CN113737776B - 一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩，包括桩帽、桩身加劲段、延伸段和桩尖，桩身加劲段分别与桩帽、延伸段相连，延伸段与桩尖相连，桩身加劲段外侧设置钢筋定位块和锁扣，桩身加劲段的内侧分别设置横向限位凹槽、纵向限位凹槽，横向限位凹槽内设置横向加强筋，纵向限位凹槽内设置纵向加强筋，纵向加强筋的一侧伸入桩帽。本发明还公开了一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩的施工方法。本发明桩身加劲段管壁内侧通过焊接加强筋的方式大大提高了桩身的抗弯刚度，尤其适用于孔隙水压力消散慢、流动性高的淤泥质土条件下的基坑支护结构施工；吊耳中间穿过桩身，两侧伸出外壁，提高了吊装的稳定性和安全性，减小安全隐患。

Description

一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩及其施工方法

技术领域

本发明属于钢管桩及其施工方法，具体为一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩及其施工方法。

背景技术

海相深厚淤泥质土是典型的软土，多分布于我国东南沿海地区。该类型地区施工场地多淤泥、积水，承载力低，在深基坑支护中常用钢管桩作为主要围护结构。由于淤泥质土渗透系数极小，孔隙水压力在短时间内很难消散，在沉桩期间或沉桩完毕后孔隙水压力未消散的情况下即开挖基坑，开挖不当引起淤泥流动，对桩身产生侧向推力，造成断桩、倾斜等质量问题。

软土地区超长钢管桩经常会出现接桩质量问题。接头焊缝不饱满，造成桩接头焊接不牢，影响桩身质量和桩的耐久性。接桩时两节桩不在同一轴线上，产生了曲折，桩压入一定深度后发生倾斜。

群桩施工时穿越较厚的砂夹层，由于砂土结构的不稳定性，桩沉入到该层时砂层越挤越密，沉桩阻力会越来越大；另外由于砂层渗透系数较大，沉桩产生的孔隙水压力迅速消散，有效应力增加，慢慢会形成土塞效应，导致沉桩困难。

发明内容

发明目的：为了克服现有润滑减摩涂层存在的不足，本发明目的是提供一种抗弯能力强、接桩精确、能避免土塞效应的海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩，本发明的另一目的是提供一种接桩效率高、简化接桩对中的海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩的施工方法。

技术方案：本发明所述的一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩，包括桩帽、桩身加劲段、延伸段和桩尖，桩身加劲段分别与桩帽、延伸段相连，延伸段与桩尖相连，桩身加劲段外侧设置钢筋定位块和锁扣，桩身加劲段的内侧分别设置横向限位凹槽、纵向限位凹槽，横向限位凹槽内设置横向加强筋，纵向限位凹槽内设置纵向加强筋，纵向加强筋的一侧伸入桩帽。横向加强筋、纵向加强筋有利于提高桩身的抗弯刚度。

进一步地，锁扣对称设置在桩身加劲段两侧，锁扣为“F”型，钢管桩通过锁扣的开口与闭口相互相连，横向延长，提高了钢管桩连接的封闭性。

进一步地，钢筋定位块的外侧为开口弧形凹槽，当设计要求为钢管混凝土复合桩时，用于固定钢筋笼，方便定位及焊接。

进一步地，桩身加劲段上设置贯穿其内部的吊耳。吊耳整体穿过桩身加劲段，保障了吊装稳定性。

进一步地，桩身加劲段的底部设置接口一，延伸段的顶部设置接口二，接口一、接口二互相卡接并用螺栓固连。延伸段的底部设置接口三，桩尖的顶部设置接口四，接口三、接口四互相卡接并用螺栓固连。卡接缝处焊接固定。

进一步地，桩帽包括圆形钢板、三角形钢板和预留孔，圆形钢板的底面周向间隔设置若干三角形钢板，纵向加强筋伸出预留孔并通过螺母固定，螺母内壁螺纹与纵向加强筋的外螺纹相互咬合，通过螺母将桩帽旋紧于桩身顶端，简化了沉桩完成后桩帽的定位安装，提高了施工的组装精度，三角形钢板与桩身加劲段的外壁固连。

进一步地，桩尖的底端直径小于顶端直径，桩尖的外壁设置五棱锥钢条，外侧呈锋利刀口状，内壁设置相互交叉的支杆，支杆外壁设置螺旋刀口，沉桩过程中可以切割桩尖土，防止土体涌入钢管内形成闭合土塞造成沉桩困难，能够减小土塞效应。

上述海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，将钢筋定位块、锁扣和吊耳定位焊接在桩身加劲段，横向加强筋焊接在横向限位凹槽内，纵向加强筋焊接在纵向限位凹槽内，接口一、接口二互相卡接并用钻机将螺栓固连，卡接缝处进行焊接处理，将五棱锥钢条、支杆焊接在桩尖指定位置后，接口三、接口四互相卡接并用钻机将螺栓固连，卡接缝处进行焊接处理，简化了接桩的对中，提高了接桩效率；

步骤二，场地平整后进行桩位放样，放样过程需考虑锁扣的接口长度；

步骤三，安装定位支架，埋设钢护筒；

步骤四，旋挖钻机就位，对护筒内进行旋挖；

步骤五，桩基就位，吊车起吊钢管桩至定位点；

步骤六，钢管桩入位后打至指定标高，安装桩帽，纵向加强筋伸入并穿出预留孔，并用螺母固定，三角形钢板与桩身加劲段的外壁焊接固连。

工作原理：通过在桩身加劲段管壁内侧焊接纵横加强筋，来提高桩身抗弯刚度。通过吊耳整体穿过桩身加劲段，来保障吊装稳定性。加劲段侧壁焊接有“F”型锁扣，以提高钢管桩连接的封闭性。装配式桩帽通过纵向加强筋的对中定位与桩身加劲段铆接，来提高施工时的组装精度。桩尖的外壁焊接有圆锥形钢条，外侧呈锋利刀口桩，内壁焊接有交叉布置的支杆，支杆外为螺旋状的刀口，以有效减小沉桩过程中的土塞效应。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

1、桩身加劲段管壁内侧通过焊接加强筋的方式大大提高了桩身的抗弯刚度，尤其适用于孔隙水压力消散慢、流动性高的淤泥质土条件下的基坑支护结构施工；

2、吊耳中间穿过桩身，两侧伸出外壁，相比于传统吊耳直接焊接与装外壁的做法，提高了吊装的稳定性和安全性，减小了超长钢管桩因自重过大而引起的吊装困难和安全隐患；

3、桩帽穿过纵向加强筋，通过螺母旋紧于桩身加劲段的方式，大大简化了桩帽与桩身的连接，并且提高了定位精度；

4、通过各桩段接口处的接口，辅以螺栓铆接、接缝焊接的方式提高了接桩的对中精度与施工效率；

5、桩尖外壁焊接有圆锥形钢条，外侧呈锋利刀口状，内壁焊接有交叉布置的支杆，支杆外为螺旋状的刀口，在沉桩过程中能有效避免土体涌入桩内形成闭合土塞，减轻土塞效应对沉桩的影响。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明锁扣202的连接示意图；

图3是本发明桩身加劲段2的结构示意图；

图4是本发明桩帽1的结构示意图；

图5是本发明桩身加劲段2与桩帽1的对接示意图；

图6是本发明桩身加劲段2和延伸段3的对接示意图；

图7是本发明延伸段3的结构示意图；

图8是本发明延伸段3与桩尖4的对接示意图；

图9是本发明桩尖4的结构示意图；

图10是本发明支杆403的结构示意图。

具体实施方式

如图1，海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩主要包括桩帽1、桩身加劲段2、延伸段3和桩尖4四个部分，桩帽1、桩身加劲段2、延伸段3和桩尖4自上而下分别相互固连。桩尖4的底端直径略小于顶端直径。

如图2～3，加劲段的外侧两端焊接有“F”型锁扣202，钢管桩之间通过锁扣202的开口与闭口相互搭接，横向延长，提高了钢管桩连接的封闭性。桩身加劲段2的外壁沿桩身纵向每隔200mm均匀焊接有若干钢筋定位块201，钢筋定位块201外侧为开口弧形凹槽，当设计要求为钢管混凝土复合桩时，用于将外侧钢筋笼固定于开口弧形凹槽中，方便定位及焊接。加劲段的内侧设有若干组互相平行的横向限位凹槽203、纵向限位凹槽204，横向加强筋205焊接在横向限位凹槽203内，纵向加强筋206焊接在纵向限位凹槽204内，提高了桩身的抗弯刚度。吊耳207的中间为实心杆，穿过桩身加劲段2，接缝处焊接，两端焊接的吊环伸出桩身加劲段2的外壁，超长钢管桩往往自重大，相比传统的吊耳207焊接于桩外壁，提高了吊装的稳定性。

如图4～5，桩帽1包括圆形钢板101、三角形钢板102和预留孔103，圆形钢板101的底面周向间隔焊接若干三角形钢板102，纵向加强筋206伸出圆形钢板101上的预留孔103并通过螺母6固定，螺母6内壁螺纹与纵向加强筋206的外螺纹相互咬合，通过螺母6将桩帽1旋紧于桩身顶端，简化了沉桩完成后桩帽1的定位安装，提高了施工的组装精度，三角形钢板102与桩身加劲段2的外壁焊接固连。

如图6，桩身加劲段2的底部设有接口一208，延伸段3的顶部设有接口二301，接口一208、接口二301都是外方内圆的外接正八边形方管接口，各个接口处的正八边形全等，接口管壁均开设有均匀布置的相互对应的若干螺栓5孔，接桩时接口一208、接口二301相互插入，通过钻机旋紧螺栓5，在接缝处焊接，简化了接桩的对中，提高了接桩效率。

如图7～8，延伸段3的底部设有接口三302，桩尖4的顶部设有接口四401，接口三302、接口四401也都是外方内圆的外接正八边形方管接口，各个接口处的正八边形全等，接口管壁均开设有均匀布置的相互对应的若干螺栓5孔，接桩时接口三302、接口四401相互插入，通过钻机旋紧螺栓5，在接缝处焊接，简化了接桩的对中，提高了接桩效率。

如图9～10，桩尖4的外壁焊接有若干五棱锥钢条402，五棱锥钢条402与桩孔土接触的一侧呈锋利的刀锋状。桩尖4的内壁焊接有相互交叉的两根支杆403，支杆403外壁缠绕有螺旋刀口，沉桩过程中可以切割桩尖4土防止土体涌入钢管内，形成闭合土塞造成沉桩困难。

上述海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，将钢筋定位块201、锁扣202和吊耳207定位焊接在桩身加劲段2，横向加强筋205焊接在横向限位凹槽203内，纵向加强筋206焊接在纵向限位凹槽204内，接口一208、接口二301互相卡接并用钻机将螺栓5固连，卡接缝处进行焊接处理，将五棱锥钢条402、支杆403焊接在桩尖4指定位置后，接口三302、接口四401互相卡接并用钻机将螺栓5固连，卡接缝处进行焊接处理，简化了接桩的对中，提高了接桩效率；

步骤二，场地平整后进行桩位放样，放样过程需考虑锁扣202的接口长度；

步骤三，安装定位支架，埋设钢护筒；

步骤四，旋挖钻机就位，对护筒内进行旋挖；

步骤五，桩基就位，吊车起吊钢管桩至定位点，在桩顶放置木块板作为捶打缓冲，在钢管桩施打的整个过程中，使用一台全站仪及一台经纬仪全程监测钢管桩的偏位及垂直度情况；

步骤六，钢管桩入位后打至指定标高，安装桩帽1，纵向加强筋206伸入并穿出预留孔103，并用螺母6固定，三角形钢板102与桩身加劲段2的外壁焊接固连。

Claims (4)

1.一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩，其特征在于：包括桩帽（1）、桩身加劲段（2）、延伸段（3）和桩尖（4），所述桩身加劲段（2）分别与桩帽（1）、延伸段（3）相连，所述延伸段（3）与桩尖（4）相连，所述桩身加劲段（2）外侧设置钢筋定位块（201）和锁扣（202），所述桩身加劲段（2）的内侧分别设置横向限位凹槽（203）、纵向限位凹槽（204），所述横向限位凹槽（203）内设置横向加强筋（205），所述纵向限位凹槽（204）内设置纵向加强筋（206），所述纵向加强筋（206）的一侧伸入桩帽（1）；

所述锁扣（202）对称设置在桩身加劲段（2）两侧，所述锁扣（202）为“F”型，所述钢管桩通过锁扣（202）相互相连；

所述桩身加劲段（2）的底部设置接口一（208），所述延伸段（3）的顶部设置接口二（301），所述接口一（208）、接口二（301）互相卡接并用螺栓（5）固连；

所述延伸段（3）的底部设置接口三（302），所述桩尖（4）的顶部设置接口四（401），所述接口三（302）、接口四（401）互相卡接并用螺栓（5）固连；卡接缝处焊接固定；

所述桩帽（1）包括圆形钢板（101）、三角形钢板（102）和预留孔（103），所述圆形钢板（101）的底面周向间隔设置若干三角形钢板（102），所述纵向加强筋（206）伸出预留孔（103）并通过螺母（6）固定，所述三角形钢板（102）与桩身加劲段（2）的外壁固连；

所述桩尖（4）的底端直径小于顶端直径，所述桩尖（4）的外壁设置五棱锥钢条（402），内壁设置相互交叉的支杆（403），所述支杆（403）外壁设置螺旋刀口。

2.根据权利要求1所述的一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩，其特征在于：所述钢筋定位块（201）的外侧为开口弧形凹槽，用于固定钢筋笼。

3.根据权利要求1所述的一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩，其特征在于：所述桩身加劲段（2）上设置贯穿其内部的吊耳（207）。

4.根据权利要求1~3任一所述的一种海相深厚淤泥质土条件下超长钢管桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将钢筋定位块（201）、锁扣（202）和吊耳（207）定位焊接在桩身加劲段（2），横向加强筋（205）焊接在横向限位凹槽（203）内，纵向加强筋（206）焊接在纵向限位凹槽（204）内，接口一（208）、接口二（301）互相卡接并用螺栓（5）固连，卡接缝处进行焊接处理，将五棱锥钢条（402）、支杆（403）焊接在桩尖（4）指定位置后，接口三（302）、接口四（401）互相卡接并用螺栓（5）固连，卡接缝处进行焊接处理；

步骤二，场地平整后进行桩位放样，放样过程需考虑锁扣（202）的接口长度；

步骤三，安装定位支架，埋设钢护筒；

步骤四，旋挖钻机就位，对护筒内进行旋挖；

步骤五，桩基就位，吊车起吊钢管桩至定位点；

步骤六，钢管桩入位后打至指定标高，安装桩帽（1），纵向加强筋（206）伸入并穿出预留孔（103），并用螺母（6）固定，三角形钢板（102）与桩身加劲段（2）的外壁焊接固连。

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