠式钢筋架包括多根纵向钢筋，在多根纵向钢筋上每隔一段距离设置一组伸缩架；每组伸缩架包括多个用于连接相邻两根纵向钢筋的连接杆，每个连接杆包括多段，相邻段之间通过转头相连；连接杆与纵向钢筋之间通过转头相连；

所述的土工织物袋与所述折叠式钢筋架采用复合纤维筋相连；

所述的多根纵向钢筋均匀布置在土工织物袋内侧，通过绑扎相连形成一个整体。

2.如权利要求1所述的一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构，其特征在于，所述的土工织物袋的底部采用扩大头式。

3.如权利要求2所述的一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构，其特征在于，扩大头桩底中间附近位置绑扎有若干个桩尖。

4.如权利要求1所述的一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构，其特征在于，通过一个注浆管向土工织物袋内注浆；所述的注浆管管底用闷头旋紧；注浆管顶部穿过塑料套环，使所述的塑料套环能够沿注浆管上下滑动。

5.如权利要求1所述的一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构，其特征在于，还包括一个布袋桩卡盘，所述的布袋桩卡盘包括一个钢板，在该钢板上设有一个卡盘洞口，将布袋穿过卡盘洞口并反套在卡盘洞口上扎紧。

6.如权利要求5所述的一种配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，正式施工前，必须先将钢筋架绑扎、折叠后套入土工织物袋，钢筋架与布袋用复合纤维筋连接，并将布袋底部扎紧；将注浆管底部用闷头旋紧，插入钢筋架纵向钢筋之间；顶部穿过塑料套环并将套环绑扎在布袋口上；将布袋穿过卡盘洞口并反套在卡盘洞口上扎紧；

第二步，钻孔；

第三步，将制备好的布袋—钢筋架结构缓慢下放至桩孔内，再将卡盘底部固定；

第四步，开始注入混凝土；遵循自下而上，逐节压浆的原则；

第五步，灌注结束后，拔注浆管,闷头恰能够将顶部塑料套环堵死，之后旋出注浆管，此时布袋桩已形成封闭的桩体；

第六步，布袋桩施工完成，检验成桩效果，符合要求后方可在布袋桩上部进行下一阶段的施工。

7.利用权利要求6所述的配有可展开式钢筋骨架的布袋桩结构的施工工艺，其特征在于，所述的第四步的具体方法如下：

遵循自下而上，逐节压浆的原则；注意控制好注浆压力，一旦超过设计值，要及时减压或者上拔注浆管；在混凝土压力作用下，土工织物袋膨胀，拉动钢筋架结构逐渐展开，最终形成钢筋混凝土土工织物袋桩；注浆结束标准为：当浆液从管口冒出，桩顶处土工织物袋膨胀至设计桩径即可。

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