CN109680679A - 素混凝土桩及其施工器具和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种素混凝土桩及其施工器具和施工方法，素混凝土桩为雪花型，包括桩身、位于桩身顶端的盖板；采用锤击沉管方式将素混凝土桩桩模打入地基后，在桩模沉管的空腔内浇注混凝土，边拔管、边锤击、边继续浇筑，形成现浇雪花型混凝土桩。分区段打设若干雪花型素混凝土桩，然后在素混凝土桩上方铺设钢筋网片，使群桩整体联接。本发明的混凝土桩与土体接触体表面积较大，具有较高的桩侧摩擦力，提高了桩体承载力；单位横截面面积具有更高的承载力；在桩上部布置钢筋网片，可有效控制桥头段差异沉降；对于涵洞和通道等软土层深度中等且填土较高的部位，采用本发明可以提高土的抗剪强度，降低软弱土的压缩性，减少沉降和不均匀沉降。

Description

素混凝土桩及其施工器具和施工方法

技术领域

本发明涉及岩土及地质工程中的混凝土桩，尤其涉及素混凝土桩及其施工器具和施工方法。

背景技术

桩的承载能力是由桩端阻力和桩侧摩阻力共同提供的。现有的圆柱状的现浇混凝土桩主要是由桩侧摩阻力来提供承载力，地基加固效果弱。刚性桩复合地基的加固能力好，但是加固费用高。高速公路往往存在着桥头跳车的问题，这是由于路基土发生了差异沉降，涵洞和通道等软土层也存在不均匀沉降问题，这些问题关系到了公路、隧道的安全运营和人们的生命安全保障。所以亟需一种能充分利用桩侧摩阻力和桩端阻力，既具有刚性桩一样高承载能力又经济实用的桩基础来解决此类问题。

发明内容

发明目的：针对以上问题的不足之处，本发明的目的是提供一种素混凝土桩及其施工器具和施工方法，该素混凝土桩的桩身为雪花型，混凝土桩具有较高桩侧摩阻力和桩端阻力的素混凝土桩，在保障必要的桩承载力的情况下，提高了单位混凝土强度和利用率，减小材料的使用。

技术方案：本发明素混凝土桩，包括多个素混凝土桩单元；每个素混凝土桩单元包括桩身和位于桩身顶端的盖板，桩身由一个等边星型腹板部与凸缘部组成，盖板为三个Y型字组成的加宽素混凝土板，桩身与盖板均由素混凝土浇筑。

桩身的横截面为雪花型，盖板为三个夹角为120°的Y型字组成的加宽素混凝土板，该雪花型素混凝土桩采用锤击沉管方式将雪花型素混凝土桩桩模套上钢板桩尖打入地基至设计深度，然后在桩模沉管的空腔内浇注混凝土，边拔管、边锤击、边继续浇筑，形成现浇雪花型混凝土桩。分区段打设若干雪花型素混凝土桩，打设完成后在素混凝土桩上方铺设钢筋网片，使群桩整体联接。其中的雪花型素混凝土桩桩模为外轮廓为雪花型的桩模沉管。

本发明所使用的锤击打桩机击打前要在雪花型素混凝土桩桩模上扣一个钢桩帽，再用桩锤击打，桩模与桩帽之间设有弹性垫层，桩帽的下半部分的形状为与桩模外轮廓形状相同的雪花型，深度为350～400mm，与桩模之间留有20～30mm的空隙，桩帽的上半部分为圆管形。

雪花型素混凝土桩桩模由1.3cm～1.7cm厚的钢板焊接而成；桩模上端设有混凝土漏斗，方便混凝土浇筑。

钢桩尖由9片钢板焊接而成，具有与桩模外轮廓形状相同的雪花型。

雪花型素混凝土桩腹板部以及凸缘部长度为0.35～0.45m，宽度为0.08～0.12m，整体桩长可以达到15m左右。

雪花型素混凝土桩在桩顶浇筑形成0.2～0.3m厚的混凝土盖板，盖板上再铺设钢筋网片。

雪花型素混凝土桩的沉桩施工方法，包括以下步骤：

(1)在雪花型素混凝土桩打设前对现场通水、通电、通路，平整场地，然后放线布置桩位；

(2)用桩架吊起桩模沉管，对准预设在桩位的钢桩尖，套上桩尖后，放下桩模沉管，压入土中；

(3)检查桩锤、桩帽和桩模是否在同一垂直线上，当桩管倾斜小于0.5％时锤击桩模；先低锤轻击，如果桩模没有发生偏移就进行正常施打至标高；

(4)确认桩模内没有水或者泥浆后浇灌混凝土；第一次浇灌混凝土时，应尽量灌满，边拔桩模边浇筑混凝土，要始终保持桩模内混凝土高于地面；

(5)在混凝土注满桩模后进行拔管；在拔管过程中保持锤击，拔管速度在土层中为1m/min，在软土层中为0.3～0.8m/min；倒打拔管的速度，单动汽锤大于50次/min，自由落锤大于40次/min；在管底未拔至桩顶设计标高时，不得中断倒打和轻击。

(6)重复上述步骤完成现场内所有桩桩身的施工；

(7)待现浇雪花型素混凝土桩身固结后，在地基上部挖0.1m形状为雪花型的土，开挖后在桩身顶部浇筑混凝土形成雪花型素混凝土桩盖板；

(8)在盖板顶铺设钢筋网片以增加桩群整体性，控制桥头不均匀沉降。

工作原理：雪花型素混凝土桩大幅扩大了桩身与土体接触面积，提高了桩侧摩阻力；盖板的设置增加了桩端强度，使桩端不易局部破坏；桩身结合了端承桩与摩擦桩优点，可充分利用桩身上下各部位的土层，有效控制沉降，使桩体沉降较小。

有益效果：与现有技术相比，本发明是一种能很好解决软土层不均匀沉降问题的既经济又具有高承载力的新型的桩基技术，其具有以下优点：(1)雪花型素混凝土桩与土体接触的体表面积较大，具有较高的桩侧摩擦力，提高了桩体承载力；(2)与一般异型桩相比，单位横截面面积具有更高的承载力，更加经济；(3)在道路和桥梁台背衔接区域、高速铁路桥头过渡段，灌注雪花型素混凝土桩，再在桩上部布置钢筋网片，可有效控制桥头段差异沉降；(4)对于涵洞和通道等软土层深度中等且填土较高的部位，采用雪花型素混凝土桩处理可以提高土的抗剪强度，降低软弱土的压缩性，减少沉降和不均匀沉降。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的桩身横截面示意图；

图3为本发明的锤垫、桩帽、桩垫、桩模示意图；

图4为本发明的钢桩尖示意图；

图5为本发明的桥头施工示意图；

图6为本发明的施工成果示意图。

具体实施方式

如图1所示，雪花型素混凝土桩包括桩身1、位于桩身1顶端的盖板2，盖板2为三个夹角为120度的Y型字组成的加宽素混凝土盖板，盖板的厚度范围为0.2～0.3m。

如图2所示，桩身1的横截面为雪花型。

如图3所示，桩模6的横截面形状为雪花型，锤垫3为竖纹硬木或盘圆层叠的钢丝绳，厚度取150～200mm，桩帽4下部套桩头用的深度取350～400mm，桩帽4上部为圆筒形，下部形状为与桩模外轮廓形状相同的雪花型，深度为350～400mm，桩帽4下部与桩模6之间留有20～30mm的空隙；混凝土桩桩模打设时，桩模与桩帽之间设置有弹性桩垫5，桩垫5由麻袋、硬纸板等材料制作，厚度取120～150mm。

如图4所示，桩模6下部套有钢桩尖7，钢桩尖7由9片钢板焊接而成，具有与桩模外轮廓形状相同的雪花型。

如图5所示，锤击打桩机8上部通过桩锤钢丝绳9吊着桩锤10,桩管滑轮组11吊着桩模6，在桩模6上部设有受桩锤10锤击用的桩帽4。桩模6上部外侧设置混凝土漏斗12，下部套有钢桩尖7，其中浇筑混凝土就是通过由吊斗钢丝绳和回绳控制位置的混凝土吊斗往混凝土漏斗12内浇灌混凝土。

实施时，先对现场通水、通电、通路，平整场地，然后放线布置桩位；用桩架吊起桩模6，对准预设在桩位的钢桩尖7，套上钢桩尖7；然后缓缓放下桩模6，压入土中；检查桩模6与桩锤10是否在同一垂直线上，桩模6倾斜小于0.5％时，即可起锤沉管；先低锤轻击，如果桩模6没有发生偏移就进行正常施打，锤打到符合设计要求的贯入度或标高后停止锤打；检查桩模6内是否有水或者泥浆进入，确认没有后浇灌混凝土。第一次浇灌混凝土时，应尽量灌满，边拔桩模6边浇筑混凝土，要始终保持桩模6内混凝土高于地面。拔管在混凝土注满桩模6后进行；在拔管过程中保持锤击，拔管速度要均匀，土层以1m/min为宜，软弱土层以0.3～0.8m/min为宜。倒打拔管的速度，单动汽锤不得少于50次/min，自由落锤不少于40次/min。在管底未拔至桩顶设计标高时，不得中断倒打和轻击；在管底未拔至桩顶设计标高时，倒打和轻击不得中断，最终在地基土中形成雪花型素混凝土桩身1。待现浇雪花型素混凝土桩身1固结一天后，在地基上部挖0.1m形状为雪花型的土，开挖后在桩身1顶部浇筑混凝土形成雪花型素混凝土桩盖板2；在盖板顶铺设钢筋网片13以增加桩群整体性，控制桥头不均匀沉降，如图6所示。

Claims (10)

1.一种素混凝土桩，其特征在于：包括多个素混凝土桩单元；所述每个素混凝土桩单元包括桩身(1)、位于桩身(1)顶端的盖板(2)，所述桩身(1)由一个等边星形腹板部与凸缘部组成，所述盖板(2)为由三个Y型字组成的加宽素混凝土盖板，所述桩身(1)与盖板(2)均由素混凝土浇筑。

2.根据权利要求1所述的素混凝土桩，其特征在于：所述桩身(1)的横截面为雪花型。

3.根据权利要求1所述的素混凝土桩，其特征在于：所述盖板(2)的厚度为0.2～0.3m。

4.一种对权利要求1至3中任一项所述的素混凝土桩进行施工的器具，其特征在于：包括打桩机(8)、桩锤(10)、上部设有混凝土漏斗(12)的桩模(6)，以及位于桩模(6)上方并受桩锤(10)锤击用的桩帽(4)，所述桩锤(10)与桩帽(4)间设有锤垫(3)，所述桩模(6)与桩帽(4)间夹有桩垫(5)，所述打桩机(8)上部通过桩锤钢丝绳(9)吊着桩锤(10)，所述桩模(6)底部套有与桩模外形相同的桩尖(7)。

5.根据权利要求4所述的素混凝土桩的施工器具，其特征在于：所述桩模(6)为外轮廓为雪花型的桩模沉管。

6.根据权利要求4所述的素混凝土桩的施工器具，其特征在于：所述桩帽(4)的下部形状与桩模形状相同，桩帽的上部分为圆管形。

7.根据权利要求4所述的素混凝土桩的施工器具，其特征在于：所述桩模(6)由1.3cm～1.7cm厚的钢板焊接而成。

8.根据权利要求4所述的素混凝土桩的施工的器具，其特征在于：所述桩模(6)与桩帽(4)之间设有桩垫(5)。

9.一种对如权利要求1所述的素混凝土桩的施工方法，其特征在于：采用锤击沉管方式将素混凝土桩桩模打入地基后，在桩模沉管的空腔内浇筑混凝土，分区段打设多个素混凝土桩后在桩上方铺设钢筋网片以使群桩整体连接。

10.一种采用如权利要求9所述的素混凝土桩的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在素混凝土桩打设前对现场通水、通电、通路，平整场地，然后放线布置桩位；

(2)用桩架吊起桩模(6)，对准并套上桩尖(7)；然后放下桩模，压入土中；

(3)检查桩锤(10)、桩帽(4)和桩模(6)是否在同一垂直线上，当桩模(6)倾斜小于0.5％时，锤击桩模；

(4)检查桩模(6)并浇灌混凝土，浇筑时，保持桩模内混凝土高于地面；

(5)在混凝土注满桩模后进行拔管，土层的拔管速度为1m/min，弱土层为0.3～0.8m/min；

(6)重复上述步骤；

(7)待桩身固结后，在地基上部挖0.1m形状为雪花型的土，开挖后在桩身顶部浇筑混凝土形成雪花型素混凝土桩盖板；

(8)在盖板顶铺设钢筋网片以增加桩群整体性，控制桥头不均匀沉降。