CN114319329A - 一种锚杆静压模管装置及灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锚杆静压模管装置及灌注桩施工方法，包括预制桩尖和垫帽，预制桩尖上方活动连接有模管组件，且模管组件的轴向与预制桩尖的轴向平齐；模管组件内放置有钢筋笼，钢筋笼的下端与预制桩尖的上端固定，并通过静压法将模管组件和预制桩尖压入至地层内；垫帽位于模管组件的上方，并套在伸出于模管组件的钢筋笼上，且垫帽的下端与模管组件相抵触，垫帽的上端与千斤顶相抵触；本发明具有无需接桩、桩体连续、主筋连续、无施工过载的优点。

Description

一种锚杆静压模管装置及灌注桩施工方法

技术领域

本发明属于基础工程施工技术领域，尤其涉及一种锚杆静压模管装置及灌注桩施工方法。

背景技术

锚杆静压桩用于基础的加固处理，通常采用钢筋混凝土桩分段预制、电焊接桩，常用截面为200*200、250*250、300*300，分段长度为了适应作业空间，通常为2～3m，桩长往往在20m以上，最大压桩力通常在1000kN左右，很少超过2000kN，存在以下缺陷：

1、桩体连续性缺陷

多节电焊接桩，由于受桩段压入时垂直度差异、接桩同轴度平顺度控制差异，使得接长的桩体竖向存在多个拐点，组成桩的桩段没有统一的轴线；

2、桩身主筋连续性缺陷

预制时，桩段主筋与端面角铁电焊连接，钢筋主筋均在同一截面连接，桩段接长时，主筋通过端面角铁焊接间接连接，接长的桩身主筋竖向存在多个拐点；

3、桩身强度不能有效发挥缺陷

多节电焊接桩，由于受接桩端面平整度差异、桩段垂直度差异影响，使得桩端面难以保证全断面接触，客观上导致有效截面减小，另外桩体连续性缺陷客观上也导致桩身强度不能有效发挥；

4、施工过载缺陷

持力层位于难以穿越层下方时，压桩力必然大增，由于存在上述缺陷，容易导致过载，另外，正常情况下压桩时，最终压桩力往往要求不小于1.5倍的单桩承载力；

5、最大压桩力不大缺陷

受制于混凝土抗压强度低、以及桩身截面限制，最大压桩力往往不超过2000kN，导致施工过程不能强压、需采取引孔等辅助措施沉桩，降低了工效加大了成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种无需接桩、桩体连续、主筋连续、无施工过载的锚杆静压模管装置及灌注桩施工方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种锚杆静压模管装置，包括预制桩尖和垫帽，所述预制桩尖上方活动连接有模管组件，且所述模管组件的轴向与所述预制桩尖的轴向平齐；所述模管组件内放置有钢筋笼，所述钢筋笼的下端与所述预制桩尖的上端固定，并通过静压法将所述模管组件和预制桩尖压入至地层内；所述垫帽位于所述模管组件的上方，并套在伸出于所述模管组件的钢筋笼上，且所述垫帽的下端与所述模管组件相抵触，所述垫帽的上端与千斤顶相抵触。

本发明的有益效果为：采用上述技术方案，与现有技术相比，通过设置模管组件，并在模管组件内放置钢筋笼，锚杆桩无需辅助措施就能达到设计要求的深度、桩成型质量稳定、既可施工为竖向抗压桩也可施工为竖向抗拔桩、完美规避了普通锚杆桩存在的缺陷，具有接桩同轴度一致、并保证桩体为一体式、无拐点存在及无施工过载的优点；并通过设置垫帽，能适应在钢筋笼的顶部凸出于模管组件上端时，通过垫帽能在采用静压法中的顶压法时能顺利将模管组件和钢筋笼沉管下压，以确保钢筋笼的结构无损。

作为优选，所述垫帽的底部为封闭式结构，所述垫帽的开口部设有一圈带有限位块的抵接面，所述抵接面与垫帽底部之间设有加强块，在模管组件沉管时，所述抵接面与所述模管组件的端面相抵触，所述限位块套接在所述模管组件的内部，且所述钢筋笼的主筋位于所述垫帽内；在垫帽上设置限位块，使得在沉管时，防止钢筋笼与模管之间的晃动，进一步确保钢筋笼和模管与预制桩尖的同轴度，即接桩同轴度。

作为优选，所述模管组件包括模管和套管，所述模管之间通过法兰组件连接固定，所述套管通过法兰组件与位于底部的模管连接固定，且所述模管组件通过所述套管套接在所述预制桩尖上方设有的连接台上；模管通过机械加工保证精度，模管之间通过法兰组件连接保证桩身连续性，并通过套管实现模管组件与预制桩尖的套接与起拔。

作为优选，所述套管为上小下大的锥形套管，与所述套管相套接的所述连接台为上小下大的锥形台；这样更能便于模管组件与预制桩尖的套接与起拔，并便于模管拆除时桩尖的滑脱。

作为优选，所述套管上方固定有法兰组件，下方向外延伸有一圈承载块；不但便于套管与模管之间的连接，同时通过承载块在套管施工静压过程中，使得套管与预制桩尖更好的承压。

作为优选，所述连接台与所述预制桩尖的本体转角处安装有橡胶密封圈，所述连接台的顶部外侧安装有橡胶密封圈；一方面防止沉桩时地下水侵入模管，另一方面防止模管内混凝土灌注时漏浆。

作为优选，所述法兰组件包括法兰和扣板，所述法兰固定在所述模管的端部，所述扣板固定在所述模管的外管壁上，且所述法兰与所述扣板之间固定有加劲肋；所述扣板位于所述法兰的上方，且所述扣板的外径与所述法兰的外径相等，所述扣板的外径和所述法兰的外径均小于所述预制桩尖的外径；通过设置法兰便于模管之间的连接，通过设置扣板便于模管组件的静压与起拔，通过加劲肋能增强模管端部的强度；通过各部件外径的尺寸限定，使得模管组件更能顺利下压至地层内，也能顺利起拔。

作为优选，所述预制桩尖的桩尖端为锥形状，所述预制桩尖的桩尖端的锥度为20至40°；便于预制桩尖下压至地层内。

一种采用如上述任意一项所述的锚杆静压模管装置的灌注桩施工方法，该灌注桩施工方法包括如下步骤：

S1、在基础上开设有供所述模管通入至地层的打桩孔，打桩机构通过锚杆组件固定在基础上，且将所述预制桩尖伸入至基础上的打桩孔上，所述预制桩尖的连接台外露在基础外；

S2、将所述套管套接在所述预制桩尖的连接台上，且所述套管的承载块与所述预制桩尖的上平面相抵触；

S3、将所述钢筋笼放置在所述模管内，并同时起吊所述钢筋笼和所述模管，且所述钢筋笼与所述预制桩尖的连接台相对应，所述模管与所述套管相对应；

S4、首先将所述钢筋笼的主筋与所述连接台伸出的钢筋一一对焊固定，待所述钢筋笼与所述连接台的钢筋固定之后，然后通过螺栓将所述模管与所述套管对应的法兰连接固定，且所述套管之间也通过法兰连接固定；

S5、将所述钢筋笼、所述模管及所述预制桩尖通过静压法沉管；

S6、重复S3至S5步骤直至沉管到所设计的深度；

S7、检查所述模管内有无积水，如有需将所述模管内的积水外排；

S8、在所述模管内灌注自密实混凝土；

S9、所述模管通过打桩机构拔起，并与所述预制桩尖及灌注有自密实混凝土成型的桩体脱离，然后在成型的桩体顶面补灌自密实混凝土并振捣；

S10、封桩。

本发明的灌注桩施工方法的有益效果为：通过本施工方法，锚杆桩无需辅助措施就能达到设计要求的深度、桩成型质量稳定、既可施工为竖向抗压桩也可施工为竖向抗拔桩、完美规避了普通锚杆桩存在的缺陷，使工程技术人员在基础工程技术领域多了一个得心应手的有效手段，拓展了锚杆静压桩的应用，同时也具有较好的经济性、实用性。

作为优选，S5步骤中的静压法包括顶压法和抱压法，当采用顶压法时，千斤顶的施力端安装有垫帽，且钢筋笼的上端套在所述垫帽内，所述垫帽的抵接面与位于顶部的模管的端面相抵，且抵接面的限位块限位在模管内壁与钢筋笼的外侧之间，通过千斤顶施压垫帽并传力至模管组件使得预制桩尖、模管组件和钢筋笼同时施力沉管至地层内；当采用抱压法时，抱压机构通过相邻模管上的扣板所形成的持力台阶抱紧所述模管组件，并向下施力将预制桩尖、模管组件和钢筋笼同时沉管至地层内；可通过不同的静压法来对同一个锚杆静压模管装置实现沉管，通用性更好，大大减少了施工成本及施工工序，提升了施工效率。

附图说明

图1是本发明的锚杆静压模管装置主视结构示意图。

图2是图1的A处放大结构示意图。

图3是图1的B处放大结构示意图。

图4是本发明的带有法兰组件的模管结构示意图。

图5是本发明的预制桩尖结构示意图。

图6是本发明的预制桩尖压入基础的打桩孔内结构示意图。

附图中的标号分别为：1、预制桩尖；2、模管组件；3、钢筋笼；4、法兰组件；5、橡胶密封圈；6、垫帽；7、千斤顶；8、基础；11、连接台；12、桩尖端；13、钢筋；21、模管；22、套管；31、主筋；41、法兰；42、扣板；43、加劲肋；22-1、承载块；61、限位块；62、抵接面；63、加强块；81、打桩孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图1至3所示，本发明包括预制桩尖1和垫帽6，预制桩尖1上方活动连接有模管组件2，且模管组件2的轴向与预制桩尖1的轴向平齐；模管组件2内放置有钢筋笼3，钢筋笼3的下端与预制桩尖1的上端固定，并通过静压法将模管组件2和预制桩尖1压入至地层内；预制桩尖1的上端延伸有钢筋13，钢筋笼3的下端通过主筋31与预制桩尖1的连接台11延伸的钢筋13焊接成型，使得接桩同轴度能得到控制，桩体的主筋得到连续性并是桩体为一体化；垫帽6位于模管组件2的上方，并套在伸出于模管组件2的钢筋笼3上，且垫帽6的下端与模管组件2相抵触，垫帽6的上端与千斤顶7相抵触；该锚杆静压模管装置适用于既有建(构筑物)地基基础补强、湿陷性黄土地基消湿补强。

垫帽6的底部为封闭式结构，垫帽6的开口部设有一圈带有限位块61的抵接面62，抵接面62与垫帽6底部之间设有加强块63，在模管组件2沉管时，抵接面62与模管组件2的端面相抵触，限位块61套接在模管组件2的内部，且钢筋笼3的主筋31位于垫帽6内；垫帽6的深度大于或等于伸出于模管组件2的钢筋笼3的高度，这样确保在采用静压法中的顶压法时，伸出于模管组件2的钢筋笼3在垫帽6内，并能顺利将模管组件2和钢筋笼3沉管下压。

模管组件2包括模管21和套管22，模管21之间通过法兰组件4连接固定，模管21的分节长度与常规的锚杆静压桩长度相当，即模管21的长度一般为2至3米，位于模管21内的钢筋笼3长度也为2至3米，但也可以直接将钢筋笼3的长度与整体锚杆静压桩的长度一致；套管22通过法兰组件4与位于底部的模管21连接固定，且模管组件2通过套管22套接在预制桩尖1上方设有的连接台11上；套管22为上小下大的锥形套管，与套管22相套接的连接台11为上小下大的锥形台；套管22上方固定有法兰组件4，下方向外延伸有一圈承载块22-1；该承载块22-1为扩力钢板；且承载块在套管与连接台相套接时，与预制桩尖上方的顶面相接触，来解决局部承压问题。当沉管时的压力较大，改变模管壁厚就能适应各种压桩力，而不必在意模管截面大小，因而锚杆静压模管灌注桩对硬土层也具有适应性。

连接台11与预制桩尖1的本体转角处安装有橡胶密封圈5，连接台11的顶部外侧安装有橡胶密封圈5；在套管22与连接台11套接时，套管22的内壁与连接台上的两个橡胶密封圈5紧密接触。

如附图4所示，法兰组件4包括法兰41和扣板42，法兰41通过焊接方式固定在模管21的端部，扣板42通过焊接方式固定在模管21的外管壁上，且法兰41与扣板42之间通过焊接方式固定有加劲肋43，且加劲肋43与法兰41的连接孔之间呈错位等均分布，法兰41与扣板42之间的间距大于或等于法兰连接螺栓的长度，能便于螺栓的穿插及安装；扣板42位于法兰41的上方，且扣板42的外径与法兰41的外径相等，扣板42的外径和法兰41的外径均小于预制桩尖1的外径，使得相邻的模管21的扣板42之间形成持力台阶，当采用抱压法时，便于采用该持力台阶使得模管组件的持力下压或起拔。

如附图5所示，预制桩尖1的桩尖端12为锥形状，预制桩尖1的桩尖端12的锥度为20至40°，优选为30°；预制桩尖1根据实际不同功能需求可设计呈圆形、方形、十字形等各种断面形状，还可以按功能设计呈扩大头，与模管21匹配的同时，可实现扩底，既可充分发挥端阻力，控制工后沉降，又可利用深部地层力学特性提高抗拔锚固力；同时模管21的截面根据预制桩尖1的形状可设计成圆形、椭圆形、方形、矩形、十字形、梅花形等异型，模管21也可以根据具体项目设计成等截面、变截面及其组合。

一种采用锚杆静压模管装置的灌注桩施工方法，如附图6所示，该灌注桩施工方法包括如下步骤：

S1、在基础8上开设有供模管21通入至地层的打桩孔81，打桩机构通过锚杆组件固定在基础8上，且将预制桩尖1伸入至基础8上的打桩孔81上，预制桩尖1的连接台11外露在基础外；

S2、将套管22套接在预制桩尖1的连接台11上，且套管22的承载块22-1与预制桩尖1的上平面相抵触；

S3、将钢筋笼3放置在模管21内，并同时起吊钢筋笼3和模管21，且钢筋笼3与预制桩尖1的连接台11相对应，模管21与套管22相对应；

S4、首先将钢筋笼3的主筋31与连接台11伸出的钢筋13一一对焊固定，待钢筋笼3与连接台11的钢筋13固定之后，然后通过螺栓将模管21与套管22对应的法兰41连接固定，且套管22之间也通过法兰41连接固定；

S5、将钢筋笼3、模管21及预制桩尖1通过静压法沉管；

S6、重复S3至S5步骤直至沉管到所设计的深度；

S7、检查模管21内有无积水，如有需将模管21内的积水外排；

S8、在模管21内灌注自密实混凝土；

S9、模管21通过打桩机构拔起，并与预制桩尖1及灌注有自密实混凝土成型的桩体脱离，然后在成型的桩体顶面补灌自密实混凝土并振捣；

S10、封桩。

S5步骤中的静压法包括顶压法和抱压法，当采用顶压法时，千斤顶7的施力端安装有垫帽6，且钢筋笼3的上端套在垫帽6内，垫帽6的抵接面62与位于顶部的模管21的端面相抵，且抵接面62的限位块61限位在模管21内壁与钢筋笼3的外侧之间，通过千斤顶7施压垫帽6并传力至模管组件2使得预制桩尖1、模管组件2和钢筋笼3同时施力沉管至地层内；当采用抱压法时，抱压机构通过相邻模管21上的扣板42所形成的持力台阶抱紧模管组件2，并向下施力将预制桩尖1、模管组件2和钢筋笼3同时沉管至地层内。

本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或材料构成上作任何变化，凡是采用本发明所提供的结构设计，都是本发明的一种变形，均应认为在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锚杆静压模管装置，包括预制桩尖(1)和垫帽(6)，其特征在于：所述预制桩尖(1)上方活动连接有模管组件(2)，且所述模管组件(2)的轴向与所述预制桩尖(1)的轴向平齐；所述模管组件(2)内放置有钢筋笼(3)，所述钢筋笼(3)的下端与所述预制桩尖(1)的上端固定，并通过静压法将所述模管组件(2)和预制桩尖(1)压入至地层内；所述垫帽(6)位于所述模管组件(2)的上方，并套在伸出于所述模管组件(2)的钢筋笼(3)上，且所述垫帽(6)的下端与所述模管组件(2)相抵触，所述垫帽(6)的上端与千斤顶(7)相抵触。

2.根据权利要求1所述的锚杆静压模管装置，其特征在于：所述垫帽(6)的底部为封闭式结构，所述垫帽(6)的开口部设有一圈带有限位块(61)的抵接面(62)，所述抵接面(62)与垫帽(6)底部之间设有加强块(63)，在模管组件(2)沉管时，所述抵接面(62)与所述模管组件(2)的端面相抵触，所述限位块(61)套接在所述模管组件(2)的内部，且所述钢筋笼(3)的主筋(31)位于所述垫帽(6)内。

3.根据权利要求1所述的锚杆静压模管装置，其特征在于：所述模管组件(2)包括模管(21)和套管(22)，所述模管(21)之间通过法兰组件(4)连接固定，所述套管(22)通过法兰组件(4)与位于底部的模管(21)连接固定，且所述模管组件(2)通过所述套管(22)套接在所述预制桩尖(1)上方设有的连接台(11)上。

4.根据权利要求3所述的锚杆静压模管装置，其特征在于：所述套管(22)为上小下大的锥形套管，与所述套管(22)相套接的所述连接台(11)为上小下大的锥形台。

5.根据权利要求4所述的锚杆静压模管装置，其特征在于：所述套管(22)上方固定有法兰组件(4)，下方向外延伸有一圈承载块(22-1)。

6.根据权利要求4所述的锚杆静压模管装置，其特征在于：所述连接台(11)与所述预制桩尖(1)的本体转角处安装有橡胶密封圈(5)，所述连接台(11)的顶部外侧安装有橡胶密封圈(5)。

7.根据权利要求3所述的锚杆静压模管装置，其特征在于：所述法兰组件(4)包括法兰(41)和扣板(42)，所述法兰(41)固定在所述模管(21)的端部，所述扣板(42)固定在所述模管(21)的外管壁上，且所述法兰(41)与所述扣板(42)之间固定有加劲肋(43)；所述扣板(42)位于所述法兰(41)的上方，且所述扣板(42)的外径与所述法兰(41)的外径相等，所述扣板(42)的外径和所述法兰(41)的外径均小于所述预制桩尖(1)的外径。

8.根据权利要求1或3所述的锚杆静压模管装置，其特征在于：所述预制桩尖(1)的桩尖端(12)为锥形状，所述预制桩尖(1)的桩尖端(12)的锥度为20至40°。

9.一种采用如权利要求1至8任意一项所述的锚杆静压模管装置的灌注桩施工方法，其特征在于：该灌注桩施工方法包括如下步骤：

S1、在基础(8)上开设有供所述模管21通入至地层的打桩孔(81)，打桩机构通过锚杆组件固定在基础(8)上，且将所述预制桩尖(1)伸入至基础(8)上的打桩孔(81)上，所述预制桩尖(1)的连接台(11)外露在基础外；

S2、将所述套管(22)套接在所述预制桩尖(1)的连接台(11)上，且所述套管(22)的承载块(22-1)与所述预制桩尖(1)的上平面相抵触；

S3、将所述钢筋笼(3)放置在所述模管(21)内，并同时起吊所述钢筋笼(3)和所述模管(21)，且所述钢筋笼(3)与所述预制桩尖(1)的连接台(11)相对应，所述模管(21)与所述套管(22)相对应；

S4、首先将所述钢筋笼(3)的主筋(31)与所述连接台(11)伸出的钢筋(13)一一对焊固定，待所述钢筋笼(3)与所述连接台(11)的钢筋(13)固定之后，然后通过螺栓将所述模管(21)与所述套管(22)对应的法兰(41)连接固定，且所述套管(22)之间也通过法兰(41)连接固定；

S5、将所述钢筋笼(3)、所述模管(21)及所述预制桩尖(1)通过静压法沉管；

S6、重复S3至S5步骤直至沉管到所设计的深度；

S7、检查所述模管(21)内有无积水，如有需将所述模管(21)内的积水外排；

S8、在所述模管(21)内灌注自密实混凝土；

S9、所述模管(21)通过打桩机构拔起，并与所述预制桩尖(1)及灌注有自密实混凝土成型的桩体脱离，然后在成型的桩体顶面补灌自密实混凝土并振捣；

S10、封桩。

10.根据权利要求9所述的锚杆静压模管装置的灌注桩施工方法，其特征在于：S5步骤中的静压法包括顶压法和抱压法，当采用顶压法时，千斤顶(7)的施力端安装有垫帽(6)，且钢筋笼(3)的上端套在所述垫帽(6)内，所述垫帽(6)的抵接面(62)与位于顶部的模管(21)的端面相抵，且抵接面(62)的限位块(61)限位在模管(21)内壁与钢筋笼(3)的外侧之间，通过千斤顶(7)施压垫帽(6)并传力至模管组件(2)使得预制桩尖(1)、模管组件(2)和钢筋笼(3)同时施力沉管至地层内；当采用抱压法时，抱压机构通过相邻模管(21)上的扣板(42)所形成的持力台阶抱紧所述模管组件(2)，并向下施力将预制桩尖(1)、模管组件(2)和钢筋笼(3)同时沉管至地层内。

Images