CN109235413A - 一种横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，包括钢沉管、钢导杆、十字弹簧套管、预制钢筋混凝土桩尖、柔性桩、刚性桩和伸缩构件；预制钢筋混凝土桩尖中心设置预埋钢筋，桩尖上边缘设置钢沉管定位槽；伸缩构件包括横向加筋、高强弹簧、钢垫片和滚轮，横向加筋一端焊接滚轮，另一端焊接钢垫片；高强弹簧一端与钢垫片焊接，另一端通过实心垫块和钢套箍连接钢导杆；伸缩构件置于十字弹簧套管内，十字弹簧套管外端焊接中心设有小孔的固定套管，小孔与横向加筋配合。本发明的有益效果是：本发明的横向加筋可以有效增强刚性桩与柔性桩的结合强度，提高刚性桩与柔性桩的协同作用能力，提高刚柔复合桩的承载力，提高界面抗剪强度。
Description
技术领域
本发明属于地基加固工程领域，特别涉及一种横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置及施工方法，适用于软土地基处理施工。
背景技术
我国沿海广泛分布着大量深厚软土地基，由于软土地基具有压缩性大、承载力低等特点，在建筑工程、道路工程等施工前通常需要进行地基处理。一般的地基处理方法多为普通刚柔复合桩加固软基，这种方法存在以下缺陷：刚性桩和柔性桩协同受力能力差，界面强度不高，水泥搅拌桩或水泥土无法加筋等问题。
综上所述，刚柔复合桩加固软土路基具有协同受力能力差，界面强度低等问题，亟需通过改进技术解决这些问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置及施工方法。
这种横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，包括钢沉管、钢导杆、十字弹簧套管、预制钢筋混凝土桩尖、柔性桩、刚性桩、实心垫块和钢套箍和伸缩构件；预制钢筋混凝土桩尖中心设置预埋钢筋，桩尖上边缘设置钢沉管定位槽；伸缩构件包括横向加筋、高强弹簧、钢垫片和滚轮，横向加筋一端焊接滚轮，另一端焊接钢垫片；高强弹簧一端与钢垫片焊接，另一端通过实心垫块和钢套箍连接钢导杆；伸缩构件置于十字弹簧套管内，十字弹簧套管外端焊接中心设有小孔的固定套管，小孔与横向加筋配合，固定套管以及其中心小孔具有一定长度，以限制横向加筋沿十字弹簧套管径向位移；伸缩构件沿钢导杆竖向均匀分布；钢导杆与桩尖的预留钢筋通过钢螺纹套筒连接或焊接；钢沉管置于滚轮外，钢沉管内浇筑混凝土成刚性桩，刚性桩外为柔性桩。
作为优选：预制钢筋混凝土桩尖尺寸大于刚性桩直径，桩尖中心预留与钢导杆同直径的预埋钢筋。
作为优选：钢垫片上预留有孔洞。
作为优选：伸缩构件沿钢导杆竖向均匀分布，每处均匀对称设置四个。
作为优选：固定套管的小孔外圈均匀设置肋板与外管连接。
作为优选：十字弹簧套管为十字型管状套管，弹簧套管中心通过实心垫块和钢套箍与钢导杆连接，十字弹簧套管长度小于刚性桩直径。
作为优选：滚轮由钢珠和钢珠套碗组成，钢珠紧贴钢沉管，钢珠外圈的钢珠套碗连接横向加筋。
这种横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置的施工方法，包括以下步骤：
1)采用钢筋混凝土制作预制桩尖，预制钢筋混凝土桩尖预留钢沉管定位槽，中心位置预埋一根钢筋，预埋钢筋露出预制桩尖20cm-40cm；
2)在横向加筋一端焊接滚轮，另一端焊接钢垫片，钢垫片连接高强弹簧，制作成伸缩构件，伸缩构件沿钢导杆竖向均匀分布，每处均匀对称设置四个伸缩构件；
3)预制十字弹簧套管，将伸缩构件套入十字弹簧套管内，并在十字弹簧套管上焊接限制横向加筋沿十字弹簧套管径向位移的固定套管，十字弹簧套管中心通过实心垫块和钢套箍与钢导杆连接；
4)每节钢导杆之间采用焊接或钢螺纹套筒连接，将钢导杆最下端与桩尖的预留钢筋通过钢螺纹套筒连接或焊接；
5)将连接有伸缩构件的钢导杆装入钢沉管，并将钢沉管嵌入桩尖预留的钢沉管定位槽，将连接有钢导杆的预制钢筋混凝土桩尖用钢沉管压入设计深度；
6)向钢沉管中浇筑混凝土，边上拔钢沉管边浇筑混凝土成桩。
作为优选：所述步骤4)中，钢导杆采用螺纹钢筋，每段钢导杆根据一节钢沉管长度设置，采用焊接或螺纹套筒连接。
作为优选：所述步骤5)中，利用沉管机或静压方式将钢沉管压入地基。
本发明的有益效果是：
1、本发明的横向加筋可以有效增强刚性桩与柔性桩的结合强度，提高刚性桩与柔性桩的协同作用能力，提高刚柔复合桩的承载力，提高界面抗剪强度。
2、本发明的十字弹簧套管为十字型管状套管，在弹簧与钢导杆连接后套入，可固定弹簧和横向加筋位置，提高伸缩构件的整体协作能力。
3、本发明钢导杆采用带肋钢筋，材料方便易取，成桩后，有助于提高钢导杆与刚性桩的结合强度。
4、本发明在刚性桩设置有略大于桩身的钢筋混凝土桩尖，在沉管过程中减小了土体对钢沉管侧向压力及阻力。
5、本发明在横向加筋外端设置滚轮，可以有效减小在拔出钢沉管时横向钢筋与钢沉管的摩擦力，可以有效保护伸缩构件的稳定性。
附图说明
图1为横向加筋刚柔复合桩截面图；
图2为横向加筋刚柔复合桩横截面图；
图3为横向加筋刚柔复合桩作用示意图；
图4为滚轮示意图；
图5为桩尖预埋钢筋俯视图；
图6为固定套管示意图。
附图标记说明：1-钢沉管、2-钢导杆、3-横向加筋、4-高强弹簧、5-十字弹簧套管、6-钢垫片、7-滚轮、8-预制钢筋混凝土桩尖、9-钢沉管定位槽、10-预埋钢筋、11-钢螺纹套筒、12-柔性桩、13-刚性桩、14-钢珠、15-钢珠套碗、16-实心垫块和钢套箍、17-固定套管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，包括钢沉管1、钢导杆2、横向加筋3、高强弹簧4、十字弹簧套管5、钢垫片6、滚轮7、预制钢筋混凝土桩尖8、钢沉管定位槽9、预埋钢筋10、钢螺纹套筒11、柔性桩12、刚性桩13、钢珠14、钢珠套碗15、实心垫块和钢套箍16、固定套管17。
预制钢筋混凝土桩尖8尺寸略大于桩身直径，预制钢筋混凝土桩尖8中心设置预埋钢筋10。横向加筋3一端焊接滚轮7，另一端连接钢垫片6，可采用焊接连接。在钢垫片6上预留孔洞，以便浇筑混凝土时能使水泥浆液进入十字弹簧套管5内，提高该复合桩整体刚度。采用高强弹簧4，高强弹簧4一端与钢垫片6连接，作为伸缩构件。为加强横向加筋3和十字弹簧套管5的整体性，在十字弹簧套管5上焊接与方向盘类似且中间开口便于限制横向加筋3沿十字弹簧套管5径向位移的固定套管17。高强弹簧4另一端与钢导杆2焊接，并沿钢导杆2竖向均匀分布，间距为50cm，每处均匀对称设置四个。为加强伸缩构件和钢导杆2的整体性，在伸缩构件和钢导杆2之间增加实心垫块和钢套箍16，分别与伸缩构件和钢导杆2焊接。根据设计桩身直径和弹簧直径制作十字弹簧套管5(由四个钢套管及实心垫块和钢套箍16组成)，其长度略小于桩身直径。钢导杆2与桩尖的预留钢筋10通过钢螺纹套筒11连接或焊接。通过钢沉管1将预制钢筋混凝土桩尖8压入设计深度，边上拔钢沉管1边浇筑混凝土成桩。
所述固定套管17中心设有与横向加筋3配合的小孔，小孔外圈均匀设置肋板与外管连接；固定套管17以及其中心小孔具有一定长度，以限制横向加筋3沿十字弹簧套管5径向位移。
所述滚轮7由钢珠14和钢珠套碗15组成，钢珠14紧贴钢沉管1，钢珠14外圈的钢珠套碗15连接横向加筋3。
所述弹簧为高强弹簧4，长度根据桩身半径制作。
所述横向加筋3为螺纹钢筋，长度根据桩身长度制作。
所述伸缩构件由连接有高强弹簧4和滚轮7的横向加筋3组成。
所述弹簧套管为十字型管状套管，弹簧套管中心通过实心垫块和钢套箍16与钢导杆2连接。
所述预制钢筋混凝土桩尖8尺寸略大于桩身直径，桩尖中心预留与钢导杆2同直径的螺纹钢筋，桩尖上边缘设置钢沉管定位槽9。
所述钢导杆2采用螺纹钢筋，钢导杆2为均匀多段，每段长根据一节钢沉管1长度设置，采用焊接或螺纹套筒连接。
横向加筋3可采用直径20mm-30mm的带肋钢筋，钢导杆2可采用30mm-40mm的带肋钢筋。
所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置的施工方法，包括以下步骤：
1)采用钢筋混凝土制作预制桩尖，预制桩尖预留沉管凹槽，中心位置预埋一根钢筋，预埋钢筋10露出预制桩尖20cm-40cm。
2)在横向加筋3一端焊接滚轮7，另一端焊接钢垫片6，钢垫片6连接高强弹簧4，制作成伸缩构件，伸缩构件沿钢导杆2竖向均匀分布，每处均匀对称设置四个伸缩构件，连接可采用焊接。
3)预制十字弹簧套管5，套管长度略大于弹簧直径，将伸缩构件套入弹簧套管，并在十字弹簧套管5上焊接限制横向加筋3沿十字弹簧套管5径向位移的固定套管17，十字弹簧套管5通过实心垫块和钢套箍16与钢导杆2连接，连接可采用焊接。
4)每节钢导杆2可根据钢沉管1长度制作，每节钢导杆2采用焊接或钢螺纹套筒连接。将钢导杆2下端与预埋有钢筋的预制钢筋混凝土桩尖8固定连接，连接可采用焊接或钢螺纹套筒11固定连接。
5)将连接有伸缩构件的钢导杆2装入钢沉管1，并将钢沉管1嵌入桩尖预留的钢沉管定位槽9，将连接有钢导杆2的预制钢筋混凝土桩尖8用钢沉管1压入设计深度，利用沉管机或静压方式将钢沉管1压入地基。
6)向钢沉管1中浇筑混凝土，边上拔钢沉管1边浇筑混凝土成桩。
Claims (10)
1.一种横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，其特征在于：包括钢沉管(1)、钢导杆(2)、十字弹簧套管(5)、预制钢筋混凝土桩尖(8)、柔性桩(12)、刚性桩(13)、实心垫块和钢套箍(16)和伸缩构件；预制钢筋混凝土桩尖(8)中心设置预埋钢筋(10)，桩尖上边缘设置钢沉管定位槽(9)；伸缩构件包括横向加筋(3)、高强弹簧(4)、钢垫片(6)和滚轮(7)，横向加筋(3)一端焊接滚轮(7)，另一端焊接钢垫片(6)；高强弹簧(4)一端与钢垫片(6)焊接，另一端通过实心垫块和钢套箍(16)连接钢导杆(2)；伸缩构件置于十字弹簧套管(5)内，十字弹簧套管(5)外端焊接中心设有小孔的固定套管(17)，小孔与横向加筋(3)配合，固定套管(17)以及其中心小孔具有一定长度，以限制横向加筋(3)沿十字弹簧套管(5)径向位移；伸缩构件沿钢导杆(2)竖向均匀分布；钢导杆(2)与桩尖的预留钢筋(10)通过钢螺纹套筒(11)连接或焊接；钢沉管(1)置于滚轮(7)外，钢沉管(1)内浇筑混凝土成刚性桩(13)，刚性桩(13)外为柔性桩(12)。
2.根据权利要求1所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，其特征在于：预制钢筋混凝土桩尖(8)尺寸大于刚性桩(13)直径，桩尖中心预留与钢导杆(2)同直径的预埋钢筋(10)。
3.根据权利要求1所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，其特征在于：钢垫片(6)上预留有孔洞。
4.根据权利要求1所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，其特征在于：伸缩构件沿钢导杆(2)竖向均匀分布，每处均匀对称设置四个。
5.根据权利要求1所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，其特征在于：固定套管(17)的小孔外圈均匀设置肋板与外管连接。
6.根据权利要求1所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，其特征在于：十字弹簧套管(5)为十字型管状套管，弹簧套管中心通过实心垫块和钢套箍(16)与钢导杆(2)连接，十字弹簧套管(5)长度小于刚性桩(13)直径。
7.根据权利要求1所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置，其特征在于：滚轮(7)由钢珠(14)和钢珠套碗(15)组成，钢珠(14)紧贴钢沉管(1)，钢珠(14)外圈的钢珠套碗(15)连接横向加筋(3)。
8.一种如权利要求1所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用钢筋混凝土制作预制桩尖，预制钢筋混凝土桩尖(8)预留钢沉管定位槽(9)，中心位置预埋一根钢筋，预埋钢筋(10)露出预制桩尖20cm-40cm；
2)在横向加筋(3)一端焊接滚轮(7)，另一端焊接钢垫片(6)，钢垫片(6)连接高强弹簧(4)，制作成伸缩构件，伸缩构件沿钢导杆(2)竖向均匀分布，每处均匀对称设置四个伸缩构件；
3)预制十字弹簧套管(5)，将伸缩构件套入十字弹簧套管(5)内，并在十字弹簧套管(5)上焊接限制横向加筋(3)沿十字弹簧套管(5)径向位移的固定套管(17)，十字弹簧套管(5)中心通过实心垫块和钢套箍(16)与钢导杆(2)连接；
4)每节钢导杆(2)之间采用焊接或钢螺纹套筒连接，将钢导杆(2)最下端与桩尖的预留钢筋(10)通过钢螺纹套筒(11)连接或焊接；
5)将连接有伸缩构件的钢导杆(2)装入钢沉管(1)，并将钢沉管(1)嵌入桩尖预留的钢沉管定位槽(9)，将连接有钢导杆(2)的预制钢筋混凝土桩尖(8)用钢沉管(1)压入设计深度；
6)向钢沉管(1)中浇筑混凝土，边上拔钢沉管(1)边浇筑混凝土成桩。
9.根据权利要求8所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置的施工方法，其特征在于：所述步骤4)中，钢导杆(2)采用螺纹钢筋，每段钢导杆(2)根据一节钢沉管(1)长度设置，采用焊接或螺纹套筒连接。
10.根据权利要求8所述的横向加筋刚柔复合桩加固软土地基装置的施工方法，其特征在于：所述步骤5)中，利用沉管机或静压方式将钢沉管(1)压入地基。
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