CN112049104A - 一种可扩展的软土地区桩基结构及其施工方法 - Google Patents

一种可扩展的软土地区桩基结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可扩展的软土地区桩基结构及其施工方法，该结构包括桩身、扩展头和冲击锤，桩身为空心的钢筋混凝土预制管桩，钢筋混凝土预制管桩沿轴线方向间隔均匀在管壁圆周上设置一环圈孔洞，每一环圈的孔洞数量为8个，8个孔洞在钢筋混凝土预制管桩横截面的圆周上间隔均匀设置，所述孔洞为内高外低的斜孔洞；所述扩展头设在孔洞内，且扩展头的长度大于孔洞的深度，扩展头的一端与钢筋混凝土预制管桩的外壁持平并用铁丝固定，另一端伸出孔洞伸向钢筋混凝土预制管桩的空心内腔；所述冲击锤用于冲击伸向钢筋混凝土预制管桩空心内腔的扩展头，使扩展头打入桩身外的软土内。该结构增加了桩基的承压面积，承载力提高，降低工程造价，提高施工速度。

Description

一种可扩展的软土地区桩基结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及软土地基处理技术领域，具体是一种可扩展的软土地区桩基结构及其施工方法。
背景技术
在软土地区修建道路时，由于软土的含水量大且承载力小，难以直接承受上部结构荷载作用，软土须经处治加固才能作为道路地基。软土处治加固的常用方法有换填法、排水固结法、挤密法、灌浆法和桩基法等，其中桩基法具有施工速度快和承载力较高的优点而被广泛使用。桩基法包括钢筋混凝土预制桩和灌注桩，当软土很厚时，桩基一般设计成摩擦桩，即利用桩侧壁与周围土层的摩擦力提供承载力；但是，上部结构荷载越大，桩基嵌入地基越深，桩身越长产生的工程成本越大且施工周期越长。因此，研究一种在不增加桩身长度的条件下能显著提高桩基承载力的桩基结构及施工方法，就可大大降低工程成本并缩短施工工期，从而达到一举两得的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种可扩展的软土地区桩基结构及其施工方法。
实现本发明目的的技术方案是：
一种可扩展的软土地区桩基结构，包括桩身、扩展头和冲击锤，桩身为空心的钢筋混凝土预制管桩，钢筋混凝土预制管桩沿轴线方向间隔均匀在管壁圆周上设置一环圈孔洞，每一环圈的孔洞数量为8个，8个孔洞在钢筋混凝土预制管桩横截面的圆周上间隔均匀设置，所述孔洞为内高外低的斜孔洞；所述扩展头设在孔洞内，且扩展头的长度大于孔洞的深度，扩展头的一端与钢筋混凝土预制管桩的外壁持平并用铁丝固定，另一端伸出孔洞伸向钢筋混凝土预制管桩的空心内腔；所述冲击锤用于冲击伸向钢筋混凝土预制管桩空心内腔的扩展头，使扩展头的另一端挣脱铁丝通过孔洞打入桩身外的软土内。
所述的钢筋混凝土预制管桩，桩的长度为2～5m，内径大于30cm，外径大于60cm。
所述的环圈孔洞，上下相邻的环圈孔洞间隔50～80cm。
所述的孔洞，是内高外低且与轴线夹角为45°的斜孔洞。
所述的扩展头截面尺寸比孔洞小1cm。
所述的冲击锤，锤身直径比钢筋混凝土预制管桩的内径小4cm，冲击锤的一端为圆锥形，圆锥母线与冲击锤轴线的夹角为45°；冲击锤的另一端设有倒角且中心处设有圆形铁环。
一种可扩展的软土地区桩基结构的施工方法，包括如下步骤：
1）按设计要求分节预制钢筋混凝土预制管桩和混凝土扩展头，每节钢筋混凝土预制管桩长度为2～5m，钢筋混凝土预制管桩沿轴线方向间隔50～80cm在管壁圆周上设置一环圈孔洞，每一环圈间隔均匀设置8个内高外低且与轴线夹角为45°的斜孔洞，钢筋混凝土预制管桩和扩展头的制作误差控制在5mm以内；
2）从钢筋混凝土预制管桩外侧把预制好的扩展头依次放入钢筋混凝土预制管桩的孔洞内，扩展头外侧用铁丝固定以防止其滑出桩身；
3）在桩基现场施工时，按常规管桩施工方法将装有扩展头的钢筋混凝土预制管桩逐节打入或压入至软土设计深度，管桩之间连接的平面误差不超过10mm；
4）用冲击锤在钢筋混凝土预制管桩的中空孔内从上至下锤击扩展头，每锤冲击高度控制在0.2m～0.5m，避免冲击力太大损伤扩展头或冲击力太小无法挤出扩展头，当冲击锤到达桩身底时，所有扩展头均按设计要求打入桩身外的软土内；
5）桩身扩展头冲击结束后，缓慢提出冲击锤，即完成软土地区桩基结构部分的施工。
本发明提供的一种软土地区桩基结构及其施工方法，具有如下优点：
该桩基结构设置扩展头，当预制混凝土管桩按照常规施工方法埋入软土内部后，通过冲击锤把扩展头扩至桩身外面，扩展头露出桩身部分增加桩基的承压面积，桩基的承载力可提高30%以上；针对相同的软土地质条件和上部结构荷载，相对其它常规桩基，利用该桩基结构可减少20%～30%的桩身长度，工程造价可降低20%以上，施工速度更快，施工质量高且无后期安全隐患。
附图说明
图1为未安装扩展头的钢筋混凝土预制管桩结构的横截面示意图；
图2为未安装扩展头的钢筋混凝土预制管桩结构的竖向剖面图；
图3为安装完扩展头的钢筋混凝土预制管桩结构的外壁示意图；
图4为安装完扩展头的钢筋混凝土预制管桩结构的埋入软土冲击锤冲击前的示意图；
图5为冲击锤冲击扩展头打入软土内的示意图；
图中：1.钢筋混凝土预制管桩 2.孔洞 3.扩展头 4.铁丝 5.冲击锤。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
如图1、图2、图3、图4和图5所示：
一种可扩展的软土地区桩基结构，包括桩身、扩展头3和冲击锤5，桩身为空心的钢筋混凝土预制管桩1，桩的长度为2～5m，内径大于30cm，外径大于60cm。钢筋混凝土预制管桩1沿轴线方向间隔50～80cm在管壁圆周上设置一环圈孔洞2，每一环圈的孔洞2数量为8个，8个孔洞2在钢筋混凝土预制管桩1横截面的圆周上间隔均匀设置，所述孔洞2是内高外低且与轴线夹角为45°的斜孔洞；所述扩展头3设在孔洞2内，扩展头3截面尺寸比孔洞小1cm，且扩展头3的长度大于孔洞2的深度，扩展头3的一端与钢筋混凝土预制管桩1的外壁持平并用铁丝4固定防止扩展头滑出桩身，另一端伸出孔洞2伸向钢筋混凝土预制管桩1的空心内腔；所述冲击锤5用于冲击伸向钢筋混凝土预制管桩1空心内腔的扩展头3，使扩展头3的另一端挣脱铁丝4通过孔洞2打入桩身外的软土内。冲击锤5的锤身直径比钢筋混凝土预制管桩的内径小4cm，冲击锤5的一端为圆锥形，圆锥母线与冲击锤轴线的夹角为45°；冲击锤5的另一端设有倒角且中心处设有圆形铁环；设置倒角使冲击锤可以顺利从钢筋混凝土预制管桩内提出，圆形铁环用于固定和起吊冲击锤。
一种可扩展的软土地区桩基结构的施工方法，包括如下步骤：
1）按设计要求分节预制钢筋混凝土预制管桩1和混凝土扩展头3，每节钢筋混凝土预制管桩1长度为2～5m，钢筋混凝土预制管桩1沿轴线方向间隔50～80cm在管壁圆周上设置一环圈孔洞2，每一环圈间隔均匀设置8个内高外低且与轴线夹角为45°的斜孔洞，钢筋混凝土预制管桩和扩展头的制作误差控制在5mm以内；
2）从钢筋混凝土预制管桩1外侧把预制好的扩展头3依次放入钢筋混凝土预制管桩1的孔洞2内，扩展头3外侧用14#铁丝固定以防止其滑出桩身；
3）在桩基现场施工时，按常规管桩施工方法将装有扩展头3的钢筋混凝土预制管桩1逐节打入或压入至软土设计深度，管桩之间连接的平面误差不超过10mm；
4） 用冲击锤5在钢筋混凝土预制管桩2的中空孔内从上至下锤击扩展头3，每锤冲击高度控制在0.2m～0.5m，避免冲击力太大损伤扩展头3或冲击力太小无法挤出扩展头3，当冲击锤5到达桩身底时，所有扩展头3均按设计要求打入桩身外的软土内；
5）桩身扩展头冲击结束后，缓慢提出冲击锤5，即完成软土地区桩基结构部分的施工。

Claims (7)

1.一种可扩展的软土地区桩基结构，其特征在于，包括桩身、扩展头和冲击锤，桩身为空心的钢筋混凝土预制管桩，钢筋混凝土预制管桩沿轴线方向间隔均匀在管壁圆周上设置一环圈孔洞，每一环圈的孔洞数量为8个，8个孔洞在钢筋混凝土预制管桩横截面的圆周上间隔均匀设置，所述孔洞为内高外低的斜孔洞；所述扩展头设在孔洞内，且扩展头的长度大于孔洞的深度，扩展头的一端与钢筋混凝土预制管桩的外壁持平并用铁丝固定，另一端伸出孔洞伸向钢筋混凝土预制管桩的空心内腔；所述冲击锤用于冲击伸向钢筋混凝土预制管桩空心内腔的扩展头，使扩展头的另一端挣脱铁丝通过孔洞打入桩身外的软土内。
2.根据权利要求1所述的一种可扩展的软土地区桩基结构，其特征在于，所述的钢筋混凝土预制管桩，桩的长度为2～5m，内径大于30cm，外径大于60cm。
3.根据权利要求1所述的一种可扩展的软土地区桩基结构，其特征在于，所述的环圈孔洞，相邻的环圈孔洞间隔50～80cm。
4.根据权利要求1所述的一种可扩展的软土地区桩基结构，其特征在于，所述的孔洞，是内高外低且与轴线夹角为45°的斜孔洞。
5.根据权利要求1所述的一种可扩展的软土地区桩基结构，其特征在于，所述的扩展头截面尺寸比孔洞小1cm。
6.根据权利要求1所述的一种可扩展的软土地区桩基结构，其特征在于，所述的冲击锤，锤身直径比钢筋混凝土预制管桩的内径小4cm，冲击锤的一端为圆锥形，圆锥母线与冲击锤轴线的夹角为45°；冲击锤的另一端设有倒角且中心处设有圆形铁环。
7.一种可扩展的软土地区桩基结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按设计要求分节预制钢筋混凝土预制管桩和混凝土扩展头，每节钢筋混凝土预制管桩长度为2～5m，钢筋混凝土预制管桩沿轴线方向间隔50～80cm在管壁圆周上设置一环圈孔洞，每一环圈间隔均匀设置8个内高外低且与轴线夹角为45°的斜孔洞，钢筋混凝土预制管桩和扩展头的制作误差控制在5mm以内；
2）从钢筋混凝土预制管桩外侧把预制好的扩展头依次放入钢筋混凝土预制管桩的孔洞内，扩展头外侧用铁丝固定以防止其滑出桩身；
3）在桩基现场施工时，按常规管桩施工方法将装有扩展头的钢筋混凝土预制管桩逐节打入或压入至软土设计深度，管桩之间连接的平面误差不超过10mm；
4）用冲击锤在钢筋混凝土预制管桩的中空孔内从上至下锤击扩展头，每锤冲击高度控制在0.2m～0.5m，避免冲击力太大损伤扩展头或冲击力太小无法挤出扩展头，当冲击锤到达桩身底时，所有扩展头均按设计要求打入桩身外的软土内；
5）桩身扩展头冲击结束后，缓慢提出冲击锤，即完成软土地区桩基结构部分的施工。
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