CN111764578A - 一种逆作桩柱结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种逆作桩柱结构及其施工方法，包括由下而上设置的立柱桩和支承桩柱；立柱桩位于设计桩底标高与结构基础的顶部标高之间；立柱桩包括第一外层钢筋笼和第一混凝土层；支承桩柱位于结构基础的顶部标高与设计的逆作起始层的底部标高之间；支承桩柱包括第二外层钢筋笼、内层钢筋笼和第二混凝土层；第二外层钢筋笼与第一外层钢筋笼一体成形，第二外层钢筋笼的上端超出设计的逆作起始层的底部；内层钢筋笼上端与第二外层钢筋笼上端平齐，内层钢筋笼下端伸入立柱桩中；第一混凝土层与第二混凝土层一体浇筑成形。本发明解决了传统的超高层地上、地下结构同步施工时，工程存在的竖向结构荷载大，沉降量不易控制和工程成本高的技术问题。

Description

一种逆作桩柱结构及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑工程施工领域，特别是一种逆作桩柱结构及其施工方法。
背景技术
逆作法施工技术因其地下空间建设工效快、环境保护效果好等优势，逐步成为地下工程主要施工工艺之一。竖向支承系统是基坑逆作实施期间的关键构件，通常采用钢立柱插入立柱桩桩基的形式，立柱桩多利用工程桩，钢立柱在基坑逆作阶段结束后外包混凝土形成主体结构劲性柱。但对于地上、地下结构全部或部分同步施工的工程，特别是超高层工程，施工阶段竖向结构荷载较大，钢立柱若要满足要求就需要布置多根临时立柱，极大增加工程成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种逆作桩柱结构及其施工方法，要解决传统的超高层地上、地下结构同步施工时，工程存在的竖向结构荷载大，沉降量不易控制和工程成本高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种逆作桩柱结构，设置在基坑中、对应主体结构的结构柱位置处；包括有由下而上设置的立柱桩和支承桩柱；所述立柱桩位于设计桩底标高与结构基础的顶部标高之间；该立柱桩包括有第一外层钢筋笼和第一混凝土层；所述支承桩柱位于结构基础的顶部标高与设计的逆作起始层的底部标高之间；所述支承桩柱包括有第二外层钢筋笼、内层钢筋笼和第二混凝土层；所述第二外层钢筋笼与第一外层钢筋笼一体成形，第二外层钢筋笼的上端超出设计的逆作起始层的底部；所述内层钢筋笼的上端与第二外层钢筋笼的上端平齐，内层钢筋笼的下端伸入立柱桩中；所述第一混凝土层与第二混凝土层一体浇筑成形。
优选的，所述第二外层钢筋笼超出逆作起始层底部的部位的长度为1000~3000mm；所述内层钢筋笼超出逆作起始层底部的部位的长度为1000~3000mm。
优选的，所述内层钢筋笼伸入立柱桩中部位的长度为5000~6000mm。
优选的，所述第一混凝土层的外边缘与第一外层钢筋笼之间的间距为不小于100mm；所述第二混凝土层的外边缘与第二外层钢筋笼之间的间距为不小于100mm。
优选的，所述内层钢筋笼与第二外层钢筋笼之间的间距为80mm~120mm。
优选的，所述第二外层钢筋笼与内层钢筋笼之间通过连接筋连接；所述连接筋至少有两组，沿竖向间隔布置；每组连接筋沿环向间隔设置；相邻两组连接筋之间的间距为间距500~2000mm。
优选的，还包括有外包钢筋网和外包混凝土；所述支承桩柱剔凿除第二外层钢筋笼外侧的混凝土；所述外包钢筋网设置在第二外层钢筋笼的外侧，且与第二外层钢筋笼绑扎连接；所述外包混凝土浇筑在支承桩柱的外侧；所述外包钢筋网浇筑在外包混凝土中。
一种逆作桩柱结构的施工方法，包括步骤如下。
步骤1，平整场地，根据施工图纸定位放线。
步骤2，在待开挖的基坑边缘施工围护结构，并根据围护结构的类型选择施工机械和施工工艺。
步骤3，在待开挖的基坑内、对应主体结构的结构柱位置处施工逆作桩柱结构，将逆作桩柱结构的桩顶标高升至逆作起始层的底部标高处，结构基础的底部标高以上的部分为支承桩柱，结构基础的底部标高以下的部分为立柱桩。
步骤3.1，首先进行机械成孔。
步骤3.2，然后制作钢筋笼：按照第一外层钢筋笼和第二外层钢筋笼的总长度分别制作外层钢筋笼；内层钢筋笼单独绑扎成形，绑扎完成后与第二外层钢筋笼通过连接筋连接固定。
步骤3.3，将步骤3.2中制作好的钢筋笼吊入钻孔内并连接成整体。
步骤3.4，浇筑混凝土，第一混凝土层与第二混凝土层一体浇筑成形。
步骤4，将逆作起始层以下的主体结构的楼层依次定为B1层、B2层……BN层，逆作起始层以上依次定为1层、2层……N层，逆作桩柱结构达到强度后开挖基坑的土方至逆作起始层。
步骤5，施工逆作起始层处的主体结构的结构楼板。
步骤6，待逆作起始层处的主体结构的结构楼板达到强度后自上向下依次施工B1~BN层，同时自下而上施工1~N层，直至施工完毕。
优选的，步骤6中在自上向下依次施工B1~BN层，并自下而上施工1~N层的过程中，在结构基础的筏板完成并达到强度前，逆作起始层以上的施工层数不超过设计要求的层数。
优选的，步骤6中，在施工B1层的过程中，剔凿除第二外层钢筋笼外侧的混凝土，再在第二外层钢筋笼的外侧绑扎外包钢筋网，然后浇筑外包混凝土；以施工B1层的流程施工流程施工B2层~结构基础。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、传统的逆作法立柱通常采用钢立柱，如格构柱或钢管柱；由于这种类型的立柱为空心结构，稳定性差，且截面尺寸受型号制约；而本发明中逆作桩柱的立柱部分是钢筋混凝土桩，该立柱为实心结构，稳定性更强，截面不受限制，且混凝土和钢筋同时受压，承载力更高；在同等条件下可在地下室施工的同时多向上施工几层地上结构，进一步节省工期。
2、本发明的逆作桩柱结构利用立柱桩+支承桩柱的结构形式，与钢立柱+立柱桩的方式相比，施工简单，节省钢材，极大的降低成本，且逆作桩柱结构形式受力合理，减小了整个建筑物的绝对沉降量，避免产生过大的不均匀沉降。
3、本发明中的逆作桩柱结构施工质量更易控制，节省临时立柱拆除引起的工期，避免临时立柱拆除造成的污染和临时立柱桩的浪费，节能环保。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的逆作桩柱结构设置在基坑中的结构示意图。
图2是本发明中立柱桩和支承桩柱的整体结构示意图。
图3是本发明中支承桩柱的水平切面整体结构示意图。
图4是本发明中立柱桩的水平切面整体结构示意图。
图5是本发明中支承桩柱的外部设置有外包混凝土，并且外包混凝土呈矩形时的结构示意图。
图6是本发明中支承桩柱的外部设置有外包混凝土，并且外包混凝土呈椭圆形时的结构示意图。
图7是本发明中支承桩柱的外部设置有外包混凝土，并且外包混凝土呈圆形时的结构示意图。
附图标记：1－立柱桩、1.1－第一外层钢筋笼、1.2－第一混凝土层、2－支承桩柱、2.1－第二外层钢筋笼、2.2－内层钢筋笼、2.3－第二混凝土层、3－基坑、4－外包混凝土、5－连接筋、6－围护结构、7－结构基础、8－外包钢筋网、9－主体结构、10－逆作起始层。
具体实施方式
如图1-7所示，这种逆作桩柱结构，设置在基坑3中、对应主体结构9的结构柱位置处；包括有由下而上设置的立柱桩1和支承桩柱2；所述立柱桩1位于设计桩底标高与结构基础7的顶部标高之间；该立柱桩1包括有第一外层钢筋笼1.1和第一混凝土层1.2；所述支承桩柱2位于结构基础7的顶部标高与设计的逆作起始层10的底部标高之间；所述支承桩柱2包括有第二外层钢筋笼2.1、内层钢筋笼2.2和第二混凝土层2.3；所述第二外层钢筋笼2.1与第一外层钢筋笼1.1一体成形，第二外层钢筋笼2.1的上端超出设计的逆作起始层10的底部；所述内层钢筋笼2.2的上端与第二外层钢筋笼2.1的上端平齐，内层钢筋笼2.2的下端伸入立柱桩1中；所述第一混凝土层1.2与第二混凝土层2.3一体浇筑成形。
本实施例中，所述第二外层钢筋笼2.1超出逆作起始层10底部的部位的长度为1000~3000mm；所述内层钢筋笼2.2超出逆作起始层10底部的部位的长度为1000~3000mm。
本实施例中，所述内层钢筋笼2.2伸入立柱桩1中部位的长度为5000~6000mm。
本实施例中，所述第一混凝土层1.2的外边缘与第一外层钢筋笼1.1之间的间距为不小于100mm；所述第二混凝土层2.3的外边缘与第二外层钢筋笼2.1之间的间距为不小于100mm。
本实施例中，所述内层钢筋笼2.2与第二外层钢筋笼2.1之间的间距为80mm~120mm。
本实施例中，所述第二外层钢筋笼2.1与内层钢筋笼2.2之间通过连接筋5连接；所述连接筋5至少有两组，沿竖向间隔布置；每组连接筋5沿环向间隔设置；相邻两组连接筋5之间的间距为间距500~2000mm。
本实施例中，所述第二外层钢筋笼2.1与内层钢筋笼2.2之间通过连接筋5连接；所述连接筋5至少有两组，沿竖向间隔布置；每组连接筋5沿环向间隔设置；相邻两组连接筋5之间的间距为间距500~2000mm。
本实施例中，所述连接筋5的两端分别设置弯钩，并且两端的弯钩分别钩在第二外层钢筋笼2.1、内层钢筋笼2.2上；所述连接筋5的弯钩分别与第二外层钢筋笼2.1、内层钢筋笼2.2焊接连接。
本实施例中，所述连接筋5在每断面设置4个，连接筋5的直径16~25mm。
本实施例中，还包括有外包钢筋网8和外包混凝土4；所述支承桩柱2剔凿除第二外层钢筋笼2.1外侧的混凝土；所述外包钢筋网8设置在第二外层钢筋笼2.1的外侧，且与第二外层钢筋笼2.1绑扎连接；所述外包混凝土4浇筑在支承桩柱2的外侧；所述外包钢筋网8浇筑在外包混凝土4中。
本实施例中，所述外包混凝土4的水平切面的边缘线呈圆形或者呈椭圆形或者呈矩形。
这种逆作桩柱结构的施工方法，包括步骤如下。
步骤1、平整场地，根据施工图纸定位放线。
步骤2、在待开挖的基坑3边缘施工围护结构6，并根据围护结构6的类型选择施工机械和施工工艺；
步骤3、在待开挖的基坑3内、对应主体结构9的结构柱位置处施工逆作桩柱结构，将逆作桩柱结构的桩顶标高升至逆作起始层10的底部标高处，结构基础7的底部标高以上的部分为支承桩柱2，结构基础7的底部标高以下的部分为立柱桩1。
步骤3.1、施工逆作桩柱结构，首先机械成孔。
步骤3.2、然后制作钢筋笼，按照第一外层钢筋笼1.1和第二外层钢筋笼总长度制作外层钢筋笼，并根据施工机械的具体参数确定分段数量和长度。内层钢筋笼单独绑扎成形，绑扎完成后与第一外层钢筋笼1.1通过连接筋5连接固定。
步骤3.3、将钢筋笼吊入钻孔内并连接成整体。
步骤3.4、浇筑混凝土，第一混凝土层1.2与第二混凝土层2.3一体浇筑成形。
步骤4、将逆作起始层10以下的主体结构9的楼层依次定为B1层、B2层……BN层，逆作起始层10以上依次定为1层、2层……N层，逆作桩柱结构达到强度后开挖基坑3的土方至逆作起始层10；
步骤5、施工逆作起始层10处的主体结构9的结构楼板；
步骤6，待逆作起始层10处的主体结构9的结构楼板达到强度后自上向下依次施工B1~BN层，同时自下而上施工1~N层，直至施工完毕。
本实施例中，步骤6中在自上向下依次施工B1~BN层，并自下而上施工1~N层的过程中，在结构基础7的筏板完成并达到强度前，逆作起始层10以上的施工层数不超过设计要求的层数。
本实施例中，步骤6中，在施工B1层的过程中，剔凿除第二外层钢筋笼2.1外侧的混凝土，再在第二外层钢筋笼2.1的外侧绑扎外包钢筋网8，然后浇筑外包混凝土4；以施工B1层的流程施工流程施工B2层~结构基础7。
本实施例中，所述逆作起始层10一般设置在地下一层的顶板位置或地下二层顶板位置；逆作法多用于超深基坑，逆作起始层10与结构基础7之间的间距一般为2~4层的间距。
本实施例中，外层钢筋笼13和内层钢筋笼14之间也可设置注浆管，提高桩基承载力，满足竖向荷载的要求。
上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种逆作桩柱结构，设置在基坑（3）中、对应主体结构（9）的结构柱位置处；其特征在于：包括有由下而上设置的立柱桩（1）和支承桩柱（2）；所述立柱桩（1）位于设计桩底标高与结构基础（7）的顶部标高之间；该立柱桩（1）包括有第一外层钢筋笼（1.1）和第一混凝土层（1.2）；所述支承桩柱（2）位于结构基础（7）的顶部标高与设计的逆作起始层（10）的底部标高之间；所述支承桩柱（2）包括有第二外层钢筋笼（2.1）、内层钢筋笼（2.2）和第二混凝土层（2.3）；所述第二外层钢筋笼（2.1）与第一外层钢筋笼（1.1）一体成形，第二外层钢筋笼（2.1）的上端超出设计的逆作起始层（10）的底部；所述内层钢筋笼（2.2）的上端与第二外层钢筋笼（2.1）的上端平齐，内层钢筋笼（2.2）的下端伸入立柱桩（1）中；所述第一混凝土层（1.2）与第二混凝土层（2.3）一体浇筑成形。
2.根据权利要求1所述的逆作桩柱结构，其特征在于：所述第二外层钢筋笼（2.1）超出逆作起始层（10）底部的部位的长度为1000~3000mm；所述内层钢筋笼（2.2）超出逆作起始层（10）底部的部位的长度为1000~3000mm。
3.根据权利要求1所述的逆作桩柱结构，其特征在于：所述内层钢筋笼（2.2）伸入立柱桩（1）中部位的长度为5000~6000mm。
4.根据权利要求1所述的逆作桩柱结构，其特征在于：所述第一混凝土层（1.2）的外边缘与第一外层钢筋笼（1.1）之间的间距为不小于100mm；所述第二混凝土层（2.3）的外边缘与第二外层钢筋笼（2.1）之间的间距为不小于100mm。
5.根据权利要求1所述的逆作桩柱结构，其特征在于：所述内层钢筋笼（2.2）与第二外层钢筋笼（2.1）之间的间距为80mm~120mm。
6.根据权利要求5所述的逆作桩柱结构，其特征在于：所述第二外层钢筋笼（2.1）与内层钢筋笼（2.2）之间通过连接筋（5）连接；所述连接筋（5）至少有两组，沿竖向间隔布置；每组连接筋（5）沿环向间隔设置；相邻两组连接筋（5）之间的间距为间距500~2000mm。
7.根据权利要求1所述的逆作桩柱结构，其特征在于：还包括有外包钢筋网（8）和外包混凝土（4）；所述支承桩柱（2）剔凿除第二外层钢筋笼（2.1）外侧的混凝土；所述外包钢筋网（8）设置在第二外层钢筋笼（2.1）的外侧，且与第二外层钢筋笼（2.1）绑扎连接；所述外包混凝土（4）浇筑在支承桩柱（2）的外侧；所述外包钢筋网（8）浇筑在外包混凝土（4）中。
8.一种权利要求1-7中任意一项所述的逆作桩柱结构的施工方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1，平整场地，根据施工图纸定位放线；
步骤2，在待开挖的基坑（3）边缘施工围护结构（6），并根据围护结构（6）的类型选择施工机械和施工工艺；
步骤3，在待开挖的基坑（3）内、对应主体结构（9）的结构柱位置处施工逆作桩柱结构，将逆作桩柱结构的桩顶标高升至逆作起始层（10）的底部标高处，结构基础（7）的底部标高以上的部分为支承桩柱（2），结构基础（7）的底部标高以下的部分为立柱桩（1）；
步骤3.1，首先进行机械成孔；
步骤3.2，然后制作钢筋笼：按照第一外层钢筋笼（1.1）和第二外层钢筋笼（2.1）的总长度分别制作外层钢筋笼；内层钢筋笼（2.2）单独绑扎成形，绑扎完成后与第二外层钢筋笼（2.1）通过连接筋（5）连接固定；
步骤3.3，将步骤3.2中制作好的钢筋笼吊入钻孔内并连接成整体；
步骤3.4，浇筑混凝土，第一混凝土层（1.2）与第二混凝土层（2.3）一体浇筑成形；
步骤4，将逆作起始层（10）以下的主体结构（9）的楼层依次定为B1层、B2层……BN层，逆作起始层（10）以上依次定为1层、2层……N层，逆作桩柱结构达到强度后开挖基坑（3）的土方至逆作起始层（10）；
步骤5，施工逆作起始层（10）处的主体结构（9）的结构楼板；
步骤6，待逆作起始层（10）处的主体结构（9）的结构楼板达到强度后自上向下依次施工B1~BN层，同时自下而上施工1~N层，直至施工完毕。
9.根据权利要求8所述的逆作桩柱结构的施工方法，其特征在于：步骤6中在自上向下依次施工B1~BN层，并自下而上施工1~N层的过程中，在结构基础（7）的筏板完成并达到强度前，逆作起始层（10）以上的施工层数不超过设计要求的层数。
10.根据权利要求8所述的逆作桩柱结构的施工方法，其特征在于：步骤6中，在施工B1层的过程中，剔凿除第二外层钢筋笼（2.1）外侧的混凝土，再在第二外层钢筋笼（2.1）的外侧绑扎外包钢筋网（8），然后浇筑外包混凝土（4）；以施工B1层的流程施工流程施工B2层~结构基础（7）。
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