CN114232702A - 一种钢管桩联合加固方法和加固构造 - Google Patents
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Abstract
本发明属于结构维护与加固技术领域，公开了一种钢管桩联合加固方法和加固构造，包括钢管桩自身加固、钢管桩桩间联系加固和钢管桩桩顶加固；钢管桩自身加固是在钢管桩中吊放钢筋笼并灌注混凝土；钢管桩桩间联系加固包括在钢管桩外部固定钢抱箍，在每个钢抱箍上焊接连接耳板，在相邻钢管桩之间通过连接耳板焊接桩间钢横梁；钢管桩桩顶加固包括在钢管桩顶面焊接桩顶钢板，桩顶钢板下部与上部钢抱箍和支撑耳板进行焊接，桩顶钢板上部与桩顶横向分配梁和竖向加劲板进行焊接。本发明能够提升整体稳定性，增强承重能力，延长使用年限；并且合理利用原有桩基，能够对原有结构起到较好的加固作用，又不改变原有结构的高程；成本较低，经济性强。
Description
技术领域
本发明属于结构维护与加固技术领域，具体的说，是涉及一种钢管桩联合加固方法和加固构造。
背景技术
钢管桩在河湖或者海洋环境中长期使用，由于风浪、腐蚀、水力冲刷以及温度应力等外部原因的侵扰、材料性能的改变以及施工条件的限制等诸多因素影响，钢管桩结构不可避免地会出不同问题。为了保证桩基受力性能并延长结构使用年限，通常需要对既有钢管桩进行加固，因此就需要一种便于施工、经济性较高的加固方法。
针对锈蚀严重的钢管桩，现有技术中一般采用直接更换桩基或者采用矿脂等包裹材料对现况钢管桩进行包裹保护等加固方式，但是这些方法往往存在成本高，施工困难的不足。
发明内容
本发明着力于解决既有钢管桩加固的相关技术问题，提供了一种钢管桩联合加固方法和加固构造，包括钢管桩自身加固、钢管桩间联系加固和钢管桩桩顶加固，提升了桩基整体稳定性，增强了桩基的承重能力。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种钢管桩联合加固方法，包括钢管桩自身加固、钢管桩桩间联系加固和钢管桩桩顶加固；
所述钢管桩自身加固包括在所述钢管桩中吊放钢筋笼并灌注混凝土；
所述钢管桩桩间联系加固包括在所述钢管桩外部固定钢抱箍，在每个所述钢抱箍上焊接连接耳板，在相邻钢管桩之间通过所述连接耳板焊接桩间钢横梁；
所述钢管桩桩顶加固包括在所述钢管桩顶面平铺焊接桩顶钢板，桩顶钢板上部焊接桩顶横向分配梁，所述桩顶横向分配梁两侧对应于所述钢管桩上方焊接竖向加劲板；所述桩顶钢板下部与每根所述钢管桩的上部钢抱箍和支撑耳板进行焊接；所述支撑耳板焊接在每根所述钢管桩的所述上部钢抱箍外侧，并位于上部钢抱箍所焊接的所述连接耳板之上。
进一步地，所述钢筋笼中箍筋保护层厚度为80mm～120mm，所述混凝土采用自密实微膨胀水下混凝土。
进一步地，每根所述钢管桩设置上部的钢抱箍和下部的钢抱箍，上部的钢抱箍顶端与所述钢管桩顶端对齐，下部的钢抱箍与上部的钢抱箍之间竖向间距满足所述桩间钢横梁的布置要求。
更进一步地，相邻所述钢管桩之间的所述连接耳板相互对称且同平面设置。
更进一步地，相邻所述钢管桩之间设置三根桩间钢横梁，其中一根水平设置在两个下部的钢抱箍之间，另外两根交叉设置于上部的钢抱箍和下部的钢抱箍之间。
进一步地，所述钢管桩成排阵列，则同排所述钢管桩顶面焊接一根所述桩顶钢板；所述钢管桩环形阵列，则相邻所述钢管桩顶面焊接一根所述桩顶钢板。
进一步地，所述桩顶横向分配梁采用双拼工字钢，且所述桩顶横向分配梁沿长度方向的中心线位于所述钢管桩的轴线正上方。
更进一步地，所述竖向加劲板对应于每根所述钢管桩的上方设置四块，每块所述竖向加劲板位于所述桩顶横向分配梁的上翼缘板和所述桩顶钢板之间，同时垂直于所述桩顶横向分配梁的上翼缘板、下翼缘板和腹板。
更进一步地，所述支撑耳板布置于所述桩顶横向分配梁的腹板两侧对应位置以及竖向加劲板的对应位置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种钢管桩联合加固构造，包括钢管桩自身加固构造、钢管桩桩间联系加固构造和钢管桩桩顶加固构造；
所述钢管桩自身加固构造包括设置在所述钢管桩中的钢筋笼和灌注在所述钢管桩内的混凝土；
所述钢管桩桩间联系加固构造包括所述钢抱箍、所述连接耳板和所述桩间钢横梁；所述钢抱箍固定在所述钢管桩外部，所述连接耳板焊接在所述钢抱箍上，所述桩间钢横梁设置在相邻所述钢管桩之间，并且所述桩间钢横梁端部与所述连接耳板焊接；
所述钢管桩桩顶加固构造包括所述桩顶钢板、所述桩顶横向分配梁、所述竖向加劲板、所述支撑耳板；所述桩顶钢板平铺焊接在所述钢管桩顶面，桩顶横向分配梁焊接在所述桩顶钢板上部，所述竖向加劲板对应于所述钢管桩上方焊接在所述桩顶横向分配梁两侧；所述支撑耳板焊接在每根所述钢管桩的上部钢抱箍外侧并位于所述连接耳板之上，所述桩顶钢板下部与每根所述钢管桩的上部钢抱箍和支撑耳板相焊接。
进一步地，所述钢筋笼中箍筋保护层厚度为80mm～120mm，所述混凝土采用自密实微膨胀水下混凝土。
进一步地，每根所述钢管桩设置上部的钢抱箍和下部的钢抱箍，上部的钢抱箍顶端与所述钢管桩顶端对齐，下部的钢抱箍与上部的钢抱箍之间竖向间距满足所述桩间钢横梁的布置要求。
更进一步地，相邻所述钢管桩之间的所述连接耳板相互对称且同平面设置。
更进一步地，相邻所述钢管桩之间设置三根桩间钢横梁，其中一根水平设置在两个下部的钢抱箍之间，另外两根交叉设置于上部的钢抱箍和下部的钢抱箍之间。
进一步地，所述钢管桩成排阵列，则同排所述钢管桩顶面焊接一根所述桩顶钢板；所述钢管桩环形阵列，则相邻所述钢管桩顶面焊接一根所述桩顶钢板。
进一步地，所述桩顶横向分配梁采用双拼工字钢，且所述桩顶横向分配梁沿长度方向的中心线位于所述钢管桩的轴线正上方。
更进一步地，所述竖向加劲板对应于每根所述钢管桩的上方设置四块，每块所述竖向加劲板位于所述桩顶横向分配梁的上翼缘板和所述桩顶钢板之间，同时垂直于所述桩顶横向分配梁的上翼缘板、下翼缘板和腹板。
更进一步地，所述支撑耳板布置于所述桩顶横向分配梁的腹板两侧对应位置以及竖向加劲板的对应位置。
本发明的有益效果是：
本发明的钢管桩联合加固方法和加固构造，包括钢管桩自身加固、桩间联系加固和桩顶加固，不仅提升了桩基整体的稳定性，还增强了桩基的承重能力，延长了结构的使用年限。本发明合理利用原有桩基，对原有结构起到较好的加固作用，又不改变原有结构的高程；施工周期较短，成本较低，经济性较强，施工更为便捷。
附图说明
图1为本发明的钢管桩联合加固构造的横断面示意图；
图2为本发明的钢管桩联合加固构造的纵断面示意图；
图3为本发明的钢管桩联合加固构造的部分结构俯视示意图；
图4为本发明的钢管桩联合加固构造的连接耳板与桩间钢横梁连接示意图。
上述图中：1、钢筋笼，2、混凝土，3、钢抱箍，4、支撑耳板，5、钢管桩，6、桩顶钢板，7、连接耳板，8、桩间钢横梁，9、竖向加劲板，10、桩顶横向分配梁。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1-图2所示，本实施例提供一种钢管桩联合加固方法，合理利用既有钢管桩5进行加固，依次包括钢管桩5自身加固、钢管桩5桩间联系加固和钢管桩5桩顶加固三部分。所加固钢管桩5可同排布置、多排布置或环形阵列布置等，本实施例为最基本同排两桩情况，其他既有桩布置形式可参考实施。
钢管桩5自身加固是在原位钢管桩5中吊放钢筋笼1并灌注混凝土2。钢筋笼1的钢筋型号和混凝土2的强度等级选择主要根据钢管桩5所承受荷载确定。
作为一种优选的实施方式，钢筋笼1中箍筋保护层厚度80mm～100mm，能够保证既有钢管桩5锈蚀后结构可继续安全承载。混凝土2采用自密实微膨胀水下混凝土，可最大限度保证混凝土浇筑质量，使既有钢管桩5、钢筋笼1和混凝土2三者协同发挥作用。
钢管桩5桩间联系加固是先在钢管桩5外部固定钢抱箍3，再在钢抱箍3上焊接连接耳板7，最后在把桩间钢横梁8通过连接耳板7焊接到相邻两根钢管桩5之间，使同排钢管桩5与钢抱箍3、连接耳板7、桩间钢横梁8形成整体稳定结构。
每根钢管桩5设置上部、下部两个钢抱箍3。其中，上部的钢抱箍3顶端与钢管桩5顶端对齐，长度应满足能够使支承耳板4和连接耳板7焊接的要求，一般可设计为700mm～900mm。下部的钢抱箍3仅用于与连接耳板7焊接，其长度需满足连接耳板7与其焊接的要求，一般可设计为400mm～600mm。上部、下部两个钢抱箍3的竖向间距需满足桩间钢横梁8的布置要求，一般为1000mm～1500mm。如图3所示，每个钢抱箍3包括两个相互对称的半圆组件，两个半圆组件通过高强螺栓连接而箍筋在钢管桩5表面。
每根钢管桩5的两个钢抱箍3均焊接有连接耳板7，相邻两根钢管桩5之间的连接耳板7相互对称且同平面设置。如图4所示，连接耳板7优选为梯形平板结构，其梯形底边长度与宜与下部的钢抱箍3长度相同，不仅便于与钢抱箍3及桩间钢横联8连接，而且节约材料。连接耳板7竖向设置，以其底边满焊于钢抱箍3外表面。
相邻钢管桩5之间设置三根桩间钢横梁8，其中一根水平设置在相邻钢管桩5的下部钢抱箍3之间，另外两根交叉设置于相邻钢管桩5的上部和下部钢抱箍3之间，交叉的桩间钢横梁8与水平面角度可设计为40°～60°。桩间钢横联8多选用槽钢，并以槽钢的腹板与焊接于钢抱箍3的连接耳板7表面进行焊接。
钢管桩5桩顶加固是包括设置桩顶钢板6及桩顶加劲措施，保证钢管桩5桩顶各构件的刚度与稳定性。
若钢管桩5成排阵列，则同排所有钢管桩5顶面平铺焊接一根桩顶钢板6；若钢管桩5环形阵列，则每两个相邻钢管桩5顶面平铺焊接一根桩顶钢板6。桩顶钢板6下部与每根钢管桩5的上部钢抱箍3和支撑耳板4进行焊接，桩顶钢板6上部与桩顶横向分配梁10和竖向加劲板9进行焊接。桩顶钢板6为方形平板结构，桩顶钢板6边沿一般相对于既有钢管桩5加宽150mm～200mm，既能够保证桩顶横向分配梁10的稳定，也可以满足其与支撑耳板4和竖向加劲板9焊接的要求。
桩顶加劲措施包括桩顶横向分配梁10、竖向加劲板9以及支撑耳板4。
桩顶横向分配梁10沿桩顶钢板6的长度方向焊接在桩顶钢板6上表面。桩顶横向分配梁10优选采用双拼工字钢，其上翼缘板用于支承上部结构，下翼缘板与桩顶钢板6进行焊接。桩顶横向分配梁10长度方向的中心线位于钢管桩5的轴线正上方。桩顶横向分配梁10既作为上部结构的支承构件，又作为钢管桩5的横向联系，与钢管桩5形成整体保证稳定。
竖向加劲板9分别对应于每根钢管桩5的上方设置，每根钢管桩5一般配置四块竖向加劲板9。每块竖向加劲板9位于桩顶横向分配梁10的上翼缘板和桩顶钢板6之间，同时垂直于桩顶横向分配梁10的上翼缘板、下翼缘板和腹板。竖向加劲板9与桩顶横向分配梁10的下翼缘板、下翼缘板、腹板和桩顶钢板6均有焊接。
每根钢管桩5的上部钢抱箍3外侧焊接有多个支撑耳板4，多个支撑耳板4均设置在连接耳板7之上。支撑耳板4为直角三角形平板结构，一条直角边(通常为长边)与钢管桩5的上部钢抱箍3焊接，另一条直角边(通常为短边)与桩顶钢板6焊接。本实施例中支撑耳板4设有八根，其中四根布置于桩顶横向分配梁10的腹板两侧对应位置，另外四根布置于四个竖向加劲板9的对应位置。如此，能够使得支撑耳板4与竖向加劲板9、桩顶横向分配梁10紧密联系在一起，既保证了传力顺畅，又保证了结构的局部稳定。
经过上述钢管桩联合加固方法的施工后，形成钢管桩联合加固构造，包括钢管桩5自身加固构造、钢管桩5桩间联系加固构造和钢管桩5桩顶加固构造三部分。
钢管桩5自身加固构造包括设置在钢管桩5中的钢筋笼1和灌注在钢管桩5内的混凝土1。
钢管桩桩间联系加固构造包括钢抱箍3、连接耳板7、桩间钢横梁8。钢抱箍3固定在钢管桩5外部，连接耳板7焊接在钢抱箍5上，桩间钢横梁8安装在相邻钢管桩5之间，且桩间钢横梁8端部与连接耳板7焊接。
钢管桩桩顶加固构造包括桩顶钢板6、桩顶横向分配梁10、竖向加劲板9、支撑耳板4。桩顶钢板6平铺焊接在钢管桩5顶面，桩顶横向分配梁10焊接在桩顶钢板6上部，竖向加劲板9对应于钢管桩5上方焊接在桩顶横向分配梁10两侧。桩顶钢板6下部与每根钢管桩5上部的钢抱箍3和支撑耳板4相焊接。支撑耳板4焊接在每根钢管桩5上部的钢抱箍3外侧，并位于上部的钢抱箍3所焊接的连接耳板7之上。
钢管桩联合加固构造除在既有钢管桩5上附加之外，也可以用于新施工钢管桩。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢管桩联合加固方法，其特征在于，包括钢管桩自身加固、钢管桩桩间联系加固和钢管桩桩顶加固；
所述钢管桩自身加固包括在所述钢管桩中吊放钢筋笼并灌注混凝土；
所述钢管桩桩间联系加固包括在所述钢管桩外部固定钢抱箍，在每个所述钢抱箍上焊接连接耳板，在相邻钢管桩之间通过所述连接耳板焊接桩间钢横梁；
所述钢管桩桩顶加固包括在所述钢管桩顶面平铺焊接桩顶钢板，桩顶钢板上部焊接桩顶横向分配梁，所述桩顶横向分配梁两侧对应于所述钢管桩上方焊接竖向加劲板；所述桩顶钢板下部与每根所述钢管桩的上部钢抱箍和支撑耳板进行焊接；所述支撑耳板焊接在每根所述钢管桩的所述上部钢抱箍外侧，并位于上部钢抱箍所焊接的所述连接耳板之上。
2.根据权利要求1所述的一种钢管桩联合加固方法，其特征在于，所述钢筋笼中箍筋保护层厚度为80mm～120mm，所述混凝土采用自密实微膨胀水下混凝土。
3.根据权利要求1所述的一种钢管桩联合加固方法，其特征在于，每根所述钢管桩设置上部的钢抱箍和下部的钢抱箍，上部的钢抱箍顶端与所述钢管桩顶端对齐，下部的钢抱箍与上部的钢抱箍之间竖向间距满足所述桩间钢横梁的布置要求。
4.根据权利要求3所述的一种钢管桩联合加固方法，其特征在于，相邻所述钢管桩之间的所述连接耳板相互对称且同平面设置。
5.根据权利要求3所述的一种钢管桩联合加固方法，其特征在于，相邻所述钢管桩之间设置三根桩间钢横梁，其中一根水平设置在两个下部的钢抱箍之间，另外两根交叉设置于上部的钢抱箍和下部的钢抱箍之间。
6.根据权利要求1所述的一种钢管桩联合加固方法，其特征在于，所述钢管桩成排阵列，则同排所述钢管桩顶面焊接一根所述桩顶钢板；所述钢管桩环形阵列，则相邻所述钢管桩顶面焊接一根所述桩顶钢板。
7.根据权利要求1所述的一种钢管桩联合加固方法，其特征在于，所述桩顶横向分配梁采用双拼工字钢，且所述桩顶横向分配梁沿长度方向的中心线位于所述钢管桩的轴线正上方。
8.根据权利要求7所述的一种钢管桩联合加固方法，其特征在于，所述竖向加劲板对应于每根所述钢管桩的上方设置四块，每块所述竖向加劲板位于所述桩顶横向分配梁的上翼缘板和所述桩顶钢板之间，同时垂直于所述桩顶横向分配梁的上翼缘板、下翼缘板和腹板。
9.根据权利要求7所述的一种钢管桩联合加固方法，其特征在于，所述支撑耳板布置于所述桩顶横向分配梁的腹板两侧对应位置以及竖向加劲板的对应位置。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述钢管桩联合加固方法所形成的钢管桩联合加固构造，其特征在于，包括钢管桩自身加固构造、钢管桩桩间联系加固构造和钢管桩桩顶加固构造；
所述钢管桩自身加固构造包括设置在所述钢管桩中的钢筋笼和灌注在所述钢管桩内的混凝土；
所述钢管桩桩间联系加固构造包括所述钢抱箍、所述连接耳板和所述桩间钢横梁；所述钢抱箍固定在所述钢管桩外部，所述连接耳板焊接在所述钢抱箍上，所述桩间钢横梁设置在相邻所述钢管桩之间，并且所述桩间钢横梁端部与所述连接耳板焊接；
所述钢管桩桩顶加固构造包括所述桩顶钢板、所述桩顶横向分配梁、所述竖向加劲板、所述支撑耳板；所述桩顶钢板平铺焊接在所述钢管桩顶面，桩顶横向分配梁焊接在所述桩顶钢板上部，所述竖向加劲板对应于所述钢管桩上方焊接在所述桩顶横向分配梁两侧；所述支撑耳板焊接在每根所述钢管桩的上部钢抱箍外侧并位于所述连接耳板之上，所述桩顶钢板下部与每根所述钢管桩的上部钢抱箍和支撑耳板相焊接。
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