CN109518685A - 一种水下预制桩结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下预制桩结构及其施工方法，涉及工程施工技术领域，其技术方案要点是包括桩身和桩头，桩身内部沿其轴线固定有贯穿性的导向管，导向管内同轴设有注浆管；施工方法包括以下步骤：S1：确定桩位，按施工要求将预制桩沉入预定深度；S2：将紧固件从注浆管取下，在原注浆管末端增加一段注浆管并确保其露出水面；S3：利用工具带动注浆管转动，使得桩头离开桩身，在注浆管管口接近水面前增补注浆管；S4：通过注浆管抽出桩身与桩头之间的泥浆；S5：通过注浆管注入未凝结的桩体材料。本发明解决了现有预制桩水下拼装连接节点影响质量的问题，在水上拼装连接节点，提高工程质量。

Description

一种水下预制桩结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及工程施工技术领域，更具体的说，它涉及一种水下预制桩结构及其施工方法。

背景技术

随着城市的发展，道路或桥梁建设逐渐增加。因地理因素影响，道路或桥梁部分区域需跨越江湖水面，此部分道路或桥梁需要钢筋混凝土桩进行支撑。由于总体施工进度安排，通常在常水位进行施工，一般采用围堰法施工。

现有技术参考申请公布号为CN108517884A的中国发明专利申请，其公开了一种桥梁基础钢板桩围堰施工方法及其临时支撑结构，具体步骤为：安装钢板桩围堰与结构支撑；基坑抽水至底板以上约20cm位置；安装支撑于钢护筒上的临时支撑；基坑继续抽水至泥面，清理至封底混凝土底标高；浇筑封底混凝土；待封底混凝土达到设计强度后，拆除支撑于钢护筒上的临时支撑；割除承台范围内多余钢护筒，清理桩头，施工承台。该发明申请便于围堰干封底，控制围堰局部变形，但存在以下不足：修筑的围堰在工程完毕后须及时拆除，因此围堰法施工成本高且周期长。

为了解决上述问题，一般采用预制法制作，现场进行拼装。授权申请公布号为CN105970993A的中国发明专利申请，公开了一种预制桩与预制承台的水下连接结构及其施工方法，所述预制承台固定连接在预制桩的顶端，预制桩的顶端具有桩头，所述桩头的直径小于桩头以下的预制桩直径，所述预制承台上设有与桩头连接的通孔，所述通孔的直径大于桩头的直径，但小于桩头以下的预制桩直径，通过水下灌注混凝土的方式向通孔与桩头之间灌注混凝土，使预制桩与预制承台固定连接在一起。该发明申请可以免去围堰施工工序，大大降低了施工成本并缩短了工期。但是存在以下不足，此时预制的梁、板、柱均处于水下拼装，其节点的连接非常关键，决定了工程的质量。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水下预制桩结构，使得拼装节点在水面上方进行，便于操作，提高工程施工质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种水下预制桩结构，包括桩身和桩头，所述桩身内部沿其轴线固定有贯穿性的导向管，导向管内同轴设有注浆管，注浆管的一端与桩头固定连接且管口延伸至桩头与桩身的界面处，注浆管的另一端可拆卸连接有用于将注浆管和桩身固定的紧固件。

通过采用上述技术方案，桩身与桩头通过注浆管和紧固件可拆卸连接。制作时可以将桩身、桩头预先制作，然后进行组装，适合批量生产。使用时可以将预制桩使用工具部分沉入地面以下，然后把紧固件取下，可以将注浆管连接外部的螺旋桩钻机，注浆管带动桩头继续向地底钻取直到达到所需深度，然后通过注浆管抽取泥浆后灌注桩体材料，满足桩体深度要求。可以在桩身露出水面部位进行节点拼接，便于操作，提高施工质量。

本发明进一步设置为：所述桩身远离桩头的一端固定有支撑台，支撑台上设有与导向管同轴的穿孔。

通过采用上述技术方案，在吊装支撑台时，将穿孔与注浆管对齐，然后下方支撑台，则支撑台在穿孔与注浆管配合导向作用下下移，防止安装支撑台时出现晃动，方便安装。

本发明进一步设置为：所述支撑台的轮廓直径大于桩身的轮廓直径，支撑台上设有与桩身配合的容纳槽。

通过采用上述技术方案，容纳槽与桩身配合，使得支撑台固定后受力不会偏移，提高支撑台与桩身之间的连接稳固性。

本发明进一步设置为：所述桩身远离桩头的一端固定有至少两根沿轴向设置的锚杆，支撑台上设有供锚杆穿过的安装孔，锚杆末端固定有锚具。

通过采用上述技术方案，支撑台通过锚杆与锚具进一步固定，防止水位上升到支撑台处时，支撑台在浮力作用下下浮，提高支撑台的安装牢固性。

本发明进一步设置为：所述支撑台上支撑固定有两个横梁，两个横梁之间通过钢筋混凝土固定连接。

通过采用上述技术方案，两个横梁通过混凝土固定成为整体。

本发明进一步设置为：两个所述横梁连接端通过可拆卸的连接杆锚固。

通过采用上述技术方案，横梁在浇筑混凝土前通过连接杆连接预固定，防止振捣混凝土的过程中造成横梁偏移。

本发明进一步设置为：所述注浆管包括多根首尾螺纹连接的管体。

通过采用上述技术方案，可以根据注浆管的长度需求组装管体，满足深度要求。

本发明进一步设置为：所述桩头凸起形成圆柱状的定位台，桩身的端部设有与定位台轮廓相适应的定位槽，注浆管的管口位于定位槽内。

通过采用上述技术方案，桩头与桩身通过定位台与定位槽预定位，注浆管的管口位于定位槽中，防止预制桩未使用时外部异物进入到出浆口造成堵塞。

针对现有技术存在的不足，本发明的另一个目的在于提供一种水下预制桩结构的施工方法，能够在水面上方进行节点拼装，便于操作，提高工程施工质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种水下预制桩结构的施工方法，包括以下步骤：

S1：确定桩位，按施工要求将预制桩沉入预定深度；

S2：将紧固件从注浆管取下，在原注浆管末端增加一段注浆管并确保其露出水面；

S3：利用工具带动注浆管转动，使得桩头离开桩身，在注浆管管口接近水面前增补注浆管；

S4：通过注浆管抽出桩身与桩头之间的泥浆；

S5：通过注浆管注入未凝结的桩体材料。

通过采用上述技术方案，桩身露出水面上方，桩头钻入地底后，桩体材料凝固后将桩头与桩身连接一体。然后在水面上方进行节点安装，便于操作，提高工程质量。

本发明进一步设置为：在步骤S4与S5之间增加下列步骤：

S4-1：在桩身顶端套设支撑台，把预制梁吊装在支撑台上，预制梁安装就位后形成空腔；

S4-2：对支撑台表面进行打毛处理，在空腔中绑扎钢筋笼并浇筑混凝土。

通过采用上述技术方案，支撑台提高了横梁的支撑面积，横梁连接牢固，钢筋混凝土将两个横梁连接固定，提高节点连接强度。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

1.预制桩包括桩身和桩头两部分且可拆卸连接，便于预生产后再组装；

2.预制桩沉桩后，桩头可以继续下钻，然后浇筑桩体材料，增加地面地方的桩体深度；

3.支撑台与横梁在水面上方施工，便于操作，提高工程质量。

附图说明

图1为预制桩整体结构示意图；

图2为显示预制桩各部件结构的爆炸图；

图3为显示预制桩内部连接结构在图1中A-A向的剖视图；

图4为显示横梁支撑结构的轴测图；

图5为显示支撑台预制桩连接关系在图4中B-B向的剖视图；

图6为显示从注浆管向桩身与桩头之间灌注未凝结桩体材料的示意图。

附图标记：1、桩身；11、导向管；12、定位槽；2、桩头；21、定位台；3、注浆管；31、出浆口；4、紧固件；5、支撑台；51、容纳槽；6、横梁；61、固定板；7、钢筋笼；8、连接杆；9、填充层。

具体实施方式

一种水下预制桩结构，如图1和图2所示，包括桩身1和桩头2，桩身1内部固定有导向管11，导向管11贯穿整个桩身1。桩头2的一端固定有注浆管3，注浆管3同轴穿过导向管11且末端固定有紧固件4，使得桩头2与桩身1固定形成整体。

参考图2和图3，桩身1可以采用混凝土制作，导向管11可以是不锈钢管，导向管11与桩身1一体成型。

桩头2可以采用耐磨材料制作，如耐磨钢，以便预制桩使用工具锤击沉入地面时减少损坏的可能。在桩头2的一端设有圆柱形的定位台21，桩身1的一端对应设有圆柱形的定位槽12，定位台21可以容纳进定位槽12中。

注浆管3可以采用高强度合金钢管制作，钢管可以选择公称通径为φ100mm，壁厚为14.2mm的无缝钢管，可以具有较高的强度并能承受较大的周向扭力保持原状。注浆管3可以是一根管体，也可以是由两根以上管体螺纹连接而成。

注浆管3的端部固定连接有两个出浆口31，出浆口31位于桩头2内并露出在定位台21表面。由于出浆口31位于定位槽12中，避免未使用状态下外部异物进入造成堵塞。

紧固件4可以为与注浆管3端部螺纹连接的螺母，紧固件4的外径轮廓大于导向管11的内径，以防止注浆管3相对导向管11滑动。

参考图4和图5，在预制桩固定后，可以在预制桩顶端固定安装支撑台5，支撑台5的轮廓面积大于桩身1的轮廓面积，以起到足够的支撑面积。在支撑台5的一面设有与桩身1配合的容纳槽51，支撑台5套设固定在桩身1顶端。

为了使得支撑台5与桩身1连接时准确定位，在安装支撑台5前可以在注浆管3末端螺纹接另一段注浆管3。在支撑台5上对应开设有与注浆管3相适应的穿孔，穿孔与容纳槽51连通。在吊装支撑台5时，将穿孔与注浆管3对齐，然后下方支撑台5，则支撑台5在穿孔与注浆管3配合导向作用下下移，使得容纳槽51与桩身1准确配合定位，方便安装。

为了提高支撑台5与桩身1的连接强度，桩身1远离桩头2的一端固定有至少两根沿轴向设置的锚杆，支撑台5上设有供锚杆穿过的安装孔，锚杆末端固定有锚具。

参考图4和图5，支撑台5上支撑有横梁6，两个横梁6之间形成空腔，在空腔中绑扎有钢筋笼7，可以向空腔中浇筑混凝土使得两个横梁6与支撑台5固定成为一个整体。为了提高连接效果，可以将支撑台5的顶面凿毛处理。

在两个横梁6靠近连接的一端分别设有固定板61，固定板61可以是钢板，两个固定板61之间通过连接杆8锚固。

参考图5和图6，在预制桩使用设备部分沉入地面下方后，可以将注浆管3连接外部的螺旋桩钻机，螺旋桩钻机工作带动注浆管3转动，与注浆管3连接的桩头2转动并向地底深处移动。当注浆管3的顶端靠近水面时停止施工，继续补接新的注浆管3，然后继续钻取直至桩头2深度达到设计要求。在此过程中，桩头2与桩身1之间形成空腔，空腔内由于渗水形成泥浆，利用注浆管3连接外部的抽吸泵将泥浆抽出。然后再通过注浆管3连接外部的砼泵，将桩体材料高压灌注到空腔内，桩体材料可以是未凝结的混凝土。待桩体材料硬化后形成填充层9并将桩身1与桩头2重新固定在一起，注浆管3作为填充层9的加强筋。

该水下预制桩结构的施工方法如下：

S1：确定桩位，按施工要求将预制桩使用送桩器沉入预定深度；

S2：将紧固件4从注浆管3取下，在原注浆管3末端增加一段注浆管3并确保其露出水面；

S3：利用螺旋桩钻机带动注浆管3转动，使得桩头2离开桩身1并向地面底部钻入，在注浆管3管口接近水面前增补新的注浆管3；当注浆管3的顶端靠近水面时停止施工，继续补接新的注浆管3，然后继续钻取直至桩头2深度达到设计要求；

S4：通过注浆管3连接外部的抽吸泵，抽出桩身1与桩头2之间的泥浆；

S5：通过注浆管3注入未凝结的桩体材料；

S6：将支撑台5吊装在桩身1上方，使得穿孔与注浆管3对齐，然后下放支撑台5支撑台5在穿孔与注浆管3的配合导向下套设在桩身1上；将支撑台5与桩身1用锚杆锚固；

S7：对支撑台5的上表面进行凿毛处理，将横梁6支撑在支撑台5上，在横梁6之间的空腔中绑扎钢筋笼7，然后用连接杆8连接固定两个横梁6，向空腔中浇筑混凝土。

由于支撑台5和横梁6的安装连接处于水面上方，便于精确操作，提高工程质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水下预制桩结构，包括桩身(1)和桩头(2)，其特征在于：所述桩身(1)内部沿其轴线固定有贯穿性的导向管(11)，导向管(11)内同轴设有注浆管(3)，注浆管(3)的一端与桩头(2)固定连接且管口延伸至桩头(2)与桩身(1)的界面处，注浆管(3)的另一端可拆卸连接有用于将注浆管(3)和桩身(1)固定的紧固件(4)。

2.根据权利要求1所述的一种水下预制桩结构，其特征在于：所述桩身(1)远离桩头(2)的一端固定有支撑台(5)，支撑台(5)上设有与导向管(11)同轴的穿孔。

3.根据权利要求2所述的一种水下预制桩结构，其特征在于：所述支撑台(5)的轮廓直径大于桩身(1)的轮廓直径，支撑台(5)上设有与桩身(1)配合的容纳槽(51)。

4.根据权利要求3所述的一种水下预制桩结构，其特征在于：所述桩身(1)远离桩头(2)的一端固定有至少两根沿轴向设置的锚杆，支撑台(5)上设有供锚杆穿过的安装孔，锚杆末端固定有锚具。

5.根据权利要求4所述的一种水下预制桩结构，其特征在于：所述支撑台(5)上支撑固定有两个横梁(6)，两个横梁(6)之间通过钢筋混凝土固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种水下预制桩结构，其特征在于：两个所述横梁(6)连接端通过可拆卸的连接杆(8)锚固。

7.根据权利要求1所述的一种水下预制桩结构，其特征在于：所述注浆管(3)包括多根首尾螺纹连接的管体。

8.根据权利要求1所述的一种水下预制桩结构，其特征在于：所述桩头(2)凸起形成圆柱状的定位台(21)，桩身(1)的端部设有与定位台(21)轮廓相适应的定位槽(12)，注浆管(3)的管口位于定位槽(12)内。

9.根据权利要求1所述的一种水下预制桩结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：确定桩位，按施工要求将预制桩沉入预定深度；

S2：将紧固件(4)从注浆管(3)取下，在原注浆管(3)末端增加一段注浆管(3)并确保其露出水面；

S3：利用工具带动注浆管(3)转动，使得桩头(2)离开桩身(1)，在注浆管(3)管口接近水面前增补注浆管(3)；

S4：通过注浆管(3)抽出桩身(1)与桩头(2)之间的泥浆；

S5：通过注浆管(3)注入未凝结的桩体材料。

10.根据权利要求9所述的一种水下预制桩结构的施工方法，其特征在于：在步骤S4与S5之间增加下列步骤：

S4-1：在桩身(1)顶端套设支撑台(5)，把预制梁吊装在支撑台(5)上，预制梁安装就位后形成空腔；

S4-2：对支撑台(5)表面进行打毛处理，在空腔中绑扎钢筋笼(7)并浇筑混凝土。