CN111676892A - 一种装配式高桩码头节点及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式高桩码头节点及其施工方法，涉及港口码头技术领域，包括基桩、预制桩帽，基桩上端开设有芯孔，芯孔沿基桩轴线长度方向开设，芯孔中设置有桩芯，桩芯包括钢筋骨架、封底板及混凝土支撑体，桩芯中预先埋设有芯棒，芯棒包括上棒及下棒，芯棒固定设置在钢筋骨架上，且下棒沿其对应基桩轴线设置，上棒延伸出基桩上表面形成连接部，上棒沿竖直方向设置；预制桩帽靠近基桩一侧开设有灌浆腔，灌浆腔正对上棒设置，灌浆腔侧壁上设置有进浆管道，灌浆腔顶端设置有溢浆管道，进浆管道与溢浆管道均与灌浆腔连通设置。本发明具有无需抢潮施工作业，改善工人施工条件，大部分工作陆上作业，施工难度小，施工周期短的特点。
Description
技术领域
本发明涉及港口码头技术领域，具体的说，它涉及一种装配式高桩码头节点及其施工方法。
背景技术
在港口码头建设中，高桩码头结构是一种十分常见的结构型式之一。高桩码头是由基桩和上部结构组成，桩基础的下部打入土中，上部高出水面，便于装卸作业。上部结构形式主要包括梁板式、无梁板式、框架式和承台式。高桩码头属于典型的透空式结构，波浪和水流可在码头面以下通过，没有波浪反射，不影响泄洪，并可减少淤积。
高桩码头是一种主要适合于软土地基的码头结构型式，常用基桩型式包括混凝土方桩、混凝土管桩、钢管桩等，上部结构为混凝土结构，多为装配整体式结构。近年来广泛采用跨度和桩长较大的预应力混凝土管柱或钢管柱，并逐步用代替传统混凝土预制方桩。此外，也有部分大型高桩码头建造在覆盖层较浅甚至裸露基岩面上，如宝钢30万吨级矿石码头工程、舟山鼠浪湖40万吨级矿石码头工程等大型外海开敞式码头工程。高桩码头结构型式的应用范围日益拓展。
从码头使用性能的角度，对于自然条件潮差比较大的河港、海港码头，通过设置现浇桩帽降低护舷至合理标高，满足设计船舶的安全可靠停靠泊的要求，是十分有效的一种解决办法。
然而，从现场施工实施角度，由于水域存在不确定的风浪条件，使得传统的打桩船水上沉桩偏位无法避免，进而使得上部梁板结构的安装精度难以保证。因此，现有技术的高桩码头大量采用通过设置现浇桩帽来调节桩基施工偏位，但这也严重限制了高桩码头的装配化程度。而且现浇桩帽的设计标高往往是设计高水位以下，甚至平均水位附近，施工作业窗口期特别短，经常性甚至不足4～5个小时。现场施工人员经常需要夜间抢潮水施工作业，施工作业条件差，工期难以控制。经常性夜间水上施工，现场安全管理特别困难，存在待改进之处。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种装配式高桩码头节点及其施工方法，实现无需抢潮施工作业，改善工人施工条件，缩短施工周期。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种装配式高桩码头节点，包括基桩、预制桩帽，所述预制桩帽架设固定在所述基桩上端，其特征在于，所述基桩上端开设有芯孔，所述芯孔沿基桩轴线长度方向开设，所述芯孔中设置有桩芯，所述桩芯包括钢筋骨架、封底板及混凝土支撑体，所述封底板固定设置在钢筋骨架下端，所述钢筋骨架嵌设在芯孔中，所述混凝土支撑体现浇设置，所述桩芯中预先埋设有芯棒，所述芯棒包括上棒及下棒，所述芯棒固定设置在所述钢筋骨架上，且所述下棒沿其对应基桩轴线设置，所述上棒延伸出所述基桩上表面形成连接部，所述上棒沿竖直方向设置；所述预制桩帽靠近所述基桩一侧开设有灌浆腔，所述灌浆腔正对所述上棒设置，所述预制桩帽安装在所述基桩上后，所述上棒插设在所述灌浆腔中，所述灌浆腔侧壁上设置有进浆管道，所述灌浆腔顶端设置有溢浆管道，所述进浆管道与所述溢浆管道均与所述灌浆腔连通设置。
本发明进一步设置为：所述桩芯中还预埋设有界面止水套，所述界面止水套套设在所述芯棒周侧，且所述截面止水套延伸出所述桩芯插设在所述灌浆腔中。
本发明进一步设置为：所述芯棒上设置有剪力键，所述剪力键设置有若干个，根据实际需求，各所述剪力键分别设置在所述上棒或所述下棒上。
本发明进一步设置为：所述上棒与所述下棒连接处设置有加筋板，所述加筋板分别固定在所述上棒和所述下棒上。
本发明进一步设置为：所述钢筋骨架、封底板、上棒、下棒加筋板及剪力键均在岸上一体化加工固定。
本发明进一步设置为：所述芯棒为但不限于：型钢、钢质圆棒、异形状钢材。
本发明进一步设置为：所述灌浆腔开设的深度及所述上棒的高度满足实际锚固受力要求。
一种装配式高桩码头节点的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：进行基桩沉桩作业，并做好夹桩稳定措施；
步骤二：同步测量现场沉桩桩基偏位进行数据记录，根据记录的数据进行预制桩帽进行预制施工，同时制作芯棒，根据基桩偏位调整下棒的斜度与扭角，并运送至施工现场；
步骤三：将封底板、芯棒一体化焊接在钢筋骨架上，紧接着采用桩顶反吊措施将钢筋骨架安装在芯孔中，并浇筑桩芯混凝土形成混凝土支撑体；
步骤四：将预制帽桩吊装至基桩上端，且使芯棒中的上棒插设在灌浆腔中形成插接配合，然后通过灌浆管道灌装细石混凝土进灌浆腔中，实现预制帽桩与基桩的固定连接；
步骤五：待灌浆腔中细石混凝土凝结强度达到预定要求，拆除夹桩措施，并进行后续横梁、纵梁安装施工。
本发明进一步设置为：在步骤三中，根据实际施工需要在芯棒上焊接设置加筋板及剪力键。
本发明进一步设置为：在步骤四中，灌装细石混凝土直至溢浆管道中溢出细石混凝土。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、传统技术中利用底模和侧模水上安装固定，然后通过现浇混凝土的方式进行基桩与预制桩帽之间的连接点浇筑，施工完成后，需拆除底模和侧；本发明采用设置的桩芯及设置在桩芯中的芯棒插设在预制桩帽中的灌浆腔中，实现预制桩帽与基桩的初步连接配合，然后通过灌浆管道向灌浆腔中灌装混凝土实现预制桩帽与基桩之间的固定连接。综上，本发明中无需进行预先的侧模、底模的水上安装与事后的侧模和底模的拆卸，且通过芯棒插设在灌浆腔中形成插设配合，避免了现有技术中预制桩帽与基桩之间连接时钢筋搭接复杂错乱的局面，从而大大减少了现场施工工序，现场安全管理难度小。
2、封底板安装在钢筋骨架上，及芯棒固定设置在钢筋骨架上，均可通过在岸基上施工完成，无需水上作业，降低施工作业难度，有助于保证施工质量，同时无需抢潮施工作业，有助于改善工人施工条件，有利于缩短施工周期。
3、通过设置的界面止水套套设在芯棒周侧，有效防止海水通过预制桩帽与基桩顶面之间的界面侵入芯棒，有效避免芯棒被腐蚀，从而有助于延长装配式高桩码头的使用寿命。
4、利用设置的剪力键及加筋板，当基桩与预制桩帽之间承受较大剪应力时，通过剪力键保护基桩避免其损坏，利用设置的加筋板强化芯棒上棒与下棒之间的连接，提高芯棒的承载能力，从而有助于提升装配式高桩码头的节点安全使用性能。
5、芯棒的形状不受限制，施工人员根据其实际的使用情况选用合适形状的芯棒，有助于提高工程施工的灵活性。
6、预制帽桩的预制全部在岸上实施，包括其表面防腐涂料施工，施工方便质量可靠，从而有助于延长装配式高桩码头的使用寿命，此外，类似混凝土管桩、方桩等系列产品，该形式的预制桩帽易于标准化生产加工，形成工业化产品。
附图说明
图1是本发明一种装配式高桩码头节点的平面示意图；
图2是图1中沿A-A剖面线剖开的剖面图示意图；
图3是图1中沿B-B剖面线剖开的剖面图示意图；
图4是本发明实施列2的平面示意图；
图5是图4中沿C-C剖面线剖开的剖面图示意图；
图6是图4中沿D-D剖面线剖开的剖面图示意图。
附图标记：1、基桩；2、预制桩帽；3、芯孔；4、桩芯；41、钢筋骨架；42、封底板；43、混凝土支撑体；5、芯棒；51、上棒；52、下棒；6、灌浆腔；7、进浆管道；8、溢浆管道；9、界面止水套；10、剪力键；11、加筋板；12、封堵模板。
具体实施方式
本发明提供一种装配式高桩码头节点及其施工方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
实施例一：
参见附图1～3，一种装配式高桩码头节点，包括基桩1、预制桩帽2，预制桩帽2架设固定在基桩1上端。基桩1上端开设有芯孔3，芯孔3沿基桩1轴线长度方向开设，芯孔3中设置有桩芯4，桩芯4包括钢筋骨架41、封底板42及混凝土支撑体43。封底板42焊接固定设置在钢筋骨架41下端，钢筋骨架41嵌设在芯孔3中，然后通过在芯孔3中现浇混凝土凝固后形成混凝土支撑体43，混凝土支撑体43结合钢筋骨架41及封底板42形成桩芯4。
桩芯4中预先埋设有芯棒5，芯棒5包括上棒51及下棒52，芯棒5焊接固定设置在钢筋骨架41上，且下棒52沿其对应基桩1轴线设置，上棒51延伸出基桩1上表面形成连接部，上棒51沿竖直方向设置。芯棒5为但不限于：型钢、钢制圆棒、异形状钢材。施工人员根据其实际的使用情况选用合适形状的芯棒5，有助于提高工程施工的灵活性。
预制桩帽2靠近基桩1一侧开设有灌浆腔6，灌浆腔6正对上棒51设置。灌浆腔6靠近基桩1一侧开口尺寸小于基桩1上端的表面尺寸，灌浆腔6可为规则孔洞，便于施工人员灌浆腔6的开设。灌浆腔6开设的深度及上棒51的高度满足实际锚固受力要求。安装时，吊装预制桩帽2使上棒51插设在灌浆腔6中，使基桩1与预制桩帽2形成插接配合。实现预制桩帽2与基桩1的初步连接配合，本发明中无需进行预先的侧模、底模的水上安装与事后的侧模和底模的拆卸，且通过芯棒5插设在灌浆腔6中形成插设配合，避免了现有技术中预制桩帽2与基桩1之间连接时钢筋搭接复杂错乱的局面，从而大大减少了现场施工工序，现场安全管理难度小。
灌浆腔6侧壁上设置有进浆管道7，灌浆腔6顶端设置有溢浆管道8，进浆管道7与溢浆管道8均与灌浆腔6连通设置。进浆管道7与溢浆管道8均可采用波纹管。通过灌浆管道向灌浆腔6中灌装混凝土实现预制桩帽2与基桩1之间的固定连接。这种固定方式，大大提高施工的便捷性，同时受海潮影响小。灌浆作业过程中，可选用流动性好、易性较好的微膨胀高强细石混凝土或水泥基灌浆料。
为进一步改善施工人员的工作环境。钢筋骨架41、封底板42及芯棒5的焊接工作均在岸基上进行施工作业，相较于传统的水上施工作业施工环境得到大大改善，且施工难度大大减小，有利于缩短施工周期。
为延长装配式码头的使用寿命。桩芯4在现浇混凝土后，在混凝土凝结前期预先埋设界面止水套9，界面止水套9套设在芯棒5周侧，且截面止水套延伸出桩芯4插设在灌浆腔6中。界面止水套9材质可选用但不限于：天然橡胶、三元乙丙橡胶或氯丁橡胶。通过设置的界面止水套9套设在芯棒5周侧，有效防止海水通过预制桩帽2与基桩1顶面之间的界面侵入芯棒5，有效避免芯棒5被腐蚀，从而有助于延长装配式高桩码头的使用寿命。
芯棒5上设置有剪力键10，剪力键10设置有若干个，根据实际需求，各剪力键10分别设置在上棒51或下棒52上。剪力键10通过钢筋间隔一定距离焊接设置芯棒5的上棒51及下棒52上；或通过型钢直接焊接在芯棒5的上棒51及下棒52上。当基桩1与预制桩帽2之间承受较大剪应力时，通过剪力键10保护基桩1避免其损坏，有助于提升装配式高桩码头的安全使用性能。
此外，上棒51与下棒52连接处焊接固定有加筋板11，加筋板11分别固定在上棒51和下棒52上。通过设置的加筋板11，提高上棒51与下棒52之间结构强度，提高芯棒5的承载能力，从而有助于延长装配式码头的使用寿命。
剪力键10及加筋板11的添加固定均可通过在岸基上焊接加工，从而大大降低施工难度。
一种装配式高桩码头节点的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：进行基桩1沉桩作业，并做好夹桩稳定措施。
步骤二：同步测量现场沉桩桩基偏位进行数据记录，根据记录的数据进行预制桩帽2进行预制施工，同时制作芯棒5，根据基桩1偏位调整下棒52的斜度与扭角，并运送至施工现场；此外进行割桩作业，将基桩1顶端进行切割作业，使其保持水平。
步骤三：将封底板42、芯棒5一体化焊接在钢筋骨架41上，紧接着采用桩顶反掉措施将钢筋骨架41安装在芯孔3中，并浇筑桩芯4混凝土形成混凝土支撑体43；在此过程中，根据实际施工需要在芯棒5上焊接设置加筋板11及剪力键10。
步骤四：将预制帽桩吊装至基桩1上端，且使芯棒5中的上棒51插设在灌浆腔6中形成插接配合，然后通过灌浆管道灌装细石混凝土进灌浆腔6中，实现预制帽桩与基桩1的固定连接；灌装细石混凝土直至溢浆管道8中溢出细石混凝土。
步骤五：待灌浆腔6中细石混凝土凝结强度达到预定要求，拆除夹桩措施，并进行后续横梁、纵梁安装施工。
实施例二：
参见附图4～6，一种装配式高桩码头节点，结构与实施例一基本一致，不同之处在于：
当灌浆腔6靠近基桩1一侧开口尺寸大于基桩1上表面(基桩1上表面被割平后)尺寸时，预制桩帽2吊装安装在基桩1上后，灌浆腔6与基桩1之间的间隙通过设置封堵模板12进行封堵，封堵模板12通过紧抱螺栓固定设置在基桩1顶部上，方便拆卸，且可重复使用。所述芯棒5可以通过设置剪力键10，与桩芯钢筋骨架41在岸上预制加工工厂一体化加工。通过设置的封堵模板12使灌浆腔6与基桩1之间密闭。然后通过进浆管道7进行现浇混凝土，实现预制桩帽2与基桩1的固定连接。
利用设置的封堵模板12后，无需进行专门的芯棒5耐久设计，即无需设置界面止水套9。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种装配式高桩码头节点，包括基桩(1)、预制桩帽(2)，所述预制桩帽(2)架设固定在所述基桩(1)上端，其特征在于，所述基桩(1)上端开设有芯孔(3)，所述芯孔(3)沿基桩(1)轴线长度方向开设，所述芯孔(3)中设置有桩芯(4)，所述桩芯(4)包括钢筋骨架(41)、封底板(42)及混凝土支撑体(43)，所述封底板(42)固定设置在钢筋骨架(41)下端，所述钢筋骨架(41)嵌设在芯孔(3)中，所述混凝土支撑体(43)现浇设置，所述桩芯(4)中预先埋设有芯棒(5)，所述芯棒(5)包括上棒(51)及下棒(52)，所述芯棒(5)固定设置在所述钢筋骨架(41)上，且所述下棒(52)沿其对应基桩(1)轴线设置，所述上棒(51)延伸出所述基桩(1)上表面形成连接部，所述上棒(51)沿竖直方向设置；
所述预制桩帽(2)靠近所述基桩(1)一侧开设有灌浆腔(6)，所述灌浆腔(6)正对所述上棒(51)设置，所述预制桩帽(2)安装在所述基桩(1)上后，所述上棒(51)插设在所述灌浆腔(6)中，所述灌浆腔(6)侧壁上设置有进浆管道(7)，所述灌浆腔(6)顶端设置有溢浆管道(8)，所述进浆管道(7)与所述溢浆管道(8)均与所述灌浆腔(6)连通设置。
2.根据权利要求1所述的一种装配式高桩码头节点，其特征在于，所述桩芯(4)中还预埋设有界面止水套(9)，所述界面止水套(9)套设在所述芯棒(5)周侧，且所述截面止水套延伸出所述桩芯(4)插设在所述灌浆腔(6)中。
3.根据权利要求1所述的一种装配式高桩码头节点，其特征在于，所述芯棒(5)上设置有剪力键(10)，所述剪力键(10)设置有若干个，根据实际需求，各所述剪力键(10)分别设置在所述上棒(51)或所述下棒(52)上。
4.根据权利要求3所述的一种装配式高桩码头节点，其特征在于，所述上棒(51)与所述下棒(52)连接处设置有加筋板(11)，所述加筋板(11)分别固定在所述上棒(51)和所述下棒(52)上。
5.根据权利要求4所述的一种装配式高桩码头节点，其特征在于，所述钢筋骨架(41)、封底板(42)、上棒(51)、下棒(52)加筋板(11)及剪力键(10)均在岸上一体化加工固定。
6.根据权利要求1所述的一种装配式高桩码头节点，其特征在于，所述芯棒(5)为但不限于：型钢、钢质圆棒、异形状钢材。
7.根据权利要求1所述的一种装配式高桩码头节点，其特征在于，所述灌浆腔(6)开设的深度及所述上棒(51)的高度满足实际锚固受力要求。
8.根据权利要求1所述的一种装配式高桩码头节点的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：进行基桩(1)沉桩作业，并做好夹桩稳定措施；
步骤二：同步测量现场沉桩桩基偏位进行数据记录，根据记录的数据进行预制桩帽(2)进行预制施工，同时制作芯棒(5)，根据基桩(1)偏位调整下棒(52)的斜度与扭角，并运送至施工现场；
步骤三：将封底板(42)、芯棒(5)一体化焊接在钢筋骨架(41)上，紧接着采用桩顶反掉措施将钢筋骨架(41)安装在芯孔(3)中，并浇筑桩芯(4)混凝土形成混凝土支撑体(43)；
步骤四：将预制帽桩吊装至基桩(1)上端，且使芯棒(5)中的上棒(51)插设在灌浆腔(6)中形成插接配合，然后通过灌浆管道灌装细石混凝土进灌浆腔(6)中，实现预制帽桩与基桩(1)的固定连接；
步骤五：待灌浆腔(6)中细石混凝土凝结强度达到预定要求，拆除夹桩措施，并进行后续横梁、纵梁安装施工。
9.根据权利要求8所述的一种装配式高桩码头节点的施工方法，其特征在于，在步骤三中，根据实际施工需要在芯棒(5)上焊接设置加筋板(11)及剪力键(10)。
10.根据权利要求8所述的一种装配式高桩码头节点的施工方法，其特征在于，在步骤四中，灌装细石混凝土直至溢浆管道(8)中溢出细石混凝土。
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