CN110593258A - 既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法及加固结构 - Google Patents

既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法及加固结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法及加固结构,施工方法包括如下步骤:(a)放线定位→(b)钢套管及钢管加工→(c)钢套管下管→(d)钢管下管→(e)灌注→(f)基坑开挖→(g)原承台加固→(h)浇筑固定;采用钢套管、钢管双层结构,潜孔锤钻进、钢套管跟进的施工方法,克服了建在江河边、具有抛石层地质的既有建筑加固中打桩困难的问题,钢套管节段采用螺纹套筒拼接,焊接加固后再焊接加强钢带加强,有效避免钢套管跟进时由于潜孔锤钻头反弹的冲击和旋转造成断管的情况,本发明结构简单、设计合理、施工简便,加固效果好,承载性能高。

Description

既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法及加固结构
技术领域
本发明涉及建筑施工领域,尤指一种既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法及加固结构。
背景技术
在临江而建的既有建筑改造工程中,既有建筑的旧承台原有桩基础为单桩支承,需对桩基础进行加固处理,临江部位桩基础原设计为钢管桩,经初步试钻几根桩后,发现该部位地下2米至3米以下遇到旧河堤或抛石层,地处江堤边,为了填筑江堤的稳定,填筑前,先抛大量块石作为江堤基础及护岸,此后,随着江堤维护、又不断抛石加强,因此,这些块石,既未砌码,也非一次填筑产物,在这些抛石中,既杂乱无序,在立面上,又夹有很多淤泥、砖、砂杂物等不同强度的夹层,甚至有充水空洞,当用钻机开孔时,碰到上述块石,块石便会跟随钻机的钻头、同步或模数减速转动,钻头无法向下钻进无法成孔,采用地质钻机,金刚钻头或合金钻头,由于抛石松动,不固定,很难通过并容易卡钻,钢管桩无法钻进;后改为旋喷桩施工,按设计图纸先采取引孔穿过旧河堤,再进行旋喷桩施工,但在旋喷桩施工过程中,因旧河堤或抛石层以上位置的地下土层长期江水潮汐影响导致地面土层疏松,水泥浆出现跑浆现象,导致旋喷桩无法成桩,施工难度大、加固效果差、达不到设计要求;
针对临江部位施工中出现的困难,发明人对该部位施工方法进行了改进,临江部位桩基础采用钢管桩,但不能用普通钻进法施工,需采用能够潜孔凿岩的高风压履带式露天潜孔钻车施工,才能钻穿抛石层直下至持力层,并考虑到江水长期对钢管的侵蚀,外侧还需另加钢套管对钢管桩进行保护。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种能适用于临江既有建筑改造加固的施工便捷、安全、节省工期、满足质量要求的既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法及加固结构。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法,包括如下步骤,
(a)放线定位:以设计图纸为基础,在既有建筑原桩的原承台外侧距离100mm-300mm位置设置至少两根加强钢套管桩,测量放线定出桩位,并进行标记;
(b)钢套管及钢管加工:钢管外径小于钢套管内径,钢套管由多节钢套管节段拼接而成,钢套管节段两端内侧设置螺纹,两节钢套管节段之间采用螺纹套筒连接,钢套管底端外侧加设有一圈钢带作为刃脚;钢管由多节钢管节段拼接而成,钢管节段两端内侧设置螺纹,通过螺纹套筒连接两节钢管节段,钢管的下部管体设有一段开孔段,开孔段设置若干个出浆孔,并用胶纸封闭出浆孔;
(c)钢套管下管:在钢套管桩位周围预先浇筑的水平砼面上安装导向抗浮装置的外管导向器,外管导向器包括法兰底面和设置在法兰底面上部的外管导向套,外管导向器通过法兰底面上设有的安装孔固定安装于水平砼面上,外管导向器通过外管导向套套置于钢套管上以对钢套管垂直导向,安装第一节钢套管节段于外管导向套内,在第一节钢套管节段顶端安装螺纹套筒旋紧固定在第一节钢套管节段顶端,吊起第二节钢套管节段对准第一节钢套管节段,校正后将两节钢套管螺纹对准,并旋转上节钢套管至全部旋紧,旋紧后连接处焊接加固并在连接处焊缝外侧设置一圈加强钢带,吊下放第一、二节钢套管节段,吊装潜孔锤与钢套管连接牢固,开动潜孔锤振动钻进,再接长下节钢套管节段,如此反复直至钢套管到达设计深度;
(d)钢管下管:钢套管到达设计深度后在钢套管内进行洗孔,洗孔入岩30-50㎝,即在套管孔内加深30-50cm;清渣后,在外管导向器上安装导向抗浮装置的内管导向器,内管导向器包括筒套和设置在筒套上部的内管导向套,内管导向器上部的至少两个抗浮锁扣;通过螺栓穿过内管导向器的筒套上的安装孔将内管导向器安装在外管导向套的上部,内管导向器通过内管导向套套置于钢管上以对钢管垂直导向,在内管导向套内下放第一节钢管节段,两节钢管节段之间通过螺纹套筒连接,全部旋紧后继续连接下一节钢管节段,如此反复直至钢管到达设计深度;
(e)灌注:进行二次清孔后,将抗浮锁扣压扣住钢管的上管口,防止注浆时钢管上浮;将与泥浆泵连接的注浆管伸入钢管内,距离孔底面25~40cm,灌注采用M15水泥砂浆,灌注过程中不断利用测锤测量上升高度,适时拆卸注浆管,保证合理埋管深度,灌注时防止注浆管左右移动,提升注浆管时注意轴线竖直与位置居中,每次拆卸注浆管前,均应上下串动注浆管几次,使水泥浆密实,灌注完成后及时清理浮浆,实际灌注桩顶面高度要高于设计要求0.3m,以确保设计桩顶下桩身强度;
(f)基坑开挖:待钢套管桩灌注的水泥浆固结后,打开抗浮锁扣,拆除内管导向器及外管导向器,采用放坡开挖方式挖开原承台及钢套管桩四周的土,露出原桩、原承台及钢套管桩,将桩周的泥土、原承台底垫层等杂物清除干净,并预留压浆管;
(g)旧承台加固:绕原承台侧面凿两道凹槽,槽深30-60mm,宽80-120mm,每侧凹槽内间隔植入R16短筋,短筋长400-500mm,植入深度200-300mm,在原承台侧面设置4根R18第一主筋紧贴原承台焊接封闭,原承台外侧与第一主筋平行设置4根R25第二主筋焊接封闭,R12@150箍筋箍在第一主筋与第二主筋外侧,第一主筋与第二主筋之间还设有R8@300拉筋,在原承台底部、原桩四周每侧平行设置4根R16加强筋,在钢套管桩管口处焊接4根R14锚接筋,锚接筋出管口长400-500mm,弯20°-45°锚入原承台;
(h)浇筑固定:往挖开的基坑内浇筑水泥浆填平基坑。
进一步地,在步骤(b)中,钢套管的材质为Q345B的无缝钢管,直径为140-180mm,壁厚为10-15mm,钢套管外侧喷涂阻锈剂,每节钢套管节段长度为2-3m;钢管的材质为无缝钢管,直径为110-130mm,壁厚为5-10mm,每节钢管节段长度为2-3m,开孔段长度为2-3m,开孔段每间隔20-30cm设置一圈出浆孔,相邻的两圈出浆孔错开一定角度设置,每圈设置2-4个出浆孔,每圈的出浆孔错开一定角度设置,出浆孔直径为10-20mm。
进一步地,在步骤(c)中,钢套管需沉入中风化层不小于3m,若钢套管不能沉放到所需深度,则利用空气吸泥机,按先中部后四周再中部的顺序吸泥使钢套管下沉,开动空气吸泥机同时需往钢套管内加水,必要时在钢套管外壁辅以高压射水下沉。
进一步地,在步骤(c)中,外管导向套的内径比钢套管的外直径大1-3cm,使安装的钢套管节段垂直度偏差小于0.5%及钢套管平面位置偏差小于3cm,潜孔锤重心与钢套管中心轴尽量保持在同一直线;;接长钢套管时,需保证钢套管的轴线顺直度,焊接采用坡口双面焊,焊缝饱满,焊缝外侧设置的加强钢带宽度20cm,厚度10mm,通过焊接固定在钢套管的管体外侧。
进一步地,在步骤(c)中,钢套管沉放必须全过程测量,保证钢套管偏位和倾斜度在容许范围内。
进一步地,在步骤(d)中,钢管沉入设计深度后,可在钢管顶端做点锤击,确保桩底和岩面亲密接触。
进一步地,在步骤(e)中,二次清孔采用气举法清孔,采用一上端密封的管,插入空压管和出浆管,将管插入钢套管内至离孔底20cm处,空压机采用20m3/h的大功率空压机,桩底沉渣厚度小于50mm。
既有建筑桩基钢套管桩加固结构,包括原桩及原承台,在原承台周围设置至少两根钢套管桩及在原承台和原桩周围设置钢筋加固结构;钢套管桩包括钢套管及钢管,钢管外径小于钢套管内径,钢套管套设在钢管外侧,钢套管由多节钢套管节段拼接而成,两节钢套管节段之间采用螺纹套筒连接,钢套管节段两端内侧设置一段内螺纹,螺纹套筒两端设置与钢套管节段内侧的内螺纹相适配的外螺纹,两节钢套管节段与螺纹套筒旋紧后,连接处焊接加固,连接处焊缝外侧设置一圈加强钢带;钢管由多节钢管节段拼接而成,通过螺纹套筒连接两节钢管节段;钢管的下部管体设有一段开孔段,开孔段设有若干个出浆孔,从钢管内部注浆至钢管内、外侧灌满泥浆;在钢套管桩管口处焊接4根R14锚接筋,锚接筋出管口长450mm,弯30°锚入原承台;钢筋加固结构包括短筋、第一主筋、第二主筋、箍筋、拉筋及加强筋;绕原承台侧面凿两道凹槽,槽深30-60mm,宽80-120mm,每侧凹槽内间隔植入R16短筋,短筋长400-500mm,植入深度200-300mm,在原承台侧面设置4根R18第一主筋紧贴原承台焊接封闭,原承台外侧与第一主筋平行设置4根R25第二主筋焊接封闭,R12@150箍筋箍在第一主筋与第二主筋外侧,第一主筋与第二主筋之间还设有R8@300拉筋,在原承台底部、原桩四周每侧平行设置4根R16加强筋;在原承台外部浇筑水泥浆,使原桩、原承台、钢套管桩及钢筋加固结构密实凝结成一整体。
进一步地,钢套管桩设置的数量为两根或三根或四根或六根或八根,分布设置在原承台周围。
进一步地,加强钢带宽度15-25cm,厚度10-15mm,通过焊接固定在钢套管的管体外侧;开孔段长度为2-3m,开孔段每间隔20-30cm设置一圈出浆孔,相邻的两圈出浆孔错开一定角度设置,每圈设置2-4个出浆孔,每圈的出浆孔错开一定角度设置,出浆孔的直径为10-20mm;其特征在于:钢套管的底端外侧加设有一圈钢带作为刃脚,钢带宽度30cm,厚度14mm;钢套管的两端内侧的内螺纹长度为10-15cm;钢套管外侧喷涂阻锈剂。
本发明的有益效果在于:
1、在河边上,具有深厚乱抛块石的场地对既有建筑加固是可以施工钢管桩的,施工必须使用冲击式潜孔锤,全程钢套管跟进工艺施工,一则避免块石层串动缩孔卡钻;二则能保证灌浆时浆液不流向河床,影响钢管桩的质量;
2、使用冲击式潜孔锤钻进时,是既冲击,又旋转的,如果遇到硬层,当钻头反弹时,便会碰到钢套管的管底,对钢套管形成返向(向上)冲击,钢套管节段采用螺纹套筒拼接后连接处焊接加固后再焊接加强钢带加强,使钢套管节段拼接更加牢固可靠,防止钻头反弹冲击形成松开螺纹的扭力造成断管的情况。
3、钢套管及钢管下管及注浆时采用双管导向抗浮装置,可保证钢套管及钢管下管时的垂直度;注浆时,通过抗浮锁扣压扣钢管的上管口,可防止注浆时钢管上浮,保持桩底和岩面无缝接触,保证钢管桩的成桩质量;结构简单,保证施工精度的同时还能提高施工效率,调节简便,可适用于不同直径的钢套管桩。
4、原承台、原桩植入、绑扎钢筋加固结构,浇筑水泥浆使原桩、原承台、钢套管桩及钢筋加固结构密实凝结成一整体,加固效果好,承载性能高。
5、采用以上潜孔钢套管桩加固施工方法对既有建筑进行加固,钢套管桩质量均达到设计耍求,取得良好的效果,本发明施工方法施工便捷、安全,既节省了工期,又满足质量要求,为同类形场地施工提供经验,有很好的推广作用。
附图说明
图1是本发明加固结构整体结构示意图。
图2是本发明加固结构的钢套管桩剖面示意图。
图3是本发明加固结构施工过程中安装导向抗浮装置实施例一的结构剖面示意图。
图4是本发明加固结构施工过程中安装导向抗浮装置实施例二的结构剖面示意图。
图5是本发明加固结构施工过程中安装导向抗浮装置实施例二的结构示意图。
图6是本发明加固结构施工过程中安装导向抗浮装置实施例三的结构剖面示意图
附图标号说明:1-钢套管;2-钢管;3-螺纹套筒;4-原承台;5-原桩;6-钢套管桩;8-外管导向器;9-内管导向器;10-抗浮锁扣;21-出浆孔;31-焊缝;32-加强钢带;41-凹槽;42-短筋;43-第一主筋;44-第二主筋;45-箍筋;46-拉筋;47-压浆管;51-加强筋;81-法兰底面;82-外管导向套;91-筒套;92-内管导向套;93-螺栓;94-禁箍螺栓。
具体实施方式
实施例一,如图1-3所示,本发明关于既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法,包括如下步骤,
(a)放线定位:以设计图纸为基础,既有建筑的原承台4为方形体,长、宽约为1300mm,高度约为500mm,在原承台4的四个角点处分别设置一根钢套管桩6,钢套管桩6距离原承台4外侧边200mm;测量放线定出桩位,并进行标记;
(b)钢套管1及钢管2加工:钢管2外径小于钢套管1内径,钢套管1由多节钢套管节段拼接而成,钢套管节段两端内侧设置螺纹,两节钢套管节段之间采用螺纹套筒3连接,钢套管1底端外侧加设有一圈钢带作为刃脚;钢管2由多节钢管节段拼接而成,钢管节段两端内侧设置螺纹,通过螺纹套筒3连接两节钢管节段,钢管2的下部管体设有一段开孔段,开孔段设置若干个出浆孔21,并用胶纸封闭出浆孔21;
(c)钢套管下管:如图2-3所示,在钢套管桩位周围预先浇筑的水平砼面a上安装导向抗浮装置的外管导向器8,外管导向器8包括法兰底面81和设置在法兰底面81上部的外管导向套82,外管导向器8通过法兰底面81上设有的安装孔固定安装于水平砼面a上,外管导向器8通过外管导向套82套置于钢套管1上以对钢套管1垂直导向,安装第一节钢套管节段于外管导向套82内,在第一节钢套管节段顶端安装螺纹套筒3旋紧固定在第一节钢套管节段顶端,吊起第二节钢套管节段对准第一节钢套管节段,校正后将两节钢套管螺纹对准,并旋转上节钢套管至全部旋紧,旋紧后连接处焊接加固并在连接处焊缝31外侧设置一圈加强钢带32,吊下放第一、二节钢套管节段,吊装潜孔锤与钢套管1连接牢固,开动潜孔锤振动钻进,再接长下节钢套管节段,如此反复直至钢套管1到达设计深度;
(d)钢管下管:如图2-3所示,钢套管1到达设计深度后在钢套管1内进行洗孔,洗孔入岩30-50㎝,即在套管孔内加深30-50cm;清渣后,在外管导向器8上安装导向抗浮装置的内管导向器9,内管导向器9包括筒套91和设置在筒套91上部的内管导向套92,内管导向器9上部的至少两个抗浮锁扣10;通过螺栓93穿过内管导向器9的筒套91上的安装孔将内管导向器9安装在外管导向套82的上部,内管导向器9通过内管导向套92套置于钢管2上以对钢管2垂直导向,在内管导向套92内下放第一节钢管节段,两节钢管节段之间通过螺纹套筒3连接,全部旋紧后继续连接下一节钢管节段,如此反复直至钢管2到达设计深度;
(e)灌注:进行二次清孔后,将抗浮锁扣10压扣住钢管2的上管口,防止注浆时钢管2上浮;将与泥浆泵连接的注浆管b伸入钢管2内,距离孔底面25~40cm,灌注采用M15水泥砂浆,灌注过程中不断利用测锤测量上升高度,适时拆卸注浆管b,保证合理埋管深度,灌注时防止注浆管b左右移动,提升注浆管b时注意轴线竖直与位置居中,每次拆卸注浆管b前,均应上下串动注浆管b几次,使水泥浆密实,灌注完成后及时清理浮浆,实际灌注桩顶面高度要高于设计要求0.3m,以确保设计桩顶下桩身强度;。
(f)基坑开挖:待钢套管桩6灌注的水泥浆固结后,打开抗浮锁扣10,拆除内管导向器9及外管导向器8,采用放坡开挖方式挖开原承台4及钢套管桩6四周的土,挖开长度、宽度约2000-2200mm,深度约1000mm的基坑,露出原桩5、原承台4及钢套管桩6,将桩周的泥土、原承台4底垫层等杂物清除干净,并预留压浆管47;
(g)原承台加固:如图1所示,绕原承台侧面凿两道凹槽41,槽深50mm,宽100mm,每侧凹槽41内间隔植入R16短筋42,短筋42长500mm,植入深度250mm,在原承台4侧面设置4根R18第一主筋43紧贴原承台4焊接封闭,原承台4外侧与第一主筋43平行设置4根R25第二主筋44焊接封闭,R12@150箍筋45箍在第一主筋43与第二主筋44外侧,第一主筋43与第二主筋44之间还设有R8@300拉筋46,在原承台4底部、原桩5四周每侧平行设置4根R16加强筋51,在钢套管桩管口处焊接4根R14锚接筋,锚接筋出管口长450mm,弯30°锚入原承台4;
(h)浇筑固定:往挖开的基坑内浇筑水泥浆填平基坑。
本实施例中,在步骤(a)中,钢套管桩6距离原承台4外侧边距离为100mm-300mm,钢套管桩6设置的数量可以为两根或三根或四根或六根或八根,根据原承台4形状和尺寸均匀分布设置在原承台4周围;如本实施例中的方形体原承台4,钢套管桩6可以设置为两根,位置在原承台4的两个侧边或对角线上;钢套管桩6可以设置为四根,位置在原承台4的四个侧边或四个角点上;钢套管桩6可以设置为六根,位置在原承台4的四个角点及两个侧边上;钢套管桩6还可以设置为八根,位置在原承台4的四个角点及四个侧边上。
本实施例中,在步骤(a)定位桩位后,需做泥浆循环系统,采用泥浆泵和泥浆池,以保证泥浆的储备及便于外运多余泥浆。
本实施例中,在步骤(b)中,钢套管1的材质为Q345B的无缝钢管,直径为168mm,壁厚为12mm,钢套管1外侧喷涂阻锈剂,每节钢套管节段长度为3m;钢管2的材质为无缝钢管,直径为121mm,壁厚为6mm,每节钢管节段长度为3m,开孔段长度为2-3m,开孔段每间隔20cm设置一圈出浆孔21,相邻的两圈出浆孔21错开一定角度设置,每圈设置2个出浆孔21,每圈的出浆孔21错开一定角度设置,出浆孔21直径为20mm。
本实施例中,在步骤(c)潜孔锤钻进前需进行造浆,钻进过程中,要根据不同的土层制备不同浓度的泥浆,使泥浆既起到护壁及清渣的作用,又不致于太浓而影响钻进速度。
本实施例中,在步骤(c)中,潜孔锤先低速开钻,待整个钻头进入土层后进入正常钻进,在桩的底部必须慢速钻进。
本实施例中,在步骤(c)中,钢套管1需沉入中风化层不小于3m,若钢套管1不能沉放到所需深度,则利用空气吸泥机,按先中部后四周再中部的顺序吸泥使钢套管1下沉,开动空气吸泥机同时需往钢套管1内加水,必要时在钢套管1外壁辅以高压射水下沉。
本实施例中,在步骤(c)中,外管导向套82的内径比钢套管1的外直径大1-3cm,使安装的钢套管节段垂直度偏差小于0.5%及钢套管平面位置偏差小于3cm,潜孔锤重心与钢套管1中心轴尽量保持在同一直线;接长钢套管1时,需保证钢套管1的轴线顺直度,焊接采用坡口双面焊,焊缝饱满,焊缝31外侧设置的加强钢带32宽度20cm,厚度10mm,通过焊接固定在钢套管1的管体外侧。
本实施例中,在步骤(c)中,钢套管1沉放必须全过程测量,保证钢套管1偏位和倾斜度在容许范围内。
本实施例中,在步骤(d)中,钢管2沉入设计深度后,可在钢管2顶端做点锤击,确保桩底和岩面亲密接触。
本实施例中,在步骤(e)中,二次清孔采用气举法清孔,采用一上端密封的管,插入空压管和出浆管,将管插入钢套管1内至离孔底20cm处,空压机采用20m3/h的大功率空压机,桩底沉渣厚度小于50mm。
本实施例中,在步骤(e)中,灌注采用M15水泥砂浆;注浆管b采用内径Ф30mm的刚性注浆管b,在第一次使用前和使用一定时间后均按规范对其进行水密性和承压试验、检查,防止胶垫老化,以保证注浆管b接头良好,不漏气。
本实施例中,在步骤(e)灌注完成后,待浆液达到一定的龄期以后进行静载试验。
实施例二,如图4-5所示,在实施例一的基础上,在步骤(c)和步骤(d)中,外管导向器8与内管导向器9制作为两半,以适用不同直径的钢套管1和钢管2的垂直导向,其中,内管导向器9的对合面外侧通过紧箍螺栓94紧箍,通过调节紧箍螺栓94可以实现对不同直径的钢套管1和钢管2的垂直导向,结构简单,调节方便。
实施例三,如图6所示,在实施例一的基础上,外管导向器8与内管导向器9是一体加工制作而成的,应在步骤(c)钢套管下管完成后将外管导向器8与内管导向器9一起套置于钢套管1上,再实施步骤(d)钢管下管。
既有建筑桩基钢套管桩加固结构,包括原桩5及原承台4,在距离原承台4外侧100mm-300mm的位置设置至少两根钢套管桩6及在原承台4和原桩5周围设置钢筋加固结构;钢套管桩6包括钢套管1及钢管2,钢管2外径小于钢套管1内径,钢套管1套设在钢管2外侧,钢套管1由多节钢套管节段拼接而成,两节钢套管节段之间采用螺纹套筒3连接,钢套管节段两端内侧设置一段内螺纹,螺纹套筒3两端设置与钢套管节段内侧的内螺纹相适配的外螺纹,两节钢套管节段与螺纹套筒3旋紧后,连接处焊接加固,连接处焊缝31外侧设置一圈加强钢带32;钢管2由多节钢管节段拼接而成,通过螺纹套筒3连接两节钢管节段;钢管2的下部管体设有一段开孔段,开孔段设有若干个出浆孔21,从钢管2内部注浆至钢管2内、外侧灌满泥浆;在钢套管桩6管口处焊接4根R14锚接筋,锚接筋出管口长450mm,弯30°锚入原承台4;钢筋加固结构包括短筋42、第一主筋43、第二主筋44、箍筋45、拉筋46及加强筋51;绕原承台侧面凿两道凹槽41,槽深50mm,宽100mm,每侧凹槽41内间隔植入R16短筋42,短筋42长500mm,植入深度250mm,在原承台4四周侧面设置4根R18第一主筋43紧贴原承台4焊接封闭,原承台4外侧与第一主筋43平行设置4根R25第二主筋44焊接封闭,R12@150箍筋45箍在第一主筋43与第二主筋44外侧,第一主筋43与第二主筋44之间还设有R8@300拉筋46,在原承台4底部、原桩5四周每侧平行设置4根R16加强筋51;在原承台4外部浇筑水泥浆,使原桩5、原承台4、钢套管桩6及钢筋加固结构密实凝结成一整体。
钢套管桩6距离原承台4外侧边距离为100mm-300mm;钢套管桩6可以设置为两根,位置在原承台4的两个侧边或对角线上;钢套管桩6可以设置为四根,位置在原承台4的四个侧边或四个角点上;钢套管桩6可以设置为六根,位置在原承台4的四个角点及两个侧边上;钢套管桩6还可以设置为八根,位置在原承台4的四个角点及四个侧边上。
加强钢带32宽度20cm,厚度10mm,通过焊接固定在钢套管1的管体外侧;开孔段长度为2-3m,开孔段每间隔20-30cm设置一圈出浆孔21,相邻的两圈出浆孔21错开一定角度设置,每圈设置2-4个出浆孔21,每圈的出浆孔21错开一定角度设置,出浆孔21的直径为10-20mm;其特征在于:钢套管1的底端外侧加设有一圈钢带作为刃脚,钢带宽度30cm,厚度14mm;钢套管1的两端内侧的内螺纹长度为10-15cm;钢套管1外侧喷涂阻锈剂。
在河边上,具有深厚乱抛块石的场地施工钢管桩第一个关键在于钻孔下管,采用地质钻机,金刚钻头或合金钻头,由于抛石松动、不固定,很难通过并容易卡钻,必须使用冲击式潜孔锤全程钢套管跟进施工,钢套管跟进一则能避免块石层串动缩孔卡钻;二则能保证灌浆时浆液不流向河床,影响钢管桩的质量;
使用冲击式潜孔锤钻进时,是既冲击,又旋转的,如果遇到硬层,当钻头反弹时,便会碰到钢套管的管底,对钢套管形成返向(向上)冲击,当潜孔锤弹击钢套管底的瞬间若好钻头又是在转动,这样就形成了松开螺纹的扭力,不断弹击,不断松开螺纹,就形成了某些驳接口松脱,造成断管;因此钢套管节段采用螺纹套筒拼接后连接处焊接加固后再焊接加强钢带加强至关重要,在连接处焊接加固,再在焊缝外侧焊接加强钢带进一步加固,多重加固结构使钢套管节段拼接更加牢固可靠,避免钻头反弹冲击、旋转形成松开螺纹的扭力造成断管的情况;
采用以上潜孔钢套管桩加固施工方法对既有建筑进行加固,适用于具有深厚乱抛块石的场地,同样适用于地面土层疏松容易跑浆的场地,采用以上施工方法制成的钢套管桩经过静压试验质量均达到设计要求,取得良好的效果,本发明施工方法施工便捷、安全,既节省了工期,又满足质量要求,为同类形场地施工提供经验,有很好的推广作用。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法,其特征在于:包括如下步骤,
(a)放线定位:以设计图纸为基础,在既有建筑原桩(5)的原承台(4)外侧距离100mm-300mm位置设置至少两根加强钢套管桩(6),测量放线定出桩位,并进行标记;
(b)钢套管及钢管加工:钢管(2)外径小于钢套管(1)内径,钢套管(1)由多节钢套管节段拼接而成,钢套管节段两端内侧设置螺纹,两节钢套管节段之间采用螺纹套筒(3)连接,钢套管(1)底端外侧加设有一圈钢带作为刃脚;钢管(2)由多节钢管节段拼接而成,钢管节段两端内侧设置螺纹,通过螺纹套筒(3)连接两节钢管节段,钢管的下部管体设有一段开孔段,开孔段设置若干个出浆孔(21),并用胶纸封闭出浆孔(21);
(c)钢套管下管:在钢套管桩位周围预先浇筑的水平砼面(a)上安装导向抗浮装置的外管导向器(8),外管导向器(8)包括法兰底面(81)和设置在法兰底面(81)上部的外管导向套(82),外管导向器(8)通过法兰底面(81)上设有的安装孔固定安装于水平砼面(a)上,外管导向器(8)通过外管导向套(82)套置于钢套管(1)上以对钢套管(1)垂直导向,安装第一节钢套管节段于外管导向套(82)内,在第一节钢套管节段顶端安装螺纹套筒(3)旋紧固定在第一节钢套管节段顶端,吊起第二节钢套管节段对准第一节钢套管节段,校正后将两节钢套管螺纹对准,并旋转上节钢套管至全部旋紧,旋紧后连接处焊接加固并在连接处焊缝(31)外侧设置一圈加强钢带(32),吊下放第一、二节钢套管节段,吊装潜孔锤与钢套管(1)连接牢固,开动潜孔锤振动钻进,再接长下节钢套管节段,如此反复直至钢套管(1)到达设计深度;
(d)钢管下管:钢套管(1)到达设计深度后在钢套管(1)内进行洗孔,洗孔入岩30-50㎝,即在套管孔内加深30-50cm;清渣后,在外管导向器(8)上安装导向抗浮装置的内管导向器(9),内管导向器(9)包括筒套(91)和设置在筒套(91)上部的内管导向套(92),内管导向器(9)上部的至少两个抗浮锁扣(10);通过螺栓(93)穿过内管导向器(9)的筒套(91)上的安装孔将内管导向器(9)安装在外管导向套(82)的上部,内管导向器(9)通过内管导向套(92)套置于钢管(2)上以对钢管(2)垂直导向,在内管导向套(92)内下放第一节钢管节段,两节钢管节段之间通过螺纹套筒(3)连接,全部旋紧后继续连接下一节钢管节段,如此反复直至钢管(2)到达设计深度;
(e)灌注:进行二次清孔后,将抗浮锁扣(10)压扣住钢管(2)的上管口,防止注浆时钢管(2)上浮;将与泥浆泵连接的注浆管(b)伸入钢管(2)内,距离孔底面25~40cm,灌注采用M15水泥砂浆,灌注过程中不断利用测锤测量上升高度,适时拆卸注浆管(b),保证合理埋管深度,灌注时防止注浆管(b)左右移动,提升注浆管(b)时注意轴线竖直与位置居中,每次拆卸注浆管(b)前,均应上下串动注浆管(b)几次,使水泥浆密实,灌注完成后及时清理浮浆,实际灌注桩顶面高度要高于设计要求0.3m,以确保设计桩顶下桩身强度;
(f)基坑开挖:待钢套管桩(6)灌注的水泥浆固结后,打开抗浮锁扣(10),拆除内管导向器(9)及外管导向器(8),采用放坡开挖方式挖开原承台(4)及钢套管桩(6)四周的土,露出原桩(5)、原承台(4)及钢套管桩(6),将桩周的泥土、原承台(4)底垫层等杂物清除干净,并预留压浆管(47);
(g)原承台加固:绕原承台侧面凿两道凹槽(41),槽深30-60mm,宽80-120mm,每侧凹槽(41)内间隔植入R16短筋(42),短筋(42)长400-500mm,植入深度200-300mm,在原承台(4)侧面设置4根R18第一主筋(43)紧贴原承台(4)焊接封闭,原承台(4)外侧与第一主筋(43)平行设置4根R25第二主筋(44)焊接封闭,R12@150箍筋(45)箍在第一主筋(43)与第二主筋(44)外侧,第一主筋(43)与第二主筋(44)之间还设有R8@300拉筋(46),在原承台(4)底部、原桩(5)四周每侧平行设置4根R16加强筋(51),在钢套管桩管口处焊接4根R14锚接筋,锚接筋出管口长400-500mm,弯20°-45°锚入原承台(4);
(h)浇筑固定:往挖开的基坑内浇筑水泥浆填平基坑。
2.根据权利要求1所述的既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法,其特征在于:在步骤(b)中,钢套管(1)的材质为Q345B的无缝钢管,直径为140-180mm,壁厚为10-15mm,钢套管(1)外侧喷涂阻锈剂,每节钢套管节段长度为2-3m;钢管(2)的材质为无缝钢管,直径为110-130mm,壁厚为5-10mm,每节钢管节段长度为2-3m,开孔段长度为2-3m,开孔段每间隔20-30cm设置一圈出浆孔(21),相邻的两圈出浆孔(21)错开一定角度设置,每圈设置2-4个出浆孔(21),每圈的出浆孔(21)错开一定角度设置,出浆孔直径为10-20mm。
3.根据权利要求1所述的既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法,其特征在于:在步骤(c)中,钢套管(1)需沉入中风化层不小于3m,若钢套管(1)不能沉放到所需深度,则利用空气吸泥机,按先中部后四周再中部的顺序吸泥使钢套管下沉,开动空气吸泥机同时需往钢套管(1)内加水,必要时在钢套管(1)外壁辅以高压射水下沉。
4.根据权利要求1所述的既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法,其特征在于:在步骤(c)中,外管导向套(82)的内径比钢套管(1)的外直径大1-3cm,使安装的钢套管节段垂直度偏差小于0.5%及钢套管平面位置偏差小于3cm,潜孔锤重心与钢套管(1)中心轴尽量保持在同一直线;接长钢套管(1)时,需保证钢套管(1)的轴线顺直度,焊接采用坡口双面焊,焊缝饱满,焊缝(31)外侧设置的加强钢带(32)宽度20cm,厚度10mm,通过焊接固定在钢套管(1)的管体外侧。
5.根据权利要求1所述的既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法,其特征在于:在步骤(c)中,钢套管(1)沉放必须全过程测量,保证钢套管(1)偏位和倾斜度在容许范围内。
6.根据权利要求1所述的既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法,其特征在于:在步骤(d)中,钢管沉入设计深度后,可在钢管(2)顶端做点锤击,确保桩底和岩面亲密接触。
7.根据权利要求1所述的既有建筑桩基钢套管桩加固施工方法,其特征在于:在步骤(e)中,二次清孔采用气举法清孔,采用一上端密封的管,插入空压管和出浆管,将管插入钢套管(1)内至离孔底20cm处,空压机采用20m3/h的大功率空压机,桩底沉渣厚度小于50mm。
8.既有建筑桩基钢套管桩加固结构,包括原桩(5)及原承台(4),其特征在于:在原承台(4)周围设置至少两根钢套管桩(6)及在原承台(4)和原桩(5)周围设置钢筋加固结构;所述钢套管桩(6)包括钢套管(1)及钢管(2),所述钢管(2)外径小于钢套管(1)内径,钢套管(1)套设在钢管(2)外侧,所述钢套管(1)由多节钢套管节段拼接而成,两节钢套管节段之间采用螺纹套筒(3)连接,钢套管节段两端内侧设置一段内螺纹,螺纹套筒(3)两端设置与钢套管节段内侧的内螺纹相适配的外螺纹,两节钢套管节段与螺纹套筒(3)旋紧后,连接处焊接加固,连接处焊缝(31)外侧设置一圈加强钢带(32);所述钢管(2)由多节钢管节段拼接而成,通过螺纹套筒(3)连接两节钢管节段;所述钢管(2)的下部管体设有一段开孔段,所述开孔段设有若干个出浆孔(21),从钢管(2)内部注浆至钢管(2)内、外侧灌满泥浆;在钢套管桩(6)管口处焊接4根R14锚接筋,锚接筋出管口长400-500mm,弯20°-45°锚入原承台(4);所述钢筋加固结构包括短筋(42)、第一主筋(43)、第二主筋(44)、箍筋(45)、拉筋(46)及加强筋(51);绕原承台侧面凿两道凹槽(41),槽深30-60mm,宽80-120mm,每侧凹槽(41)内间隔植入R16短筋(42),短筋(42)长400-500mm,植入深度200-300mm,在原承台(4)侧面设置4根R18第一主筋(43)紧贴原承台(4)焊接封闭,原承台(4)外侧与第一主筋(43)平行设置4根R25第二主筋(44)焊接封闭,R12@150箍筋(45)箍在第一主筋(43)与第二主筋(44)外侧,第一主筋(43)与第二主筋(44)之间还设有R8@300拉筋(46),在原承台(4)底部、原桩(5)四周每侧平行设置4根R16加强筋(51);在原承台(4)外部浇筑水泥浆,使原桩(5)、原承台(4)、钢套管桩(6)及钢筋加固结构密实凝结成一整体。
9.根据权利要求8所述的既有建筑桩基钢套管桩加固结构,其特征在于:所述钢套管桩(6)设置的数量为两根或三根或四根或六根或八根,分布设置在原承台(4)周围。
10.根据权利要求8所述的既有建筑桩基钢套管桩加固结构,其特征在于:所述加强钢带(32)宽度15-25cm,厚度10-15mm,通过焊接固定在钢套管(1)的管体外侧;所述开孔段长度为2-3m,开孔段每间隔20-30cm设置一圈出浆孔(21),相邻的两圈出浆孔(21)错开一定角度设置,每圈设置2-4个出浆孔(21),每圈的出浆孔(21)错开一定角度设置,所述出浆孔(21)的直径为10-20mm;其特征在于:所述钢套管(1)的底端外侧加设有一圈钢带作为刃脚,所述钢带宽度20-40cm,厚度10-15mm;所述钢套管(1)的两端内侧的内螺纹长度为10-15cm;所述钢套管(1)外侧喷涂阻锈剂。
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