CN110847205A - 一种复合桩基结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合桩基结构及其施工方法，包括预制混凝土套管和旋转桩，所述预制混凝土套管呈圆柱形，所述预制混凝土套管竖直设置在地面以下位置，所述旋转桩设置在所述预制混凝土套管的内部，且所述旋转桩与所述预制混凝土套管同轴设置，所述旋转桩与所述预制混凝土套管之间为素土，所述旋转桩的中心处设有桩基，通过在复合桩的周围设置预制混凝土套管，而在预制混凝土套管内部设置旋转桩，从而对复合桩形成良好的支撑以及握裹，通过在旋转桩的内部设置桩基，弥补了旋转桩强度不足的缺点，当桩基受到竖向应力时，带动旋转桩将竖向应力传递给预制混凝土套管，进而避免了复合桩受到竖向应力过大而产生下沉的情况。
Description
技术领域
本发明涉及桩基工程技术领域，具体领域为一种复合桩基结构及其施工方法。
背景技术
目前，在沿海沿江沿湖的淤泥质土环境中进行桩基础施工时，多利用水泥土搅拌成桩法施工。水泥土搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。
水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程，它与混凝土硬化机理不同，由于水泥掺量少，水泥是在具有一定活性介质--土的围绕下进行反应，硬化速度较慢，且作用复杂，水泥水解和水化生成各种水化合物后，有的又发生离子交换和团粒化作用以及凝硬反应，使水泥土体强度大大提高。
目前，水泥土搅拌桩惯常的施工方法包括粉喷法和深层搅拌法。粉喷法是指利用打桩机具将干粉状的硬化剂(如水泥、石灰、粉煤灰等)均匀的搅入成桩范围内的土体中，使土体硬化形成桩身；深层搅拌法常用于加固饱和软粘土地基，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过搅拌机械就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。
对于淤泥土质建筑工程的桩基，常采用水泥土搅拌桩或者水泥土搅拌桩，由于桩周土体强度有限，不能给桩基带来良好的握裹和保护，而水泥土搅拌桩的强度无法得到保证，且当淤泥土质较为严重时，仍然有使桩基下沉以及倾斜的风险，为此，提出一种复合桩基结构及其施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合桩基结构及其施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合桩基结构，包括预制混凝土套管和旋转桩，所述预制混凝土套管呈圆柱形，所述预制混凝土套管竖直设置在地面以下位置，所述旋转桩设置在所述预制混凝土套管的内部，且所述旋转桩与所述预制混凝土套管同轴设置，所述旋转桩与所述预制混凝土套管之间为素土，所述旋转桩的中心处设有桩基，所述桩基与所述旋转桩同轴设置。
优选的，所述旋转桩的外表面等距的设有多个鼓包。
优选的，所述旋转桩的截面为等腰梯形，且所述旋转桩的上端外径大于所述旋转桩的下端外径。
优选的，所述桩基的内部均匀设有多个加强筋，所述加强筋分别与所述桩基同轴设置，所述加强筋为水泥净浆。
优选的，所述桩基的内部边缘处等距设有空心钢管，所述空心钢管与所述桩基的轴心平行，所述空心钢管的上端为开口，且所述空心钢管的内部分别插接有橡胶管组，所述橡胶管组分别与对应的所述空心钢管的内侧壁接触，所述橡胶管组的上端分别位于对应的所述空心钢管的外部。
优选的，所述橡胶管组为多个橡胶管首尾相接组成，所述橡胶管的一端外表面设有楔形滑槽，所述橡胶管的另一端设有与所述楔形滑槽相配合的楔形滑块。
一种复合桩基施工方法，具体施工包括如下步骤：
a、预制混凝土套管的施工
使用钻机钻头在地面钻出基坑，基坑直径大于预制混凝土套管直径，将预制混凝土套管吊入基坑内部，保持预制混凝土套管的垂直度，回填基坑。
b、旋转桩的施工
在预制混凝土套管的轴心处使用将钻机钻头搅拌下沉至设计标进行旋喷压力为25Mpa的旋搅桩施工，在钻头上升时，通孔控制钻头的旋喷压力，从而控制旋转桩的截面形状，当需要在旋转桩的外表面等距的设置多个鼓包时，每成桩5m加大旋喷压力，成桩3m后将旋喷压力恢复至25Mpa，在旋转桩的桩身外表面形成多个鼓包，当需要使旋转桩的上端外径大于其下端外径时，将初始旋喷压力设置为60Mpa，在成桩过程中逐渐减小旋喷压力，直至成桩完成。
c，桩基的施工
待旋转桩成桩完成后，在旋转桩的轴心处钻进成孔，而后吊入钢筋笼、空心钢管以及波纹管，然后进行混凝土浇筑，待桩基强度达到设计强度后，在波纹管内部注入水泥净浆，形成加强筋。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种复合桩基结构及其施工方法，通过在复合桩的周围设置预制混凝土套管，而在预制混凝土套管内部设置旋转桩，从而对复合桩形成良好的支撑以及握裹，通过在旋转桩的内部设置桩基，弥补了旋转桩强度不足的缺点，当桩基受到竖向应力时，带动旋转桩将竖向应力传递给预制混凝土套管，而由预制混凝土套管代替周围泥土对旋转桩进行握裹，进而避免了复合桩受到竖向应力过大而产生下沉的情况。
附图说明
图1为本发明的实施例1主视剖面结构示意图；
图2为本发明的实施例1桩基俯视结构示意图；
图3为本发明的实施例1橡胶管组主视结构示意图；
图4为本发明的实施例1橡胶管组左视剖面结构示意图；
图5为本发明的实施例2主视剖面结构示意图。
图中：1-预制混凝土套管、2-旋转桩、3-橡胶管组、301-橡胶管、302-楔形滑槽、303-楔形滑块、4-桩基、5-鼓包、6-加强筋、7-空心钢管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种复合桩基结构，包括预制混凝土套管1和旋转桩2，如图1所示，所述预制混凝土套管1呈圆柱形，为方便安装与运输，所述预制混凝土套管1可设置为多段，在所述预制混凝土套管1的上端与下端分别设置卡槽与卡块，以保证所述预制混凝土套管1安装时的整体性，避免多端所述预制混凝土套管1发生错位，影响复合桩的性能，所述预制混凝土套管1竖直设置在地面以下位置，需要注意的是，所述预制混凝土套管1不应过长，可将长度控制在复合桩设计长度的三分之一，从而避免所述混凝土套管1将所述旋转桩2与地面泥土产生分割，使得旋转桩2在缺少周围泥土的束缚而产生下沉，所述预制混凝土套管1设在复合桩的上端，所述混凝土套管1的上表面与所述旋转桩2的上表面齐平，从而减轻施工难度，而所述旋转桩2的下端即与地面以下的泥土保持连结，由所述旋转桩2的下端泥土对所述旋转桩2产生握裹和支撑，所述旋转桩2设置在所述预制混凝土套管1的内部，且所述旋转桩2与所述预制混凝土套管1同轴设置，所述旋转桩2与所述预制混凝土套管1之间为素土，所述旋转桩2与所述预制混凝土套管1之间的素土与所述混凝土套管1的竖向结合力不强，由所述预制混凝土套管1下端的泥土对所述旋转桩2提供竖向支持，而所述旋转桩2与所述预制混凝土套管1之间的素土主要在所述旋转桩2对周围产生挤压力时，由所述预制混凝土套管1对被挤压的素土产生限制，减小其横向位移，从而对所述旋转桩2产生良好的支撑，所述旋转桩2的中心处设有桩基4，所述桩基4与所述旋转桩2同轴设置，使得所述旋转桩2受力均匀。
具体而言，如图1所示，所述旋转桩2的外表面等距的设有多个鼓包5，所述鼓包5为回转体结构，表面为弧形，所述鼓包5一方面增大了与所述旋转桩2余周围泥土之间的接触面积，增大所述旋转桩2与泥土之间的结合力，另一方面，当所述旋转桩2产生竖直方向上的应力时，由于所述鼓包5的表面呈弧形，所述鼓包5会对周围的泥土产生横向挤压，此时，由于所述预制混凝土套管1的作用下，对泥土的横向位移产生阻碍，从而增大了对旋转桩2的支撑作用。
具体而言，如图1与图2所示，所述桩基4的内部均匀设有多个加强筋6，所述加强筋6与所述桩基4等长，所述加强筋6分别与所述桩基4同轴设置，所述加强筋6围绕着所述桩基4的轴心均匀分布，保证受力均匀，也保证了所述桩基4内部结构的均匀性，所述加强筋6为水泥净浆，从而大大提高了所述桩基4的抗折能力，进一步增加复合桩的整体性能。
具体而言，如图2所示，所述桩基4的内部边缘处等距设有空心钢管7，所述空心钢管7根据复合桩的设计桩径而确定数量，一般为4个，如图1与图2所示，所述空心钢管7与所述桩基4的轴心平行，且设置在靠近所述桩基4的边缘处，所述空心钢管7的上端为开口，且所述空心钢管7的内部分别插接有橡胶管组3，所述橡胶管组3分别与对应的所述空心钢管7的内侧壁接触，所述橡胶管组3的上端分别位于对应的所述空心钢管7的外部，所述空心钢管7用于在成桩后，通过将超声波探头插入所述空心钢管7内，从而检测所述桩基4的完整性，所述橡胶管组3的作用可防止所述空心钢管7在浇筑过程中，受应力而产生变形，同时，也防止异物进入所述空心钢管7的内部，在使用时，只需将所述橡胶管组3抽出即可。
具体而言，如图3与图4所示，所述橡胶管组3为多个橡胶管301首尾相接组成，所述橡胶管301的一端外表面设有楔形滑槽302，所述橡胶管301的另一端设有与所述楔形滑槽302相配合的楔形滑块303，由于所述空心钢管7与所述桩基4等长，从而使得所述橡胶管组3长度较长，在抽出与插入时即为不方便，通过将所述橡胶管组3设置为多段橡胶管301，通过滑槽与滑块连接，方便安装。
具体施工包括如下步骤：
a、预制混凝土套管的施工
使用钻机钻头在地面钻出基坑，基坑直径大于预制混凝土套管1直径，将预制混凝土套管1吊入基坑内部，保持预制混凝土套管1的垂直度，回填基坑。
b、旋转桩的施工
在预制混凝土套管1的轴心处使用将钻机钻头搅拌下沉至设计标进行旋喷压力为25Mpa的旋搅桩施工，在钻头上升时，通孔控制钻头的旋喷压力，从而控制旋转桩2的截面形状，每成桩5m加大旋喷压力，成桩3m后将旋喷压力恢复至25Mpa，在旋转桩2的桩身外表面形成多个鼓包5，直至成桩完成。
c，桩基的施工
待旋转桩2成桩完成后，在旋转桩2的轴心处钻进成孔，而后吊入钢筋笼、空心钢管7以及波纹管，然后进行混凝土浇筑，待桩基4强度达到设计强度后，在波纹管内部注入水泥净浆，形成加强筋6。
实施例2
请参阅图5，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述旋转桩2的截面为等腰梯形，且所述旋转桩2的上端外径大于所述旋转桩2的下端外径，即所述旋转桩2为圆台型，此种所述旋转桩2的抗拉力较弱，但当所述旋转桩2产生竖直向下的应力时，会对其周围泥土产生较大的挤压趋势，由所述预制混凝土套管1对其进行干预，从而进一步增大对复合桩的支撑。
具体施工包括如下步骤：
a、预制混凝土套管的施工
使用钻机钻头在地面钻出基坑，基坑直径大于预制混凝土套管1直径，将预制混凝土套管1吊入基坑内部，保持预制混凝土套管1的垂直度，回填基坑。
b、旋转桩的施工
在预制混凝土套管1的轴心处使用将钻机钻头搅拌下沉至设计标进行旋喷压力为25Mpa的旋搅桩施工，在钻头上升时，通孔控制钻头的旋喷压力，从而控制旋转桩2的截面形状，将初始旋喷压力设置为60Mpa，在成桩过程中逐渐减小旋喷压力，直至成桩完成。
c，桩基的施工
待旋转桩2成桩完成后，在旋转桩2的轴心处钻进成孔，而后吊入钢筋笼、空心钢管7以及波纹管，然后进行混凝土浇筑，待桩基4强度达到设计强度后，在波纹管内部注入水泥净浆，形成加强筋6。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种复合桩基结构，包括预制混凝土套管(1)和旋转桩(2)，其特征在于：所述预制混凝土套管(1)呈圆柱形，所述预制混凝土套管(1)竖直设置在地面以下位置，所述旋转桩(2)设置在所述预制混凝土套管(1)的内部，且所述旋转桩(2)与所述预制混凝土套管(1)同轴设置，所述旋转桩(2)与所述预制混凝土套管(1)之间为素土，所述旋转桩(2)的中心处设有桩基(4)，所述桩基(4)与所述旋转桩(2)同轴设置。
2.根据权利要求1所述的一种复合桩基结构，其特征在于：所述旋转桩(2)的外表面等距的设有多个鼓包(5)。
3.根据权利要求1所述的一种复合桩基结构，其特征在于：所述旋转桩(2)的截面为等腰梯形，且所述旋转桩(2)的上端外径大于所述旋转桩(2)的下端外径。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种复合桩基结构，其特征在于：所述桩基(4)的内部均匀设有多个加强筋(6)，所述加强筋(6)分别与所述桩基(4)同轴设置，所述加强筋(6)为水泥净浆。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种复合桩基结构，其特征在于：所述桩基(4)的内部边缘处等距设有空心钢管(7)，所述空心钢管(7)与所述桩基(4)的轴心平行，所述空心钢管(7)的上端为开口，且所述空心钢管(7)的内部分别插接有橡胶管组(3)，所述橡胶管组(3)分别与对应的所述空心钢管(7)的内侧壁接触，所述橡胶管组(3)的上端分别位于对应的所述空心钢管(7)的外部。
6.根据权利要求5任意一项所述的一种复合桩基结构，其特征在于：所述橡胶管组(3)为多个橡胶管(301)首尾相接组成，所述橡胶管(301)的一端外表面设有楔形滑槽(302)，所述橡胶管(301)的另一端设有与所述楔形滑槽(302)相配合的楔形滑块(303)。
7.一种复合桩基施工方法，其特征在于：具体施工包括如下步骤：
a、预制混凝土套管的施工
使用钻机钻头在地面钻出基坑，基坑直径大于预制混凝土套管(1)直径，将预制混凝土套管(1)吊入基坑内部，保持预制混凝土套管(1)的垂直度，回填基坑。
b、旋转桩的施工
在预制混凝土套管(1)的轴心处使用将钻机钻头搅拌下沉至设计标进行旋喷压力为25Mpa的旋搅桩施工，在钻头上升时，通孔控制钻头的旋喷压力，从而控制旋转桩(2)的截面形状，当需要在旋转桩(2)的外表面等距的设置多个鼓包(5)时，每成桩5m加大旋喷压力，成桩3m后将旋喷压力恢复至25Mpa，在旋转桩(2)的桩身外表面形成多个鼓包(5)，当需要使旋转桩(2)的上端外径大于其下端外径时，将初始旋喷压力设置为60Mpa，在成桩过程中逐渐减小旋喷压力，直至成桩完成。
c，桩基的施工
待旋转桩(2)成桩完成后，在旋转桩(2)的轴心处钻进成孔，而后吊入钢筋笼、空心钢管(7)以及波纹管，然后进行混凝土浇筑，待桩基(4)强度达到设计强度后，在波纹管内部注入水泥净浆，形成加强筋(6)。
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