CN113653110A - 一种工程桩浅层断桩加固结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桩基加固的技术领域，尤其是涉及一种工程桩浅层断桩加固结构及其施工方法。其中，一种工程桩浅层断桩加固结构连接于桩体上，加固结构包括嵌设于桩体内的补强部件，所述桩体上同轴且竖向开设有用于容纳补强部件的加固槽，所述加固槽的底端低于断桩位置，所述补强部件包括抵接于加固槽内的钢筋笼以及包裹钢筋笼的胶凝层，所述钢筋笼的底端低于断桩位置，所述钢筋笼上设置有用于与加固槽槽壁抵接的同轴限位件；所述桩体的顶部连接有稳固部件。相较原位复桩的施工方法，本申请具有提高出现断桩时桩体下部满足承载能力的部分。

Description

一种工程桩浅层断桩加固结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及桩基加固的技术领域，尤其是涉及一种工程桩浅层断桩加固结构及其施工方法。

背景技术

断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土的过程中，泥浆或砂砾进入水泥混凝土，造成桩体截面截面积受损甚至是出现断裂形成两间隔的混凝土块，从而使桩体不能满足受力要求。

现有常见断桩处理是原位复桩，即对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩，采用彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩。

针对上述相关技术，发明人认为：虽然原位复桩效果好且能够较为彻底的处理断桩，但是其需要整体取出，桩体整体取出难度较大，且不能有效利用埋置较深位置、较为完整且满足受力要求的桩体部分。因此，发明人认为，原位复桩处理浅层断桩的方式较为浪费。

发明内容

为了有效利用桩体断裂位置下部的部分，本申请提供一种工程桩浅层断桩加固结构及其施工方法。

第一方面，本申请提供了一种工程桩浅层断桩加固结构，采用如下技术方案：

一种工程桩浅层断桩加固结构，连接于桩体上，其包括嵌设于桩体内的补强部件，所述桩体上同轴且竖向开设有用于容纳补强部件的加固槽，所述加固槽的底端低于断桩位置，所述补强部件包括抵接于加固槽内的钢筋笼以及包裹钢筋笼的胶凝层，所述钢筋笼的底端低于断桩位置，所述钢筋笼上设置有用于与加固槽槽壁抵接的同轴限位件；所述桩体的顶部连接有稳固部件。

通过上述技术方案，在桩体的顶端开设有低于断桩的加固槽，稳固部件则能够在桩体开设加固槽时，减小机械振动使断裂位置的扩散，或是二次损伤桩体断裂位置的概率。并且，在加固槽内施工钢筋笼和胶凝层形成提高断桩后桩体的连接性能，提高断桩位置桩体的水平荷载承受能力，钢筋笼上的同轴限位件，则能减少钢筋笼的轴线与加固槽的轴线出现偏离的概率，保障钢筋笼的安装精度，从而保障补强部件的整体强度。

优选的，所述同轴限位器围绕刚性固件间隔且等距分布有N个，N为整数且大于3，所述同轴限位器包括支撑杆、弹性驱动件以及锁定部件，所述支撑杆沿钢筋笼的轴向依次间隔分布有若干组，所述支撑杆一端铰接连接有焊接板，所述焊接板与钢筋笼固定连接；所述弹性驱动件连接于焊接板与支撑杆之间，所述弹性驱动件能够驱动支撑杆背离钢筋笼的一端背离钢筋笼转动；所述锁定部件连接于钢筋笼上，所述锁定部件用于限制支撑杆转动。

通过上述技术方案，焊接板用于连接支撑杆和钢筋笼，弹性驱动件驱使支撑杆转动，使得支撑杆背离钢筋笼的一端与加固槽的槽壁相抵。当钢筋笼的轴线与加固槽的轴线偏心时，靠近钢筋笼外侧壁与加固槽槽壁较小间距尺寸位置的抵接杆将先与加固槽的槽壁相抵，从而驱使钢筋笼的轴线向加固槽的轴线水平移动，并且使得钢筋笼的轴线与加固槽的轴线靠近、重合。锁定部件则用于在未将钢筋笼下放入加固槽内时，限制抵接杆转动。

优选的，所述锁定部件包括竖向滑动连接于钢筋笼上的滑动杆、连接于滑动杆和支撑杆之间的搭扣件以及限制滑动杆相对支撑杆移动的限制部件，所述搭扣件包括固定连接于滑动杆上的公扣以及固定连接于支撑杆上的母扣，所述公扣上设置有抵接面，所述母扣设置有与抵接面相抵的配合面，所述抵接面能够平行滑动杆轴线与配合面分离，所述滑动杆的底端与加固槽的槽体相抵。

通过上述技术方案，滑动杆相对支撑杆发生竖向滑动，从而使得公扣和母扣分离，此时支撑杆不受到锁定部件的约束而能够发生转动。在未将钢筋笼下放入加固槽内时，限制部件用于限制滑动杆相对钢筋笼的竖向滑动。

优选的，所述限制部件包括固定连接于滑动杆上的折断杆，所述折断杆上开设有诱导槽，所述诱导槽沿折断杆径向设置，所述折断杆的顶端与钢筋笼的顶端固定连接。

通过上述技术方案，在滑动杆底端与加固槽的槽底相抵时，对钢筋笼施加竖向荷载，直至折断杆的诱导槽处发生断裂，此时滑动杆的顶端失去折断杆的约束，从而使得钢筋笼向下滑动，以便公扣和母扣相互分离。

优选的，所述折断杆与滑动杆之间连接有转接杆，转接杆的两端高低设置，所述转接杆的顶端与钢筋笼的顶端侧壁可拆卸连接，所述转接杆的底端与滑动杆的顶端固定连接，所述折断杆的底端固定连接于转接杆的中部。

通过上述技术方案，在对钢筋笼施加竖向荷载前，转接杆与钢筋笼的顶端侧壁相连时，转接杆和折断杆一同限制滑动杆相对钢筋笼滑动从而减少在未对钢筋笼施工竖向荷载前，减少折断杆出现折断的概率。在拆卸转接杆和钢筋笼后，折断杆作为主要的荷载传递途径，以便折断杆受到荷载而折断。

优选的，所述稳固部件包括平台板以及可拆卸连接于平台板边缘的边柱，所述平台板上竖向开设有套设孔，所述套设孔套设于桩体的顶端外侧壁，所述套设孔的孔壁与桩体的外侧壁之间可拆卸连接有中间传力部。

通过上述技术方案，在开设加固槽时产生的机械振动能够传递给中间传力部件，由中间传力部件传递给平台板，再由平台板通过边柱将荷载传递给相对远离桩体的土层中，从而减少桩体顶端承受的机械荷载。

优选的，所述中间传力部包括固定连接于桩体外侧壁一周的混凝土过渡环以及固定连接于混凝土过渡环外侧壁一周的过渡连接环，所述过渡连接环的底端固定连接有自固定连接环周侧壁背离混凝土过渡环延伸的翻边板；所述平台板的下表面开设有用于容纳翻边板的容纳槽，所述平台板上且对应容纳槽位置穿设有连接螺栓，所述连接螺栓螺接平台板和翻边板。

通过上述技术方案，混凝土过渡环为钢筋混凝土填充过渡连接环和桩体外侧壁之间形成，拆卸连接螺栓以便过渡连接环和平台板能够分离，以实现中间传力部与平板杆可拆卸。

第二方案，本申请又提供了一种工程桩浅层断桩加固结构的施工方法，采用如下技术方案：

一种工程桩浅层断桩加固结构的施工方法，其包括以下步骤，S1，稳固部件施工；S2，开设加固槽，预先在桩体的顶端定位、放样出加固槽位置并且采用声波探测仪探测出断桩位置的深度，然后开凿施工；S3，胶凝层施工，向加固槽内灌注微膨胀细石混凝土；S4，吊放钢筋笼，S4-1，通过吊装的方式将钢筋笼下放至加固槽内；S4-2，解除限制部件对支撑杆的转动限制，钢筋笼将在N组同轴限位器与加固槽槽壁抵接作用下，使得钢筋笼的轴线靠近加固槽的轴线。

通过上述技术方案，通过上述方案施工形成加固结构。

综上所述，本申请至少具有以下效果：

1、通过补强结构连接断桩位置两侧的桩体部分重新使桩体形成整体，相较原位复桩提高了对断桩位置下部桩体的利用率；

2、转接杆在对钢筋笼施加竖向荷载前，通过转接杆作为主要荷载途径，在拆卸转接杆和钢筋笼后，折断杆的荷载传递途径经过诱导槽，从而减少在未对钢筋笼施工竖向荷载前，减少折断杆出现折断的概率；

3、在开设加固槽时，开设加固槽产生的机械振动能够传递给中间传力部件，由中间传力部件传递给平台板，再由平台板通过边柱将荷载传递给相对远离桩体的土层中，增加了机械振动的传递途径，减少了机械振动对桩体断桩位置造成二次伤害。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中的钢筋笼的工况结构示意图。

图3是本申请实施例中的未填充微膨胀细石混凝土时钢筋笼与加固槽的工况结构示意图。

图4是图3中同轴限制器顶端的放大结构示意图。

图5是图4中A处结构的放大结构示意图。

图6是图3中转接横杆与钢筋笼连接位置的放大结构示意图。

图7是本申请实施例中稳固部件的爆炸结构示意图。

附图标记说明：

1、桩体；2、断桩位置；3、稳固部件；4、补强部件；5、加固槽；6、钢筋笼；7、胶凝层；8、同轴限位器；9、支撑杆；10、弹性驱动件；11、锁定部件；12、焊接板；13、夹持板；14、夹持轴；15、滑动套；16、滑动杆；17、公扣；18、母扣；19、限制部件；20、折断杆；21、诱导槽；22、转接杆；23、转接横杆；24、限制螺栓；25、中间传力部；26、平台板；27、边柱；28、混凝土过渡环；29、过渡连接环；30、套设孔；31、边孔；32、翻边板；33、容纳槽；34、连接螺栓；35、凸块。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种工程桩浅层断桩加固结构。参照图1、2，加固结构连接于桩体1上，加固结构包括嵌设于桩体1内的补强部件4以及套设连接于桩体1顶端外侧壁上的稳固部件3。

桩体1断桩所处的位置为断桩位置2，断桩位置2上部的桩体1部分为自由段，断桩位置2下部的桩体1部分为完好段。

桩体1的顶端竖向开设有加固槽5，加固槽5与桩体1同轴，加固槽5的底端低于桩体1的断桩位置2并且伸入至完好段内。

补强部件4包括设置于加固槽5内的钢筋笼6以及包裹钢筋笼6的胶凝层7。钢筋笼6沿加固槽5长度方向设置，钢筋笼6上设置有同轴限位器8。胶凝层7为微膨胀细石混凝土。

钢筋笼6包括若干围绕一轴线间隔且等距分布的竖向钢筋以及同时缠绕且固定连接于若干竖向钢筋外侧壁的环形箍筋。

同轴限位器8围绕钢筋笼6一周间隔且等距分布有N组，N大于等于3且为整数。本申请是实施例中N等于3。

参照图3、4，同轴限位器8包括支撑杆9、弹性驱动件10以及锁定部件11。支撑杆9的沿钢筋笼6的轴线竖向分布有若干组，支撑杆9轴向的一端通过焊接板12与钢筋笼6的箍筋背离钢筋笼6轴线的一侧固定连接，支撑杆9与焊接板12铰接连接。

支撑杆9靠近焊接板12的一端且位于支撑杆9径向的两侧固定连接有夹持板13，两夹持板13之间穿设且为固定连接有转动轴，夹持轴14的轴线水平设置。焊接板12上固定连接有凸块35，转动轴的中部转动连接于凸块35上，两夹持板13夹持凸块35，夹持轴14的两端分别伸出两夹持板13相背的两侧。

参照图4、5，弹性驱动件10为扭簧。扭簧的套设于夹持轴14伸出夹持板13的一端，扭簧的一端与夹持板13固定连接，相对的另一端与焊接板12固定连接。

当钢筋笼6的轴线与加固槽5的轴线偏心时，靠近钢筋笼6外侧壁与加固槽5槽壁较小间距尺寸位置的抵接杆将先与加固槽5的槽壁相抵，从而驱使钢筋笼6的轴线向加固槽5的轴线水平移动，并且使得钢筋笼6的轴线与加固槽5的轴线靠近、重合。

再参照图3、4，锁定部件11包括竖向滑动连接于钢筋笼6内侧壁上的滑动杆16、连接于滑动杆16与支撑杆9之间的搭扣件以及限制滑动杆16竖向滑动的限制部件19。

滑动杆16上套设有若干滑动套15，滑动套15的顶端竖向开设有通孔，滑动杆16与滑动套15相适配，滑动杆16通过滑动套15从而能够与钢筋笼6相对竖向滑动。滑动杆16的底端低于钢筋笼6的底端。

搭扣件包括固定连接于滑动杆16背离钢筋笼6轴线的公扣17以及固定连接于支撑杆9背离焊接板12一端的母扣18。公扣17呈梯形块体并且底端设置有抵接面。

母扣18呈梯形块体，母扣18位于支撑杆9靠近钢筋笼6的一侧，母扣18与钢筋笼6的环形箍筋间隔设置，母扣18的顶端设置有配合面，配合面和抵接面相互抵接。

限制部件19包括折断杆20和转接杆22，转接杆22的两端高低设置，转接杆22的底端固定连接于滑动杆16的顶端，转接杆22的顶端连接有转接横杆23，转接横杆23固定连接于钢筋笼6中相邻两竖向钢筋之间且靠近钢筋笼6的轴线。转接杆22的顶端侧壁与转接横杆23相抵，转接杆22上穿设有限制螺栓24，限制螺栓24穿过转接杆22并且伸入至转接横杆23上。

折断杆20的顶端与钢筋笼6顶端的环形箍筋固定连接且背离钢筋笼6的轴线，折断杆20的底端与转接杆22的底端固定连接，使得折断杆20的轴线倾斜设置，折断杆20和滑动杆16之间呈夹角设置，本申请中夹角大于135度的，折断杆20采用易断裂的脆性材料。

折断杆20的中部水平开设有诱导槽21，诱导槽21沿折断杆20的径向设置，诱导槽21自折断杆20外侧壁至折断杆20内的宽度尺寸大于折断杆20的半径。诱导槽21沿折断杆20长度方向间隔设置有两道，两诱导槽21的开口方向相背设置。倾斜设置的折断杆20在折断后，位于较高位置的折断杆20部分能够减少对位于较低位置的折断杆20部分相对滑动的干涉。

在限制螺栓24连接转接杆22和转接横杆23时，转接杆22能够减少折断杆20诱导缝处所受的荷载，从而减少在钢筋笼6未下放至加固槽5内时，折断杆20出现折断的概率。

拆卸限制螺栓24，转接横杆23与转接杆22将相对竖向移动，此时，滑动杆16仅受到折断杆20的滑动限制作用，再对钢筋笼6施加竖向的荷载，直至折断杆20诱导缝位置出现断裂，钢筋笼6将与滑动向竖向滑动，从而使得公扣17和母扣18分离，支撑杆9将在弹性驱动件10的作用下转动直至与加固槽5的槽壁相抵。而当钢筋笼6处于偏向位置时，靠近钢筋笼6外侧壁与加固槽5的槽壁间隔尺寸较小的支撑杆9将率先与加固槽5的槽壁相抵，从而驱使钢筋笼6移动，令钢筋笼6的轴线靠近加固槽5的轴线。

参照图1、7,稳固部件3包括中间传力部25、平台板26以及边柱27。中间传力部25包括同轴套设于自由段顶端外侧壁的混凝土过渡环28以及套设于混凝土过渡环28周侧壁的过渡连接环29。稳固部3能够提高桩体1自由段在开设加固槽5时的稳定性能，将自由段受到的机械振动传递给远离桩体1的土层，从而减少机械振动对断桩位置2的影响。

混凝土过渡环28为钢筋混凝土浇筑形成，混凝土过渡环28通过植筋的方式与自由段固定连接。

过渡连接环29背离混凝土过渡环28的一侧固定连接有翻边板32，翻边板32围绕过渡连接环29间隔设置有若干个。

平台板26的上表面竖向开设有贯通的套设孔30以及边孔31，平台板26的下表面竖向开设有容纳槽33，容纳槽33对应翻边板32设置有若干个，容纳槽33与套设孔30连通。平台板26上表面竖向穿设有连接螺栓34，连接螺栓34穿过平台板26并且与翻边板32螺接。

边孔31围绕套设孔30间隔且等距分布有若干个，边柱27竖向穿设于边孔31内，边柱27与边孔31相适配，边柱27的底端穿设于土层中，从而为平台板26提供水平方向的约束。

本申请实施例一种工程桩浅层断桩加固结构的实施原理为：稳固部件3用于提高断桩位置2上部的自由段的稳定性能，减少加固槽5开设时机械振动对断桩位置2的影响。

补强部件4用于连接自由段和完好段。钢筋笼6上的同轴限位器8用于驱使钢筋笼6与加固槽5同轴，使得钢筋笼6的轴线尽可能的与桩体1同轴，从而保障补强部件4的整体强度。

本申请实施例还公开一种工程桩浅层断桩加固结构的施工方法，预先绑扎钢筋笼6，钢筋笼6绑扎时安装滑动杆16以及支撑杆9，并且令公扣17和母扣18相互抵接。

加固结构的施工方法包括以下步骤：S1，稳固部件3施工。先在桩体1顶端外侧壁一周平整场地，预先使过渡连接环29以及平台板26通过连接螺栓34固定。然后通过吊装将平台板26和过渡连接环29套设于桩体1顶端外侧壁上。随后，在过渡连接环29与桩体1外侧壁之间绑扎钢筋并且浇筑混凝土形成混凝土过渡环28。

S2，开设加固槽5。预先在桩体1的顶端定位、放样出加固槽5位置并且采用声波探测仪探测出断桩位置2的深度，然后开凿施工。

S3，胶凝层7施工，灌注微膨胀细石混凝土，并且灌注的高度尺寸为a。

S4，吊放钢筋笼6。S4-1，通过吊装的方式将钢筋笼6下放至加固槽5内。

S4-2，解除限制部件19对支撑杆9的限制。首先拆卸限制螺栓24，使得转接杆22能够相对钢筋笼6竖向移动。然后，对钢筋笼6整体施加竖向的荷载，直至折断杆20在诱导槽21位置发生折断，并在持续作用下折成两段后的折断杆20，钢筋笼6将在自重作用下向下移动，支撑杆9上的母扣18将与滑动杆16上的公扣17分离，从而使得支撑杆9在弹性驱动件10的作用下发生转动并且与加固槽5相抵。

钢筋笼6将在N组同轴限位器8的支撑杆9作用下，使得钢筋笼6的轴线靠近加固槽5的轴线。随后，在钢筋笼6的顶端焊接平行钢筋笼6径向且与加固槽5相抵的钢筋。

S5，拆除回收平台板26和边柱27。拆卸连接螺栓34，并且拔出边柱27，此时平台板26能够自过渡连接环29上取下。

本申请实施例一种工程桩浅层断桩加固结构的施工方法的实施原理为：通过上述方法对出现断桩的桩体1进行连接、加固，从而提高断桩位置2下部满足受力要求的桩体1部分利用率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工程桩浅层断桩加固结构，连接于桩体(1)上，其特征在于：包括嵌设于桩体(1)内的补强部件(4)，所述桩体(1)上同轴且竖向开设有用于容纳补强部件(4)的加固槽(5)，所述加固槽(5)的底端低于断桩位置(2)，所述补强部件(4)包括抵接于加固槽(5)内的钢筋笼(6)以及包裹钢筋笼(6)的胶凝层(7)，所述钢筋笼(6)的底端低于断桩位置(2)，所述钢筋笼(6)上连接有用于与加固槽(5)槽壁抵接的同轴限位件；所述桩体(1)的顶部连接有稳固部件(3)。

2.根据权利要求1所述的一种工程桩浅层断桩加固结构，其特征在于：所述同轴限位器(8)围绕刚性固件间隔且等距分布有N个，N为整数且大于3，所述同轴限位器(8)包括支撑杆(9)、弹性驱动件(10)以及锁定部件(11)，所述支撑杆(9)沿钢筋笼(6)的轴向依次间隔分布有若干组，所述支撑杆(9)一端铰接连接有焊接板(12)，所述焊接板(12)与钢筋笼(6)固定连接；所述弹性驱动件(10)连接于焊接板(12)与支撑杆(9)之间，所述弹性驱动件(10)能够驱动支撑杆(9)背离钢筋笼(6)的一端背离钢筋笼(6)转动；所述锁定部件(11)连接于钢筋笼(6)上，所述锁定部件(11)用于限制支撑杆(9)转动。

3.根据权利要求2所述的一种工程桩浅层断桩加固结构，其特征在于：所述锁定部件(11)包括竖向滑动连接于钢筋笼(6)上的滑动杆(16)、连接于滑动杆(16)和支撑杆(9)之间的搭扣件以及限制滑动杆(16)相对支撑杆(9)移动的限制部件(19)，所述搭扣件包括固定连接于滑动杆(16)上的公扣(17)以及固定连接于支撑杆(9)上的母扣(18)，所述公扣(17)上设置有抵接面，所述母扣(18)设置有与抵接面相抵的配合面，所述抵接面能够平行滑动杆(16)轴线与配合面分离，所述滑动杆(16)的底端与加固槽(5)的槽体相抵。

4.根据权利要求3所述的一种工程桩浅层断桩加固结构，其特征在于：所述限制部件(19)包括固定连接于滑动杆(16)上的折断杆(20)，所述折断杆(20)上开设有诱导槽(21)，所述诱导槽(21)沿折断杆(20)径向设置，所述折断杆(20)的顶端与钢筋笼(6)的顶端固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种工程桩浅层断桩加固结构，其特征在于：所述折断杆(20)与滑动杆(16)之间连接有转接杆(22)，转接杆(22)的两端高低设置，所述转接杆(22)的顶端与钢筋笼(6)的顶端侧壁可拆卸连接，所述转接杆(22)的底端与滑动杆(16)的顶端固定连接，所述折断杆(20)的底端固定连接于转接杆(22)的中部。

6.根据权利要求1所述的一种工程桩浅层断桩加固结构，其特征在于：所述稳固部件(3)包括平台板(26)以及可拆卸连接于平台板(26)边缘的边柱(27)，所述平台板(26)上竖向开设有套设孔(30)，所述套设孔(30)套设于桩体(1)的顶端外侧壁，所述套设孔(30)的孔壁与桩体(1)的外侧壁之间可拆卸连接有中间传力部(25)。

7.根据权利要求6所述的一种工程桩浅层断桩加固结构，其特征在于：所述中间传力部(25)包括固定连接于桩体(1)外侧壁一周的混凝土过渡环(28)以及固定连接于混凝土过渡环(28)外侧壁一周的过渡连接环(29)，所述过渡连接环(29)的底端固定连接有自固定连接环周侧壁背离混凝土过渡环(28)延伸的翻边板(32)；所述平台板(26)的下表面开设有用于容纳翻边板(32)的容纳槽(33)，所述平台板(26)上且对应容纳槽(33)位置穿设有连接螺栓(34)，所述连接螺栓(34)螺接平台板(26)和翻边板(32)。

8.根据权利要求2-7所述的一种工程桩浅层断桩加固结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，S1，稳固部件(3)施工；

S2，开设加固槽(5)，预先在桩体(1)的顶端定位、放样出加固槽(5)位置并且采用声波探测仪探测出断桩位置(2)的深度，然后开凿施工；

S3，胶凝层(7)施工，向加固槽(5)内灌注微膨胀细石混凝土；

S4，吊放钢筋笼(6)，S4-1，通过吊装的方式将钢筋笼(6)下放至加固槽(5)内；

S4-2，解除限制部件(19)对支撑杆(9)的转动限制，钢筋笼(6)将在N组同轴限位器(8)与加固槽(5)槽壁抵接作用下，使得钢筋笼(6)的轴线靠近加固槽(5)的轴线。

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