CN111455985A - 一种钢管复合嵌岩桩基础结构及筑设方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桩基施工技术领域，具体涉及一种钢管复合嵌岩桩基础结构及筑设方法；所采用的技术方案是：一种钢管复合嵌岩桩基础结构，一包括用于填筑桩基孔的桩基体，所述桩基体包括固定连接的端承构体和摩擦构体；所述端承构体用于填筑基岩，所述摩擦构体用于填筑覆土；所述摩擦构体设有桩孔和若干植杆，所述桩孔用于容纳和固定桩体；所述植杆沿摩擦构体径向分布且可沿摩擦构体径向移动，所述植杆内端设置在装孔内，所述桩体插入桩孔时挤压植杆内端使植杆外端插入覆土内。本发明能够大幅缩短桩基孔深度，从而降低嵌岩桩的施工难度和缩短施工周期。

Description

一种钢管复合嵌岩桩基础结构及筑设方法

技术领域

本发明涉及桩基施工技术领域，具体涉及一种钢管复合嵌岩桩基础结构及筑设方法。

背景技术

嵌岩桩是指桩的下部有一定长度浇筑于坚硬岩层中的钻孔灌注桩，钢管复合嵌岩桩指桩体为在钢管内浇筑混凝体或者钢筋混凝土的基桩。具体而言，嵌岩桩下端嵌入中等风化、微风化或新鲜基岩的桩，嵌岩桩轴向极限承载力标准值由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成，且随深度递减。研究表明嵌岩桩侧土层强度影响轴力分布曲线的斜率，桩侧阻力的分担的荷载比，随长径比的增大而增大，随凌盖层强度的提高而增大。因此为确保嵌岩桩的载荷和抗剪能力，通常需要在岩体内钻取较深的桩基孔，不仅施工难度大、施工费用高，且施工周期长，影响整体工程的施工进度。

发明内容

针对上述现有的嵌岩桩施工难度大和施工周期长的技术问题，本发明提供了一种钢管复合嵌岩桩基础结构，能够将嵌岩桩的大部分载荷传递给覆土层，以大幅缩短基岩上的桩基孔深度，从而降低嵌岩桩的施工难度和缩短施工周期。

本发明通过下述技术方案实现：

一种钢管复合嵌岩桩基础结构，包括用于填筑桩基孔的桩基体，所述桩基体包括固定连接的端承构体和摩擦构体；所述端承构体用于填筑基岩，所述摩擦构体用于填筑覆土；所述摩擦构体设有桩孔和若干植杆，所述桩孔用于容纳和固定桩体；所述植杆沿摩擦构体径向分布且可沿摩擦构体径向移动，所述植杆内端设置在装孔内，所述桩体插入桩孔时挤压植杆内端使植杆外端插入覆土内。

本发明在筑设嵌岩桩基础时，在基岩的桩基孔内筑设端承构体，以为桩体提供端阻继而将桩体给岩体的载荷通过端承构体分散传递给基岩，防止桩体承载的载荷破坏基岩。并且，在端承构体上端固定连接有摩擦构体，且摩擦构体径向设置的植杆在桩体插入摩擦构体的桩孔时，通过桩体的重力和打桩时的冲击力将植杆外端插入到覆土内，而植杆的内端则留在桩体和桩孔壁之间的空隙内；同时桩孔和桩体之间的空隙灌浆处理，从而将摩擦构体、端承构体和桩体固定连接为一个整体。

因而本发明能够大幅增加桩周土总侧阻力和防止桩体破坏基岩，并将桩体载荷传递给覆土和基岩，进而减小嵌岩段总侧阻。也就是说本发明只需在基岩上钻取能够容纳端承构体的孔即可，而基岩上的孔只提供端承力不需要提供摩擦力或只需提供较小的摩擦力，因此在基岩上钻取的孔深度小，大幅缩短了基岩上的桩基孔深度，从而降低了嵌岩桩的施工难度和缩短施工周期。

优选的，所述植杆沿摩擦构体周向均布，以确保摩擦构体受力均匀，防止嵌岩桩倾覆。

优选的，所述植杆沿摩擦构体长度方向间隔设有若干层，以进一步增大桩周土总侧阻，进而提高嵌岩桩的载荷能力和/或缩短桩基孔的深度。

优选的，所述植杆内端端部设有向下倾斜的斜面，相应的桩体下端为倒置的圆台形，以减小桩体插入桩孔的阻力，并能够为桩体插入桩孔提供导向。

作为植杆的具体实施方式，所述植杆为三棱柱体，以确保植杆有足够的刚度和强度。

优选的，所述植杆最宽的一侧正对端构体，以增大覆土提供给摩擦构体的支撑力，进一步的增大桩周土总侧阻。

优选的，所述端承构体上端设有锥形凹坑，所述凹坑用于容纳桩体底端，以增大端承构体和桩体底端的接触面，防止端承构体局部受力过大而损坏。

作为端承构体和摩擦构体连接的具体实施方式，所述端承构体上端还设有若干连接筋，所述连接筋沿端承构体周向均布；所述摩擦构体下端设有连接孔，所述连接筋插设在连接孔内，所述连接筋与连接孔之间的空隙由灌浆体填充，以使得摩擦构体可以预制，进一步提高嵌岩桩的施工效率。

作为端承构体的具体实施方式，所述端承构体为浇筑在桩基孔底部的钢筋混凝土结构体，以确保端承构体有足够的强度，同时也能够确保端承构体和基岩形成一个整体，进一步分散端承构体的载荷。

本发明的筑设方法，包括以下步骤：

在嵌桩工位钻取桩基孔；

在位于基岩内的桩基孔浇筑端承构体；

预制摩擦构体；

将摩擦构体吊装在端承构体上，并对摩擦构体和端承构体连接端面进行灌浆，完成钢管复合嵌岩桩基础的筑设。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、在基岩的桩基孔内筑设端承构体，以为桩体提供端阻继而将桩体给岩体的载荷通过端承构体分散传递给基岩，防止桩体承载的载荷破坏基岩

2、在端承构体上端固定连接有摩擦构体，且摩擦构体径向设置的植杆在桩体插入摩擦构体的桩孔时，通过桩体的重力和打桩时的冲击力将植杆外端插入到覆土内，而植杆的内端则留在桩体和桩孔壁之间的空隙内；同时桩孔和桩体之间的空隙灌浆处理，从而将摩擦构体、端承构体和桩体固定连接为一个整体。能够大幅增加桩周土总侧阻力和防止桩体破坏基岩，并将桩体载荷传递给覆土和基岩，进而减小嵌岩段总侧阻，大幅缩短了基岩上的桩基孔深度，从而降低了嵌岩桩的施工难度和缩短施工周期。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的端承构体结构示意图；

图3为本发明的摩擦构体构体示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-桩基孔，2-桩基体，3-端承构体，4-摩擦构体，5-基岩，6-覆土，7-桩孔，8-植杆，9-桩体，10-凹坑，11-连接筋，12-连接孔，13-灌浆体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

一种钢管复合嵌岩桩基础结构，包括用于填筑桩基孔1的桩基体2，能够理解的是，所述桩基孔1底端设置在基岩5内，所述桩基孔1上端设置在覆土内。所述桩基体2包括固定连接的端承构体3和摩擦构体4，所述端承构体3设在基岩5内，所述摩擦构体4设置在覆土6内；即所述端承构体3用于填筑基岩5，所述摩擦构体4用于填筑覆土6。所述摩擦构体4设有桩孔7和若干植杆8，所述桩孔7用于容纳和固定桩体9；所述植杆8沿摩擦构体4径向分布且可沿摩擦构体4径向移动，所述植杆8内端设置在装孔内，所述桩体9插入桩孔7时挤压植杆8内端使植杆8外端插入覆土6内。

本实施例在筑设嵌岩桩基础时，在基岩5的桩基孔1内筑设端承构体3，以为桩体9提供端阻继而将桩体9给岩体的载荷通过端承构体3分散传递给基岩5，防止桩体9承载的载荷破坏基岩5。并且，在端承构体3上端固定连接有摩擦构体4，且摩擦构体4径向设置的植杆8在桩体9插入摩擦构体4的桩孔7时，通过桩体9的重力和打桩时的冲击力将植杆8外端插入到覆土6内，而植杆8的内端则留在桩体9和桩孔7壁之间的空隙内；同时桩孔7和桩体9之间的空隙灌浆处理，从而将摩擦构体4、端承构体3和桩体9固定连接为一个整体。

因而本实施例能够大幅增加桩周土总侧阻力和防止桩体9破坏基岩5，并将桩体9载荷传递给覆土6和基岩5，进而减小嵌岩段总侧阻。也就是说本实施例只需在基岩5上钻取能够容纳端承构体3的孔即可，而基岩5上的孔只提供端承力不需要提供摩擦力或只需提供较小的摩擦力，因此在基岩5上钻取的孔深度小，大幅缩短了基岩5上的桩基孔1深度，从而降低了嵌岩桩的施工难度和缩短施工周期。

优选的，所述植杆8沿摩擦构体4周向均布，以确保摩擦构体4受力均匀，防止嵌岩桩倾覆。根据摩擦构体4的长度，可在摩擦构体4长度方向设置若干层植杆8，即所述植杆8沿摩擦构体4长度方向间隔设有若干层，以进一步增大桩周土总侧阻，进而提高嵌岩桩的载荷能力和/或缩短桩基孔1的深度。

优选的，所述植杆8内端端部设有向下倾斜的斜面，相应的桩体9下端为倒置的圆台形。应当理解的是，所述植杆8内端的斜面所围成形状与桩体9下端的圆台形适配，以减小桩体9插入桩孔7的阻力，并能够为桩体9插入桩孔7提供导向。

作为植杆8的具体实施方式，所述植杆8为三棱柱体，以确保植杆8有足够的刚度和强度。优选的，所述植杆8最宽的一侧正对端构体，以增大覆土6提供给摩擦构体4的支撑力，进一步的增大桩周土总侧阻。

作为端承构体3和摩擦构体4连接的具体实施方式，所述端承构体3上端还设有若干连接筋11，所述连接筋11沿端承构体3周向均布；所述摩擦构体4下端设有连接孔12，所述连接筋11插设在连接孔12内，所述连接筋11与连接孔12之间的空隙由灌浆体13填充，以使得摩擦构体4可以预制，进一步提高嵌岩桩的施工效率。

作为端承构体3的具体实施方式，所述端承构体3为浇筑在桩基孔1底部的钢筋混凝土结构体，以确保端承构体3有足够的强度，同时也能够确保端承构体3和基岩5形成一个整体，进一步分散端承构体3的载荷。

优选的，所述端承构体3上端设有锥形凹坑10，所述凹坑10用于容纳桩体9底端，以增大端承构体3和桩体9底端的接触面，防止端承构体3局部受力过大而损坏。

本实施例的筑设方法，包括以下步骤：

根据施工图纸，在嵌桩工位通过打孔设备钻取桩基孔1，所述桩基孔1在基岩5上的深度根据施工现场的岩土结构特性确定；

打孔完成后，将端承构体的钢筋笼吊入桩基孔1底部，并浇筑混凝土，以在位于基岩5内的桩基孔1浇筑端承构体3；

根据摩擦构体4的设计图纸预制摩擦构体4，在摩擦构体4养护完成后运至施工现场；

带端承构体3凝固后，将摩擦构体4吊装在端承构体3上，使连接筋11插入连接孔12内，然后将桩体9装入桩孔7内，通过桩体9的重力将植杆8插入覆土内；

然后对桩孔7和桩体9之间的空隙灌浆处理，由混凝土浆灌满连接筋11与连接孔12之间的空隙、端承构体3和摩擦构体4之间的空隙、桩基体2和桩基孔1之间的空隙以及桩孔7和桩体9之间的空隙，从而将摩擦构体4、端承构体3和桩体9固定连接为一个整体，完成钢管复合嵌岩桩基础的筑设。

需要说明是，为使植杆8有足够的长度，可将桩基孔1位于覆土内的一段进行扩孔，并在桩体9稳固后回填桩基体2与桩基孔1之间的空隙即可。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管复合嵌岩桩基础结构，其特征在于，包括用于填筑桩基孔(1)的桩基体(2)，所述桩基体(2)包括固定连接的端承构体(3)和摩擦构体(4)；

所述端承构体(3)用于填筑基岩(5)，所述摩擦构体(4)用于填筑覆土(6)；

所述摩擦构体(4)设有桩孔(7)和若干植杆(8)，所述桩孔(7)用于容纳和固定桩体(9)；

所述植杆(8)沿摩擦构体(4)径向分布且可沿摩擦构体(4)径向移动，所述植杆(8)内端设置在装孔内，所述桩体(9)插入桩孔(7)时挤压植杆(8)内端使植杆(8)外端插入覆土(6)内。

2.根据权利要求1所述的钢管复合嵌岩桩基础结构，其特征在于，所述植杆(8)沿摩擦构体(4)周向均布。

3.根据权利要求2所述的钢管复合嵌岩桩基础结构，其特征在于，所述植杆(8)沿摩擦构体(4)长度方向间隔设有若干层。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的钢管复合嵌岩桩基础结构，其特征在于，所述植杆(8)内端端部设有向下倾斜的斜面。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的钢管复合嵌岩桩基础结构，其特征在于，所述植杆(8)为三棱柱体。

6.根据权利要求5所述的钢管复合嵌岩桩基础结构，其特征在于，所述植杆(8)最宽的一侧正对端构体。

7.根据权利要求1所述的钢管复合嵌岩桩基础结构，其特征在于，所述端承构体(3)上端设有锥形凹坑(10)，所述凹坑(10)用于容纳桩体(9)底端。

8.根据权利要求1所述的钢管复合嵌岩桩基础结构，其特征在于，所述端承构体(3)上端还设有若干连接筋(11)，所述连接筋(11)沿端承构体(3)周向均布；

所述摩擦构体(4)下端设有连接孔(12)，所述连接筋(11)插设在连接孔(12)内，所述连接筋(11)与连接孔(12)之间的空隙由灌浆体(13)填充。

9.根据权利要求1所述的钢管复合嵌岩桩基础结构，其特征在于，所述端承构体(3)为浇筑在桩基孔(1)底部的钢筋混凝土结构体。

10.一种钢管复合嵌岩桩基础筑设方法，其特征在于，包括以下步骤：

在嵌桩工位钻取桩基孔(1)；

在位于基岩(5)内的桩基孔(1)浇筑端承构体(3)；

预制摩擦构体(4)，所述摩擦构体(4)设有桩孔(7)和若干植杆(8)，所述桩孔(7)用于容纳和固定桩体(9)，所述植杆(8)沿摩擦构体(4)径向分布且可沿摩擦构体(4)径向移动，所述植杆(8)内端设置在装孔内；

将摩擦构体(4)吊装在端承构体(3)上，并对摩擦构体(4)和端承构体(3)连接端面进行灌浆，完成钢管复合嵌岩桩基础的筑设。

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