CN111733691A - 一种预制圆柱与桩基的连接结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制圆柱与桩基的连接结构及方法，包括两相对设置的桩基，桩基顶部与预制圆柱连接，两桩基顶部的预制圆柱之间通过现浇系梁连接；所述桩基顶部设置凹槽，预制圆柱底部设有凸榫，凸榫嵌入凹槽内，凹槽侧部设置第一钢波纹管，凸榫底部外侧套设第二钢波纹管，第一钢波纹管和第二钢波纹管之间设置灌浆浇筑件。

Description

一种预制圆柱与桩基的连接结构及方法

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，具体涉及一种预制圆柱与桩基的连接结构及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

装配式施工在建筑领域应用较为广泛，其突出优点是可以在很大程度上节约工期，同时提高施工质量。由于公路工程带状分布的特点，工作场地又多在野外，桥梁下部的预制装配化施工并未在公路工程中大规模应用。

近年来，已有部分项目对桥梁下部结构的预制拼装进行了探索式应用。这些工程应用中，预制墩柱与就地灌注的基础之间的连接方法有多种，但发明人发现，这些方法存在接头施工时间长，临时支撑系统占用时间长，接头处需增大构件尺寸或浇筑操作平台，连接方式的可靠性缺少充分的试验和理论研究支撑等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种预制圆柱与桩基的连接结构及方法，该连接结构的圆柱和桩基间通过钢波纹管和灌浆浇筑件实现了强连接，可以保证桩柱连接的可靠性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种预制圆柱与桩基的连接结构，包括两相对设置的桩基，桩基顶部与预制圆柱连接，两桩基顶部的预制圆柱之间通过现浇系梁连接；所述桩基顶部设置凹槽，预制圆柱底部设有凸榫，凸榫嵌入凹槽内，凹槽侧部设置第一钢波纹管，凸榫底部外侧套设第二钢波纹管，第一钢波纹管和第二钢波纹管之间设置灌浆浇筑件。

作为进一步的技术方案，所述桩基内沿竖向设置桩基主筋，预制圆柱内沿竖向设置圆柱主筋，圆柱主筋和桩基主筋固定连接。

作为进一步的技术方案，所述桩基主筋顶部设置延伸端，延伸端延伸出桩基顶部，桩基主筋的延伸端倾斜设置，桩基主筋的顶端相对于底端靠近桩基轴线设置。

作为进一步的技术方案，所述圆柱主筋底部设置延伸端，延伸端延伸出预制圆柱底部，圆柱主筋的延伸端倾斜设置，圆柱主筋的底端相对于顶端远离桩基轴线设置。

作为进一步的技术方案，所述桩基顶部凹槽和预制圆柱的凸榫底端之间设置钢垫块。

作为进一步的技术方案，所述预制圆柱的凸榫内设置钢筋笼。

作为进一步的技术方案，所述凸榫底部端头处设置钢筋网片。

作为进一步的技术方案，所述预制圆柱的凸榫周侧开设多个预留孔，预留孔内设置PVC管。

作为进一步的技术方案，所述凸榫长度大于凹槽的深度，凸榫外侧和桩基顶部之间设置后浇混凝土件。

第二方面，本发明实施例还提供了一种预制圆柱与桩基的连接方法，包括以下步骤：

灌注形成桩基，由桩基顶部开设凹槽，在凹槽侧部布设第一钢波纹管，在桩基内布设桩基主筋，桩基主筋延伸出桩基顶部；

进行预制圆柱的预制，在预制圆柱凸榫底部外侧设置第二钢波纹管，在凸榫内布置钢筋笼，在凸榫端头处设置钢筋网片，并在凸榫周侧开设预留孔，在预制圆柱内布设圆柱主筋，圆柱主筋延伸出预制圆柱底部；

在凹槽内放置钢垫块，吊装预制圆柱，使凸榫嵌入凹槽内，在预制圆柱周侧预留孔处设置千斤顶支撑系统对预制圆柱竖直度进行调整；

向凹槽和凸榫间的空隙内灌注高强无收缩灌浆料，撤离吊装设备和千斤顶支撑系统，焊接桩基主筋和圆柱主筋，在预制圆柱和桩基之间浇筑后浇混凝土，在相对设置的预制圆柱之间浇筑现浇系梁。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明的连接结构，在桩基设置凹槽，在圆柱设置凸榫，由凸榫和凹槽嵌接，并在桩基和圆柱的连接处设置钢波纹管，灌注灌浆料，可以可靠并快速实现圆柱的临时固定，大大缩短工期，降低临时固定结构体系的时间成本和材料成本。

本发明的连接结构，桩基和圆柱之间采用主筋焊接的方式进行最终连接，可以可靠实现桩基和圆柱的强连接，提升了桩柱连接的可靠性。

本发明的连接方法，使圆柱和桩基之间形成装配式施工，与就地现浇的施工方法相比，可以大大缩短工期，提高构件的施工质量，同时可减少环境污染，消除现场高支架施工的危险性。

本发明的连接方法，采用大直径波纹管灌浆的方式充当施工阶段短期支撑，灌浆料工作性好、早强的特点缩短了吊装设备和千斤顶的占用时间。

本发明的连接方法，在圆柱和桩基间通过主筋实现了强连接，在力学分析上与现浇施工无异，可完全按照现有理论进行力学计算，依照现有规范进行工程验收。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的圆柱与桩基连接结构的示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的桩基示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的预制圆柱的示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的圆柱与桩基连接方法中采用千斤顶支撑系统微调圆柱竖直度的示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的千斤顶支撑系统示意图；

图中：1-桩基；2-预制圆柱；3-灌浆浇筑件；4-后浇混凝土件；5-现浇系梁；6-桩基主筋；7-圆柱主筋；8-凸榫纵向筋；9-钢波纹管；10-钢波纹管；11-钢筋网片；12-钢垫块；13-PVC管；14-千斤顶；15-20b工字钢；16-φ40钢筋，17凹槽，18凸榫。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中如出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种预制圆柱与桩基的连接结构及方法。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供一种预制圆柱与桩基的连接结构，包括两相对设置的桩基1，桩基采用就地灌注形成，桩基1顶部与预制圆柱2连接，两桩基顶部的预制圆柱2之间通过现浇系梁5连接。

预制圆柱即圆形墩柱。

桩基1内沿竖向设置桩基主筋6，桩基主筋6顶部设置延伸端，延伸端延伸出桩基1顶部，桩基主筋的延伸端倾斜设置，桩基主筋的顶端相对于底端靠近桩基轴线设置。

桩基1顶部设置凹槽，如图2所示，凹槽具有设定深度，凹槽内侧设置钢波纹管9，钢波纹管9内侧壁设置灌浆浇筑件3，灌浆浇筑件由高强无收缩灌浆料浇筑而成。

预制圆柱2内沿竖向设置圆柱主筋7，圆柱主筋7底部设置延伸端，延伸端延伸出预制圆柱底部，圆柱主筋的延伸端倾斜设置，圆柱主筋的底端相对于顶端远离桩基轴线设置。

圆柱主筋7和桩基主筋6固定连接，本实施例中二者采用焊接固定连接。具体是将圆柱主筋7和桩基主筋6的延伸端焊接连接。

预制圆柱2底部设有凸榫，凸榫嵌入桩基1的凹槽内，凸榫底部外侧套设钢波纹管10，钢波纹管10与钢波纹管9结构相同，钢波纹管10外侧壁与灌浆浇筑件3连接，具体实施时在钢波纹管10与钢波纹管9浇筑灌浆料形成灌浆浇筑件。

桩基1顶部凹槽和预制圆柱2的凸榫底端之间设置钢垫块12。

预制圆柱2的凸榫内设置钢筋笼，钢筋笼由凸榫纵向筋8和螺旋箍筋组成，凸榫纵向筋8竖向设置，螺旋箍筋设置于凸榫纵向筋之间；凸榫底部端头处设置钢筋网片11，钢筋网片规格满足设计规范对局部承压构件的要求，本实施例中采用四层D10钢筋网片，网片竖向间距8cm。

预制圆柱2的凸榫周侧开设多个预留孔，预留孔内设置PVC管13。

预制圆柱的凸榫长度大于桩基凹槽的深度，预制圆柱凸榫外侧和桩基顶部之间设置后浇混凝土件4，后浇混凝土件4、现浇系梁5均为钢筋混凝土现浇而成。

本发明在桩基和圆柱的连接处设置钢波纹管，并灌注灌浆料，且在圆柱和桩基间由主筋连接，可靠实现桩基和圆柱的强连接，保证桩柱连接的可靠性和可验收性。

本发明还提出一种预制圆柱与桩基的连接方法，具体的步骤过程为：

根据设计图纸就地灌注桩基1；

待灌注桩基混凝土达到设计强度后，向下破除桩头至桩顶设计标高以下h1+h2处，露出新鲜的接触面，形成凹槽；现场搭设钢模，布设凹槽内侧钢波纹管9和桩基的设计箍筋，浇筑混凝土至桩顶标高以下h1处，如图2所示；

桩基1施工的同时，在预制场完成预制圆柱2的预制和养生。注意在预制圆柱凸榫端h1长度范围内进行凿毛处理，h1取值为系梁的高度，没有系梁时不小于圆柱主筋7直径的20倍；h2长度范围内设置钢波纹管10，h2可取圆柱直径D1的一半；凸榫内需布置钢筋笼，钢筋笼由凸榫纵向筋8和螺旋箍筋组成，钢筋笼向上伸入长度h3不小于凸榫纵向筋8的规范锚固长度，在凸榫端头处设置四层钢筋网片11，钢筋网片规格满足设计规范对局部承压构件的要求，可采用四层D10钢筋网片，网片竖向间距8cm；在凸榫四周均匀设置四处千斤顶支撑位置，每处用φ50PVC管13预留上下两个孔洞；

将预制好的预制圆柱2运输至施工现场；

将一块D200*20mm圆形钢垫块12置于桩基凹槽中心处；吊装预制圆柱2，使凸榫插入桩基凹槽中，并根据作好的标线对墩柱平面位置进行调整定位；在预制圆柱四周放置四个千斤顶，对预制圆柱的竖直度进行微调，使其满足相关验收规程的要求；四个千斤顶组成的临时支撑系统由千斤顶14、20b工字钢15和φ40钢筋16组成，其中φ40钢筋插入预制圆柱2预留孔的PVC管13内，20b工字钢15和φ40钢筋焊接形成支撑骨架；向桩基凹槽和预制圆柱凸榫间的空隙内灌注高强无收缩灌浆料；待灌浆料强度达到40MPa后，撤离预制圆柱2的吊装设备和柱底四个千斤顶；灌浆料封堵圆柱凸榫上预留的八个孔洞；焊接桩基主筋6和圆柱主筋7，采用单面焊，焊接长度不小于10d；布置连接段箍筋和系梁钢筋(如有)，支模浇筑后浇混凝土和现浇系梁5，采用小直径振捣棒振捣密实；养生后浇混凝土(后浇混凝土强度与圆柱要求一致)，当其达到设计强度后，拆除模板，填土恢复原状地面线。

本发明的连接方法，使桥梁墩柱装配式施工得以在工程中应用，装配式施工与就地现浇的施工方法相比，缩短桩柱接头的施工时间，可以大大缩短工期，提高构件的施工质量，同时可减少环境污染，消除现场高支架施工的危险性。

采用大直径波纹管灌浆的方式充当施工阶段短期支撑，灌浆料工作性好、早强的特点缩短了吊装设备和千斤顶的占用时间。大直径波纹管灌浆的方法只用于施工阶段短期支撑，相比传统的承插式连接方法可节约至少50％的高强灌浆料，降低了造价，调减了特殊材料的用量，提高经济性。

本发明在公路桥梁常用的桩柱式桥墩中应用，不需为实现连接而改变构件尺寸或专门浇筑小承台等操作平台，保持了与现浇方案一样的外部尺寸，既保证了美观，也节约了材料。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预制圆柱与桩基的连接结构，其特征是，包括两相对设置的桩基，桩基顶部与预制圆柱连接，两桩基顶部的预制圆柱之间通过现浇系梁连接；所述桩基顶部设置凹槽，预制圆柱底部设有凸榫，凸榫嵌入凹槽内，凹槽侧部设置第一钢波纹管，凸榫底部外侧套设第二钢波纹管，第一钢波纹管和第二钢波纹管之间设置灌浆浇筑件。

2.如权利要求1所述的预制圆柱与桩基的连接结构，其特征是，所述桩基内沿竖向设置桩基主筋，预制圆柱内沿竖向设置圆柱主筋，圆柱主筋和桩基主筋固定连接。

3.如权利要求2所述的预制圆柱与桩基的连接结构，其特征是，所述桩基主筋顶部设置延伸端，延伸端延伸出桩基顶部，桩基主筋的延伸端倾斜设置，桩基主筋的顶端相对于底端靠近桩基轴线设置。

4.如权利要求2所述的预制圆柱与桩基的连接结构，其特征是，所述圆柱主筋底部设置延伸端，延伸端延伸出预制圆柱底部，圆柱主筋的延伸端倾斜设置，圆柱主筋的底端相对于顶端远离桩基轴线设置。

5.如权利要求1所述的预制圆柱与桩基的连接结构，其特征是，所述桩基顶部凹槽和预制圆柱的凸榫底端之间设置钢垫块。

6.如权利要求1所述的预制圆柱与桩基的连接结构，其特征是，所述预制圆柱的凸榫内设置钢筋笼。

7.如权利要求1所述的预制圆柱与桩基的连接结构，其特征是，所述凸榫底部端头处设置钢筋网片。

8.如权利要求1所述的预制圆柱与桩基的连接结构，其特征是，所述预制圆柱的凸榫周侧开设多个预留孔，预留孔内设置PVC管。

9.如权利要求1所述的预制圆柱与桩基的连接结构，其特征是，所述凸榫长度大于凹槽的深度，凸榫外侧和桩基顶部之间设置后浇混凝土件。

10.一种预制圆柱与桩基的连接方法，其特征是，包括以下步骤：

灌注形成桩基，由桩基顶部开设凹槽，在凹槽侧部布设第一钢波纹管，在桩基内布设桩基主筋，桩基主筋延伸出桩基顶部；

进行预制圆柱的预制，在预制圆柱凸榫底部外侧设置第二钢波纹管，在凸榫内布置钢筋笼，在凸榫端头处设置钢筋网片，并在凸榫周侧开设预留孔，在预制圆柱内布设圆柱主筋，圆柱主筋延伸出预制圆柱底部；

在凹槽内放置钢垫块，吊装预制圆柱，使凸榫嵌入凹槽内，在预制圆柱周侧预留孔处设置千斤顶支撑系统对预制圆柱竖直度进行调整；

向凹槽和凸榫间的空隙内灌注高强无收缩灌浆料，撤离吊装设备和千斤顶支撑系统，焊接桩基主筋和圆柱主筋，在预制圆柱和桩基之间浇筑后浇混凝土，在相对设置的预制圆柱之间浇筑现浇系梁。

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