CN111101509A - 一种预制根式桩结构和施工方法 - Google Patents

一种预制根式桩结构和施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于工程施工技术领域，具体涉及一种预制根式桩结构，一种预制根式桩结构是指在预制管桩的基础上，通过侧壁顶推根键而形成的一种预制根式桩，包括管桩，推伸根键盒和内芯注浆体；管桩侧壁嵌有推伸根键盒，材质为钢材，由加强钢套、基础根键和顶推根键组成，呈一定规则固定管桩壁上，且具有自锁功能。管桩施工至桩底后通过顶推设备将伸推根键顶出，并对管桩和根键内腔注浆，发挥根键承载特性提高桩承载力形成类似树根的仿生预制桩。根键的握裹力，增大基础的稳定性和承载力，减轻结构自重，具有良好的经济性，具有结构简单、安全牢靠、节省工期、节省造价等优点。

Description

一种预制根式桩结构和施工方法
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，更具体地，涉及一种预制根式桩结构和施工方法。
背景技术
根式桩作为一种新型的以仿生机理而命名的变截面桩形式，根式桩充分调动周围土体的承载力，从而提高桩的承载力、减少沉降，进而缩短桩长或减少桩的数量，在保持桩的原有优点的前提下，在很小的附加投入下达到巨大的承载潜力。
目前常采用人工挖孔或者现浇灌注桩顶推根键的施工工艺，人工挖孔成孔效率低，安全风险大，有地下水时无法施工，现浇灌注桩顶推根键的工艺，存在灌注桩桩径大根键过短，以及钢筋笼绑扎困难，以及施工质量难以把控等问题。因此，研发一种先进高效的根键结构是根式桩技术推广应用的关键。
由于存在上述不足，本领域需进一步完善和改进，设计一种预制根式桩结构和施工方法，具有技术先进、安全可靠、经济合理、施工简便等优点。
说明书
一种预制根式桩结构，包括管桩，推伸根键盒和内芯注浆体，在预制管桩的基础上，通过侧壁顶推根键而形成的预制根式桩；所述管桩侧壁嵌有推伸根键盒，由加强钢套、基础根键和顶推根键组成，材质为钢材，呈一定规则固定管桩壁上，且具有自锁功能；管桩施工至桩底后通过顶推设备将伸推根键顶出，并对管桩和根键内腔注浆，发挥根键承载特性提高桩承载力形成类似树根的仿生预制桩。
根键间距较大时，各个根键独立工作，根键的应力叠加效应较弱，根键下的土体主要以压密变形为主，伴有少量的侧向剪切位移。根键间距较小时，各个根键应力叠加效应较大，根键间土体受到附加压应力的作用，产生较大的附加沉降，对于压缩性较高的土层局部根键的土体可能产生拉裂隙，削弱根键与土体的摩阻力作用。因此，根键间距不宜太密，一方面减少根键引起的土层应力叠加，带动更多的土体一起受力，同时避免因土体挤密而使根键顶进困难及互相干扰宜合理布置根键。根键布置分为等角度的交错布置与非交错布置，是将奇数层与偶数层的根键交错布置，可减小重叠效应，提高土体对根键的整体承载力。
推伸根键盒截面形式要有利于根键正面土抗力的发挥，同时还要方便根键的制作和顶推难度，工程中选择十字形、矩形、梯形截面形式，大直径根式桩的根键能采用变截面，末端加大渐变坡率，形成扩口。
推伸根键盒需采取有限的防腐措施，在推伸后根键节段间有空隙，确保注浆过程中封闭的管桩内腔能从空隙排出，以及可以对桩侧土体注浆，达到加固桩侧土体的作用。
加强钢套在管桩的侧壁与推伸根键盒之间，有导向基础根键顶进作用，并使推伸后的根键与预制桩侧壁固接，加强钢套材质应采用Q235B，其厚度不应小于18mm。
一种预制根式桩结构的施工方法，具体包括以下步骤：
步骤一，推伸根键盒和钢筋笼制作；
步骤二，管桩合模，浇筑砼及养护管桩；
步骤三，管桩施工至桩底；
步骤四，顶推设备顶进推伸根键；
步骤五，下放注浆管和隔板封闭；
步骤六，内芯注浆。
管桩施工采用抱压桩机静压时，夹持机构应能全断面抱紧桩截面，且不得夹伤桩身混凝土和推伸根键盒，夹持机构中的夹具应避开桩身两侧合缝的位置。
顶推设备沉放到位并调整角度，通过设置在地面上的液压站顶出推伸根键盒内的根键，顶推设备的千斤顶要与推伸根键盒规格配套，并有限位装置；先推顶推根键再依次推动基础根键，保证根键能够承受顶推力而不受损，完成根键顶进。
每一层根键顶进完成后，应测量根键外露尺寸，满足要求后方可开展下一层根键顶进施工。顶推力的计算应考虑根键顶进过程中的正面阻力、土压力和侧面土摩阻力。摩阻力和土的承载力宜采用现场实测值，当无试验条件时，按现行《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63 的有关规定选用。
内芯注浆材料等级不低于42.5级的硅酸盐水泥，为了保障注浆的效果，有必要采取分段的压力注浆，用隔板封闭管桩桩芯，自上而下依次注浆，注浆压力取决于管桩、根键内腔的注浆密实度与桩周土体加固效果。
与现有技术相比，本发明专利的提供了一种预制根式桩结构和施工方法，具有技术先进、安全可靠、经济合理、施工简便等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为一种预制根式桩结构示意图；
图2为一种预制根式桩结构局部剖面图；
图3为一种预制根式桩结构局部平面面；
图4为一种预制根式桩结构顶进根键后平面、立面和剖面图；
图5为一种预制根式桩结构桩顶隔板剖面图；
图6为一种预制根式桩结构注浆后剖面图。
附图标记说明：
1-管桩，2-推伸根键盒，3-加强钢套，4-管桩侧壁，5-注浆导管，6-内芯注浆体，7-管桩桩顶隔板，8-基础根键，9-顶推根键。
具体实施方式
如图1所示，一种预制根式桩结构，包括管桩，推伸根键盒和内芯注浆体，在预制管桩的基础上，通过侧壁顶推根键而形成的预制根式桩。如图2和图3所示，作为一可选实施例，管桩侧壁嵌有推伸根键盒，由加强钢套、基础根键和顶推根键组成，材质为钢材，呈一定规则固定管桩壁上，且具有自锁功能。管桩施工至桩底后通过顶推设备将伸推根键顶出，并对管桩和根键内腔注浆，发挥根键承载特性提高桩承载力形成类似树根的仿生预制桩。
根键间距较大时，各个根键独立工作，根键的应力叠加效应较弱，根键下的土体主要以压密变形为主，伴有少量的侧向剪切位移。根键间距较小时，各个根键应力叠加效应较大，根键间土体受到附加压应力的作用，产生较大的附加沉降，对于压缩性较高的土层局部根键的土体可能产生拉裂隙，削弱根键与土体的摩阻力作用。因此，根键间距不宜太密，一方面减少根键引起的土层应力叠加，带动更多的土体一起受力，同时避免因土体挤密而使根键顶进困难及互相干扰宜合理布置根键。根键布置分为等角度的交错布置与非交错布置，是将奇数层与偶数层的根键交错布置，可减小重叠效应，提高土体对根键的整体承载力。
推伸根键盒截面形式要有利于根键正面土抗力的发挥，同时还要方便根键的制作和顶推难度，工程中选择十字形、矩形、梯形截面形式，大直径根式桩的根键能采用变截面，末端加大渐变坡率，形成扩口。如图4所示，作为一可选实施例，顶推根键截面呈矩形的截面形式。
推伸根键盒需采取有限的防腐措施，在推伸后根键节段间有空隙，确保注浆过程中封闭的管桩内腔能从空隙排出，以及可以对桩侧土体注浆，达到加固桩侧土体的作用。
如图2和图3所示，作为一可选实施例，加强钢套在管桩的侧壁与推伸根键盒之间，有导向基础根键顶进作用，并使推伸后的根键与预制桩侧壁固接，加强钢套材质应采用Q235B，其厚度不应小于18mm。
一种预制根式桩结构的施工方法，具体包括以下步骤：
步骤一，推伸根键盒和钢筋笼制作；
步骤二，管桩合模，浇筑砼及养护管桩；
步骤三，管桩施工至桩底；
步骤四，顶推设备顶进推伸根键；
步骤五，下放注浆管和隔板封闭；
步骤六，内芯注浆。
管桩施工采用抱压桩机静压时，夹持机构应能全断面抱紧桩截面，且不得夹伤桩身混凝土和推伸根键盒，夹持机构中的夹具应避开桩身两侧合缝的位置。
顶推设备沉放到位并调整角度，通过设置在地面上的液压站顶出推伸根键盒内的根键，顶推设备的千斤顶要与推伸根键盒规格配套，并有限位装置；先推顶推根键再依次推动基础根键，保证根键能够承受顶推力而不受损，完成根键顶进。
每一层根键顶进完成后，应测量根键外露尺寸，满足要求后方可开展下一层根键顶进施工。顶推力的计算应考虑根键顶进过程中的正面阻力、土压力和侧面土摩阻力。摩阻力和土的承载力宜采用现场实测值，当无试验条件时，按现行《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63 的有关规定选用。
如图5和图6所示，作为一可选实施例，内芯注浆材料等级不低于42.5级的硅酸盐水泥，为了保障注浆的效果，有必要采取分段的压力注浆，用隔板封闭管桩桩芯，管桩内壁直径上大小窄，隔板装置在管桩内腔中，自上而下依次注浆时，上部压力推压隔板，使隔板与管桩内壁缝隙缩小，直至浆液不能从缝隙渗出，注浆压力取决于管桩、根键内腔的注浆密实度与桩周土体加固效果。
以上实施方式仅为对本发明所作的举例式说明，本发明的应用不限制于上述举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以变化和改进，所有以本发明的技术方案即实施方式为基础的变化和改进都应属于本发明权利要求的保护范围中。

Claims (8)

1.一种预制根式桩结构，包括管桩，推伸根键盒和内芯注浆体，在预制管桩的基础上，通过侧壁顶推根键而形成的预制根式桩；所述管桩侧壁嵌有所述推伸根键盒，由加强钢套、基础根键和顶推根键组成，材质为钢材，呈一定规则固定管桩壁上，且具有自锁功能；管桩施工至桩底后通过顶推设备将伸推根键顶出，并对管桩和根键内腔注浆，发挥根键承载特性提高桩承载力形成类似树根的仿生预制桩。
2.权利要求1所述的一种预制根式桩结构，其特征在于，所述推伸根键盒截面形式要有利于根键正面土抗力的发挥，同时还要方便根键的制作和顶推难度，工程中选择十字形、矩形、梯形截面形式，大直径根式桩的根键能采用变截面，末端加大渐变坡率，形成扩口。
3.权利要求1所述的一种预制根式桩结构，其特征在于，所述推伸根键盒需采取有限的防腐措施，在推伸后根键节段间有空隙，确保注浆过程中封闭的管桩内腔能从空隙排出，以及可以对桩侧土体注浆，达到加固桩侧土体的作用。
4.权利要求1所述的一种预制根式桩结构，其特征在于，所述加强钢套在管桩的侧壁与推伸根键盒之间，有导向基础根键顶进作用，并使推伸后的根键与预制桩侧壁固接，加强钢套材质应采用Q235B，其厚度不应小于18mm。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的一种预制根式桩结构的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一，推伸根键盒和钢筋笼制作；
步骤二，管桩合模，浇筑砼及养护管桩；
步骤三，管桩施工至桩底；
步骤四，顶推设备顶进推伸根键；
步骤五，下放注浆管和隔板封闭；
步骤六，内芯注浆。
6.如权利要求5所述的一种预制根式桩结构的施工方法，其特征在于，所述管桩施工采用抱压桩机静压时，夹持机构应能全断面抱紧桩截面，且不得夹伤桩身混凝土和推伸根键盒，夹持机构中的夹具应避开桩身两侧合缝的位置。
7.权利要求5所述的一种预制根式桩结构的施工方法，其特征在于，所述顶推设备沉放到位并调整角度，通过设置在地面上的液压站顶出推伸根键盒内的根键，顶推设备的千斤顶要与推伸根键盒规格配套，并有限位装置；先推顶推根键再依次推动基础根键，保证根键能够承受顶推力而不受损，完成根键顶进。
8.如权利要求5所述的一种预制根式桩结构的施工方法，其特征在于，所述内芯注浆材料等级不低于42.5级的硅酸盐水泥，为了保障注浆的效果，有必要采取分段的压力注浆，用隔板封闭管桩桩芯，自上而下依次注浆，注浆压力取决于管桩、根键内腔的注浆密实度与桩周土体加固效果。
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