CN108867634B - 适于珊瑚礁地质的组合桩基结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，包括：预应力管桩，其下端部分插入岩土中，且其下段内设灌注桩；钢管立柱，其位于所述预应力管桩上方，且套设在所述预应力管桩外部且相隔一定距离形成一环形的中空灌浆空间，且二者之间部分重叠套设，重叠部分的中空灌浆空间内填充灌浆料；所述钢管立柱上部露出岩土，用于与外部结构连接。本发明的组合桩基能够充分利用灌注桩周侧摩阻力以及预应力管桩的高强度，可以大幅降低桩基自重，减小桩身设计长度；特别适用于珊瑚礁地质条件下的基础施工，既能满足恶劣海洋环境，又能够装配化、快速施工，环保高效，具有良好的经济效益。

Description

适于珊瑚礁地质的组合桩基结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及组合桩基结构领域。更具体地说，本发明涉及一种适于珊瑚礁地质的组合桩基结构及其施工方法。

背景技术

桩基础以其施工简单、造价成本低、沉降控制效果好等优势广泛应用于我国基础工程建设中。在常规地质条件下，目前基本形成了以打入桩、钻孔灌注桩和钢管复合桩为主的桩基设计理论和设计方法，而针对珊瑚礁特殊地质条件下的基础结构研究，国内外尚处于理论研究阶段。

实践证明，在珊瑚礁地质条件下，传统的钻孔灌注桩工效低，自重大，而钢管打入桩则极易破坏不均匀、多空隙、脆性大的珊瑚礁灰岩，从而降低基桩承载力；无论哪一种施工方式，都不能很好的适用于珊瑚礁地质，其次，远海恶劣环境下，传统灌注桩或钢管桩都存在物资运输困难、施工工序复杂、耐久性差、易腐蚀等缺点。

当前，装配化快速施工是桥梁建设领域的重要发展方向之一。同时，国家对远海岛礁的建设开发力度越来越大，基础结构建设是岛礁建设的关键，面向未来大规模建设(码头、机场跑道、旅游设施等)，亟待开发经济耐久的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构。

发明内容

本发明提供一种适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，该组合桩基能够充分利用灌注桩周侧摩阻力以及预应力管桩的高强度，可以大幅降低桩基自重，减小桩身设计长度。

为了实现以上目的，本发明提供一种适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，包括：

预应力管桩，其下端部分插入岩土中，且其下段内设灌注桩。

优选的是，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，还包括：

钢管立柱，其位于所述预应力管桩上方，且套设在所述预应力管桩外部且相隔一定距离形成一环形的中空灌浆空间，且二者之间部分重叠套设，重叠部分的中空灌浆空间内填充灌浆料；所述钢管立柱上部露出岩土，用于与外部结构连接。

优选的是，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，还包括：

临时支撑牛腿，其垂直连接于所述预应力管桩，且环向绕着所述预应力管桩设置所述，临时支撑牛腿紧贴于所述钢管立柱下端，以对所述钢管立柱起到支撑固定作用。

优选的是，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，所述钢管立柱连接一灌浆管，连通所述预应力管桩与钢管立柱之间的中空灌浆空间，以向该中空结构内灌输灌浆料。

优选的是，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，所述钢管立柱侧壁上开设至少一个漏浆口，以供中空灌浆空间被浇灌满后，多余的灌浆料从漏浆口流出。

优选的是，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，所述预应力管桩内壁以及所述钢管立柱内壁凹凸不平，形成凹凸抗剪键齿。

优选的是，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，还包括稳固结构，其具体包括：

环状结构，环向分布于所述预应力管桩下端且与其连接为一体，所述环状结构内部中空，其内底部表面向上凸起，形成多个圆弧状凸起；

环状卡块，环向分布于所述预应力管桩下端且与其连接为一体，所述环状卡块卡设于所述环状结构的中空结构内，且所述环状卡块下表面向内凹陷形成多个圆弧状凹槽，所述圆弧状凹槽和所述圆弧状凸起一一对应，且彼此相配合，所述环状卡块的外壁与所述环状结构的内壁均相隔一定距离，且彼此之间通过多个弹簧连接；

环状卡条，环向贴附于所述预应力管桩外壁，且所述环状卡条下端穿过所述环状结构顶部，且固定于所述环状卡块顶端。

优选的是，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，所述灌浆料由以下重量份的原料采用以下步骤制成：

步骤一、取石子850-970份、砂420-580份、水泥680-820份、膨润土590-650份以及蒙脱石75-125份，得矿渣混合物；

步骤二、取350-380份竹渣、320-340份秸秆、290-310份木质纤维，混合粉碎，加入680-720份水，冷冻处理12h，投入密封容器中，向其中投入发酵剂，并使得密封容器内的压强达0.05MPa，室温静置24h，升温至36℃，1200r/min搅3h，恢复至常压，得发酵植物纤维；

步骤三、取步骤二得到的发酵植物纤维、取110-130份玻璃纤维、120-140份竹炭纤维、65-80份硼砂混合、55-70份二甲基硅油、55-70份聚乙二醇、50-60份氧化钙以及50-60份氧化锌，超声混合，得混合料；

步骤四、将所述矿渣混合物、所述混合料、50-60份硼酸锌、450-500份液体胶以及2000-2100份水混合，得所述灌浆料。

一种适于珊瑚礁地质的组合桩基结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1)、利用打桩装备将预应力管桩插入珊瑚礁地质岩土中，打桩过程中，钻杆插入预应力管桩内，钻孔掘进，边钻边沉；

步骤2)、提升钻杆，往预应力管桩内下放钢筋笼和导管，向导管内浇筑混凝土，形成灌注桩；

步骤3)、将预制好的钢管立柱套设在所述预应力管桩外部，且临时支撑于牛腿上，调整到位后进行点焊加固，最后通过灌浆管往中空灌浆空间内灌浆，通过露浆孔观测浆液是否灌浆到位，灌浆到位，即停止。

本发明至少包括以下有益效果：本发明的组合桩基能够充分利用灌注桩周侧摩阻力以及UHPC管桩的高强度，可以大幅降低桩基自重，减小桩身设计长度，同时，破碎的珊瑚礁砂岩块在水泥浆挤压下也能够得到很好的修复。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明实施例1中组合桩基结构的结构示意图；

图2为实施例2中组合桩基结构的结构示意图；

图3为本发明稳固结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，包括：

预应力管桩1，其下端部分插入珊瑚礁岩土中，且其下段内设灌注桩2；所述预应力管桩为UHPC管桩。将预应力管桩1打入一定深度，能够维持自身平衡，将预应力管桩1作为护筒，直接在孔内进行常规螺旋钻孔操作。预应力管桩1可以平衡水压，防止塌孔，同时还能够隔离地表水，保护孔口地面、固定桩基位置和钻头导向作用等等；而且利用灌注桩进行进一步固定，相比较于完全利用预应力管桩1进行固定，这样不仅稳固效果更好，在相同的强度下，其对珊瑚礁砂岩破坏更小，不需要将预应力管桩1全部打入岩土中，而且破碎的珊瑚礁砂岩块在水泥浆挤压下也能够得到很好的修复。而且所述预应力管桩1内壁凹凸不平，形成凹凸抗剪键齿，使得所述预应力管桩1与灌注桩2之间连接效果更佳。

实施例2

另一种实施方式中，如图2所示，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，还包括：

钢管立柱3，其位于所述预应力管桩1上方，且套设在所述预应力管桩1外部且相隔一定距离形成一环形的中空灌浆空间4，且二者之间部分重叠套设，重叠部分的中空灌浆空间内填充灌浆料；所述钢管立柱上部露出岩土，用于与外部结构连接；所述钢管立柱内壁凹凸不平，形成凹凸抗剪键齿。临时支撑牛腿5，其垂直连接于所述预应力管桩1，且环向绕着所述预应力管桩设置，所述临时支撑牛腿5紧贴于所述钢管立柱3下端，以对所述钢管立柱3起到支撑固定作用。所述钢管立柱3连接一灌浆管6，连通所述预应力管桩1与钢管立柱3之间的中空灌浆空间，以向该中空结构内灌输灌浆料。所述钢管立柱3侧壁上开设至少一个漏浆口7，以供中空灌浆空间被浇灌满后，多余的灌浆料从漏浆口流出。其具体施工步骤如下：步骤1)、UHPC管桩打入前，将临时支撑牛腿焊接于设计标高；利用打桩装备插打预应力管桩，打桩过程中，钻杆插入预应力管桩内，钻孔掘进，边钻边沉；步骤2)、提升钻杆，下放钢筋笼和导管，向导管内浇筑混凝土；步骤3)、将预制好的钢管立柱套设在所述预应力管桩外部，且临时支撑于牛腿上，调整到位后进行点焊加固，最后通过灌浆管往中空灌浆空间内灌浆，注满后由露浆口流出，可保证灌浆间隙完全充盈，灌浆到位，即停止。整个上部结构也就是钢管立柱3整跨架设过程中，现场仅需进行套筒灌浆连接，大大加快了施工速度。

另一种实施方式中，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，还包括：稳固结构，其包括：

环状结构8，环向分布于所述预应力管桩1下端且与其连接为一体，所述环状结构8内部中空，其内底部表面向上凸起，形成多个圆弧状凸起9；环状卡块10，环向分布于所述预应力管桩1下端且与其连接为一体，所述环状卡块10卡设于所述环状结构5的中空结构内，且所述环状卡块10下表面向内凹陷形成多个圆弧状凹槽11，所述圆弧状凹槽11和所述圆弧状凸起9一一对应，且彼此相配合，所述环状卡块10的外壁与所述环状结构5的内壁均相隔一定距离，且彼此之间通过多个弹簧12连接；环状卡条13，环向贴附于所述预应力管桩1外壁，且所述环状卡条13下端穿过所述环状结构8顶部，且固定于所述环状卡块10顶端。这样当有较大震动发生时，比如地震发生时，可以起到很好的缓冲作用，可以先吸收抵消一部分能量，尽量减少对预应力管桩1的影响。

另一种实施方式中，所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，所述灌浆料由以下重量份的原料采用以下步骤制成：

步骤一、取石子850-970份、砂420-580份、水泥680-820份、膨润土590-650份以及蒙脱石75-125份，得矿渣混合物；

步骤二、取350-380份竹渣、320-340份秸秆、290-310份木质纤维，混合粉碎，加入680-720份水，冷冻处理12h，投入密封容器中，向其中投入发酵剂，并使得密封容器内的压强达0.05MPa，室温静置24h，升温至36℃，1200r/min搅3h，恢复至常压，得发酵植物纤维；

步骤三、取步骤二得到的发酵植物纤维、取110-130份玻璃纤维、120-140份竹炭纤维、65-80份硼砂混合、55-70份二甲基硅油、55-70份聚乙二醇、50-60份氧化钙以及50-60份氧化锌，超声混合，得混合料；

步骤四、将所述矿渣混合物、所述混合料、50-60份硼酸锌、450-500份液体胶以及2000-2100份水混合，得所述灌浆料。

根据实施例1-3中的配方和工艺制备得到的混凝土，常温静置6天后，对混凝土进行性能检测，并与市面上普通的混凝土进行对比，对比结果见表1

表1

由表1可知，与市面上的混凝土相比，本发明的工艺制备的混凝土抗拉强度、劈拉强度以及弯拉强度都得到了很大程度的改善。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，其特征在于，包括：

预应力管桩，其下端部分插入岩土中，且其下段内设灌注桩；

钢管立柱，其位于所述预应力管桩上方，且套设在所述预应力管桩外部且相隔一定距离形成一环形的中空灌浆空间，且二者之间部分重叠套设，重叠部分的中空灌浆空间内填充灌浆料；所述钢管立柱上部露出岩土，用于与外部结构连接；

所述灌浆料由以下重量份的原料采用以下步骤制成：

步骤一、取石子850-970份、砂420-580份、水泥680-820份、膨润土590-650份以及蒙脱石75-125份，得矿渣混合物；

步骤二、取350-380份竹渣、320-340份秸秆、290-310份木质纤维，混合粉碎，加入680-720份水，冷冻处理12h，投入密封容器中，向其中投入发酵剂，并使得密封容器内的压强达0.05MPa，室温静置24h，升温至36℃，1200r/min搅3h，恢复至常压，得发酵植物纤维；

步骤三、取步骤二得到的发酵植物纤维、取110-130份玻璃纤维、120-140份竹炭纤维、65-80份硼砂混合、55-70份二甲基硅油、55-70份聚乙二醇、50-60份氧化钙以及50-60份氧化锌，超声混合，得混合料；

步骤四、将所述矿渣混合物、所述混合料、50-60份硼酸锌、450-500份液体胶以及2000-2100份水混合，得所述灌浆料。

2.如权利要求1所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，其特征在于，还包括：

临时支撑牛腿，其垂直连接于所述预应力管桩，且环向绕着所述预应力管桩设置，所述临时支撑牛腿紧贴于所述钢管立柱下端，以对所述钢管立柱起到支撑固定作用。

3.如权利要求1所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，其特征在于，所述钢管立柱连接一灌浆管，连通所述预应力管桩与钢管立柱之间的中空灌浆空间，以向该中空结构内灌输灌浆料。

4.如权利要求1所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，其特征在于，所述钢管立柱侧壁上开设至少一个漏浆口，以供中空灌浆空间被浇灌满后，多余的灌浆料从漏浆口流出。

5.如权利要求1所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，其特征在于，所述预应力管桩内壁以及所述钢管立柱内壁凹凸不平，形成凹凸抗剪键齿。

6.如权利要求1所述的适于珊瑚礁地质的组合桩基结构，其特征在于，还包括稳固结构，其具体包括：

环状结构，环向分布于所述预应力管桩下端且与其连接为一体，所述环状结构内部中空，其内底部表面向上凸起，形成多个圆弧状凸起；

环状卡块，环向分布于所述预应力管桩下端且与其连接为一体，所述环状卡块卡设于所述环状结构的中空结构内，且所述环状卡块下表面向内凹陷形成多个圆弧状凹槽，所述圆弧状凹槽和所述圆弧状凸起一一对应，且彼此相配合，所述环状卡块的外壁与所述环状结构的内壁均相隔一定距离，且彼此之间通过多个弹簧连接；

环状卡条，环向贴附于所述预应力管桩外壁，且所述环状卡条下端穿过所述环状结构顶部，且固定于所述环状卡块顶端。

7.一种如权利要求1-5任一适于珊瑚礁地质的组合桩基结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1)、利用打桩装备将预应力管桩插入珊瑚礁地质岩土中，打桩过程中，钻杆插入预应力管桩内，钻孔掘进，边钻边沉；

步骤2)、提升钻杆，往预应力管桩内下放钢筋笼和导管，向导管内浇筑混凝土，形成灌注桩；

步骤3)、将预制好的钢管立柱套设在所述预应力管桩外部，且临时支撑于牛腿上，调整到位后进行点焊加固，最后通过灌浆管往中空灌浆空间内灌浆，通过露浆孔观测浆液是否灌浆到位，灌浆到位，即停止。

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