CN116290059B - 一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土构件技术领域，具体为一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺，包括由超高性能混凝土预制板件制成的承台盖板A、承台盖板B、承台侧板A、承台侧板B、承台侧板C以及承台底板，所述承台侧板B、承台侧板C与承台盖板B之间共同构成承台灌浆区域。该预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺，采用超高性能混凝土预制构件，且全部构件皆为工厂标准化制作，形成包括盖板、侧板、底板等预制构件，每一部分都具有良好的防腐性能，标准单元现场拼接，无需现场湿作业，安装工作能够与桩体施工同步进行，无需大型施工设备进场，方便施工，安全可靠。

Description

一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺
技术领域
本发明涉及混凝土构件技术领域，具体为一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺。
背景技术
桩是设置于土中的竖直或倾斜的基础构件，其作用在于穿越软弱的高压缩性土层或水，将桩所承受的荷载传递到更硬、更密实或压缩性较小的地基持力层上。螺旋桩在施工时无需使用大型成桩设备，能够在狭窄空间中作业，不配置钢筋笼，成桩效率远高于传统桩型。桩承台是指当建筑物采用桩基础时，在群桩基础上将桩顶用钢筋混凝土平台或者平板连成整体基础，以承受其上荷载的结构。
目前，工程中所使用的螺旋桩承台为混凝土承台，使用时需要在施工场地中现浇成型，自重大，现场湿作业工序繁杂，需要大型设备进场操作，施工强度高，效率低，难以保证施工的安全与质量，费时费力，且经济效益低。特别是在我国沿海地区，由于分布着大量淤泥质软土，强度低、压缩变形大且由于地下水位变动导致的干湿循环腐蚀不可忽视，给各类工程建设带来了巨大挑战，也是诱发各类工程事故的主要因素。使用现有技术进行混凝土承台现浇时，难度更大，危险性也更高。鉴于此，我们提出一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺，该预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺，采用超高性能混凝土预制构件，无需现场湿作业，安装工作能够与桩体施工同步进行，解决了背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台，包括由超高性能混凝土预制板件制成的承台盖板A、承台盖板B、承台侧板A、承台侧板B、承台侧板C以及承台底板，所述承台侧板B、承台侧板C与承台盖板B之间共同构成承台灌浆区域；所述承台盖板A、承台盖板B、承台侧板B和承台侧板C上均开设有螺栓孔位，所述承台盖板B和承台底板上均开设有桩位限制孔；所述承台侧板A的侧面设有牛腿，所述牛腿上设有预埋螺栓，用以连接承台盖板B；所述承台底板内设有地脚螺栓，用以与承台盖板A、承台盖板B、承台侧板A、承台侧板B和承台侧板C连接。
优选的，所述承台盖板A、承台侧板A和承台底板均为配筋超高性能混凝土预制板，所述承台盖板B、承台侧板B、承台侧板C均为无筋超高性能混凝土预制板。
优选的，所述超高性能混凝土预制板件内具有橡胶颗粒和钢纤维，所述橡胶颗粒的粒径小于0.6mm，所述钢纤维直径不大于1mm，且钢纤维的长度在12-16mm之间。
优选的，所述承台底板的截面高度在100-200mm之间，每边尺寸超出侧板50-100mm，沿两个主要受力方向各配有不小于截面面积420mm2的钢筋，每块侧板与底板之间的地脚螺栓数量不少于3个。
优选的，所述承台盖板A的截面高度在100-200mm之间，每边长度在800-1200mm之间，沿两个主要受力方向各设有不小于截面面积600mm2的钢筋，所述承台侧板A为矩形，所述承台侧板A截面高度在60-120mm之间，所述承台侧板A沿承台高度方向长550-800mm，所述承台侧板A的拼接转角处具有45°切口，所述切口的长度比承台侧板A的宽度小40-80mm，所述承台侧板A沿受弯方向设有不小于截面面积1740mm2的钢筋。
优选的，所述桩位限制孔的孔径在350-500mm之间，且桩位限制孔的孔径比所采用螺旋桩的直径大60-120mm。
优选的，所述承台盖板B截面高度在50-100mm之间，所述承台侧板B和承台侧板C的截面高度均在50-100mm之间，所述承台侧板B和承台侧板C沿承台高度方向长350-500mm，拼接后宽度与承台盖板B一致。
优选的，所述预埋螺栓的直径和地脚螺栓的直径均不小于18mm，所述螺栓孔位的直径比预埋螺栓的直径和地脚螺栓的直径大2-4mm。
一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台施工工艺，用于螺旋桩承台，包括以下步骤：
S1、超高性能混凝土预制板件的制作；
S2、预制板件拼装：在施工现场测量放线，将承台底板(7)水平置于指定位置，依次将承台侧板A(3)、承台侧板B(5)、承台侧板C(6)的预留螺栓孔位(8)位置对准底板预埋地脚螺栓(11)插入；将承台盖板A(2)、承台盖板B(4)同样对准预埋件位置置于侧板上后对螺栓预留孔灌浆，用螺母拧紧承台盖板B(4)四边；
S3、成桩：将螺旋桩对准桩位限制孔(12)打入，并使桩顶不低于承台盖板B(4)上表面；
S4、注浆：螺旋桩打入后将水泥浆液从桩位限制孔(12)注入，直至孔口有水泥浆液溢出，静置不少于14天；
S5、柱脚连接：将柱脚法兰盘(1)孔眼对准承台盖板A(2)预留螺栓孔位置露出地脚螺栓(11)，随后用螺栓拧紧。
优选的，所述S1中超高性能混凝土预制板件的制作，包括以下步骤：
浇筑：采用分层浇筑，分层浇筑时每层厚度不大于50mm，每层浇筑后在振动台振动，振动时间在5s-15s之间；
静停：环境温度≥10℃，相对湿度≥60％条件下静停时间不小于6h；
初养：在湿度≥70％的养护室内以不大于12℃/h的速度将养护室升温至40℃，保持恒温40℃±3℃至同条件试块抗压强度大于40MPa或初养时长达到24h，满足上述两条件之一后将养护室以不大于15℃/h的速度降温至与室温相差不大于20℃范围内；
终养：将初养完成的预制板件取出并拆模，置于湿度≥95％的养护室内，以不大于12℃/h的速度将养护箱升温至70℃，保持恒温70℃±5℃至同条件试块抗压强度达到设计值，或终养时长达到48h，满足上述两条件之一后将养护室以不大于15℃/h的速度降温至与室温相差不大于20℃范围内；
完成：将预制板件取出，在温度≥10℃的条件下保持预制件表面湿润≥7天完成制作。
借由上述技术方案，本发明提供了一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺。至少具备以下有益效果：
(1)、该预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺，采用超高性能混凝土预制构件，且全部构件皆为工厂标准化制作，形成包括盖板、侧板、底板等预制构件，每一部分都具有良好的防腐性能，标准单元现场拼接，无需现场湿作业，安装工作能够与桩体施工同步进行，无需大型施工设备进场，方便施工，安全可靠。
(2)、该预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺，采用超高性能混凝土制作承台板件，强度高，易支模成型，能够大幅提升产品承载能力与耐久性，减少构件截面并采用空心承台方案从而降低自重。
(3)、该预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺，可根据实际情况在给定范围内选择预制承台尺寸，模块化制作，能够适应多种工程需求，确保施工质量，提高施工效率，具备良好的经济效益。
(4)、该预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台及施工工艺，通过设置使用掺有一定量橡胶颗粒、钢纤维的超高性能混凝土，能够在保证混凝土力学性能与耐久性能的条件下，消纳废料并节约成本，具有极高的经济与环保效益。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分:
图1为本发明一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台示意图；
图2为本发明一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台剖面示意图；
图3为本发明中盖板底部截面示意图；
图4为本发明的立面剖面示意图；
图5为本发明中承台底板示意图；
图6为本发明中承台盖板A示意图；
图7为本发明中承台盖板B示意图；
图8为本发明中承台侧板A示意图；
图9为本发明中承台侧板B示意图；
图10为本发明中承台侧板C示意图；
图11为本发明带矩形法兰盘底座柱示意图。
图中：1、柱脚法兰盘；2、承台盖板A；3、承台侧板A；4、承台盖板B；5、承台侧板B；6、承台侧板C；7、承台底板；8、螺栓孔位；9、牛腿；10、预埋螺栓；11、地脚螺栓；12、桩位限制孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图11，一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台，包括承台盖板A2、承台盖板B4、承台侧板A3、承台侧板B5、承台侧板C6以及承台底板7。整体属于箱型阶梯基础，适用于柱脚带法兰连接底座且单柱荷载小于300kN的场合。其中，承台盖板A2、承台侧板A3和承台底板7均为配筋超高性能混凝土预制板，承台盖板B4、承台侧板B5、承台侧板C6均为无筋超高性能混凝土预制板。
其中，承台侧板B5、承台侧板C6用于支撑承台盖板B4，且承台侧板B5、承台侧板C6与承台盖板B4之间共同构成承台灌浆区域，灌浆的奖体为水泥浆液。
承台盖板A2、承台盖板B4、承台侧板B5和承台侧板C6上均开设有螺栓孔位8，承台侧板A3的侧面设有牛腿9，牛腿9上设有预埋螺栓10，用以连接承台盖板B4。承台底板7内设有地脚螺栓11，用以与承台盖板A2、承台盖板B4、承台侧板A3、承台侧板B5和承台侧板C6连接。其中，预埋螺栓10的直径和地脚螺栓11的直径均不小于18mm，螺栓孔位8的直径比预埋螺栓10的直径和地脚螺栓11的直径大2-4mm，并在拼装完成后对孔隙灌浆。
其中，承台盖板B4和承台底板7上均开设有桩位限制孔12，桩位限制孔12的孔径在350-500mm之间，且桩位限制孔12的孔径比所采用螺旋桩的直径大60-120mm，承台盖板B4和承台底板7的开孔位置在空间上上下对应。
本实施例中，承台底板7的截面高度在100-200mm之间，每边尺寸超出侧板50-100mm，沿两个主要受力方向各配有不小于截面面积420mm2的钢筋，钢筋网片应靠底板底部布置且避开桩位限制孔12，保护层厚度不宜小于15mm，所用钢筋不应低于HRB400级。每块侧板与底板之间的地脚螺栓11数量不少于3个，承台底板7中的预埋地脚螺栓11，在直径、长度、埋置位置上应与所选用预制板件尺寸对应。
承台盖板A2的截面高度在100-200mm之间，每边长度在800-1200mm之间，沿两个主要受力方向各设有不小于截面面积600mm2的钢筋，钢筋网片应靠盖板底部放置保护层厚度不宜小于15mm，所用钢筋不应低于HRB400级，承台侧板A3为矩形，承台侧板A3截面高度在60-120mm之间，承台侧板A3沿承台高度方向长550-800mm，宽度应与承台盖板A2对应，承台侧板A3的拼接转角处具有45°切口，切口的长度比承台侧板A3的宽度小40-80mm，以避免安装误差，并沿牛腿9长度方向每隔200-300mm设置一个预埋螺栓10，并与承台盖板B4预留螺栓孔8位置一致，承台侧板A3沿受弯方向设有不小于截面面积1740mm2的钢筋，钢筋网片应靠牛腿9侧布置，保护层厚度不宜小于15mm，分布钢筋间距为250mm，所用钢筋不应低于HRB400级。
本实施例中，承台盖板B4截面高度在50-100mm之间，承台侧板B5和承台侧板C6的截面高度均在50-100mm之间，承台侧板B5和承台侧板C6沿承台高度方向长350-500mm，拼接后宽度与承台盖板B4一致。
本实施例中，超高性能混凝土预制板件使用的混凝土强度等级不应小于UC120，且其内具有橡胶颗粒和钢纤维，其中，橡胶颗粒的粒径小于0.6mm，钢纤维直径不大于1mm，且钢纤维的长度在12-16mm之间。橡胶颗粒来自于废弃轮胎回收物，钢纤维来自于废钢，将橡胶颗粒与废弃钢纤维加入超高性能混凝土中，在掺量不超过一定比例的情况下，能够将对超高性能混凝土强度产生的不利影响降至最低，并能够提升超高性能混凝土制品的耐磨性能。此外，也可将磷尾矿砂以10％-20％的比例取代河沙加入混凝土中，能够有效提高混凝土的强度。
实施例2
一种超高性能混凝土预制板件制作工艺，用于制作超高性能混凝土预制板件。
本实施例中采用的超高性能混凝土是一种在传统混凝土基础上，剔除粗骨料，仅使用细砂，同时掺入硅灰、矿粉、玻化微珠等活性材料的高性能水泥基材料；加入高效减水剂以减少水胶比至0.16-0.22范围内，极大地减少混凝土内部由于水囊以及颗粒级配效应产生的孔隙，致密的内部结构使得超高性能混凝土耐久性较传统混凝土得到极大改善。此外，在其中加入橡胶颗粒与钢纤维，在掺量不超过一定比例的情况下，能够将对超高性能混凝土强度产生的不利影响降至最低，并能够提升超高性能混凝土制品的耐磨性能。同时，以粒径0.075mm-0.3mm的磷尾矿砂以10％-20％的比例取代河沙加入混凝土中，能够改善混凝土级配组成，所制成的超高性能混凝土能够提高强度。对比普通混凝土，超高性能混凝土在抗压强度、抗拉强度、耐腐蚀性能、耐磨等方面均有显著优势，能够减小预制承台板件壁厚，从而降低自重，提高施工效率，提升了在软土基础地区使用的可靠性。
使用超高性能混凝土制作板件的步骤如下：
S1、浇筑：根据实际工况确定螺旋桩桩径、承台尺寸与预埋件位置，在浇筑超高性能混凝土板件时采用分层浇筑，分层浇筑时每层厚度不大于50mm，每层浇筑后在振动台振动，振动时间在5s-15s之间；
S2、静停：环境温度≥10℃，相对湿度≥60％条件下静停时间不小于6h；
S3、初养：在湿度≥70％的养护室内以不大于12℃/h的速度将养护室升温至40℃，保持恒温40℃±3℃至同条件试块抗压强度大于40MPa或初养时长达到24h，满足上述两条件之一后将养护室以不大于15℃/h的速度降温至与室温相差不大于20℃范围内；
S4、终养：将初养完成的预制板件取出并拆模，置于湿度≥95％的养护室内，以不大于12℃/h的速度将养护箱升温至70℃，保持恒温70℃±5℃至同条件试块抗压强度达到设计值，或终养时长达到48h，满足上述两条件之一后将养护室以不大于15℃/h的速度降温至与室温相差不大于20℃范围内；
S5、完成：将预制板件取出，在温度≥10℃的条件下保持预制件表面湿润≥7天完成制作。
实施例3
一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台施工工艺，该螺栓桩承台由超高性能混凝土预制板件制成，包括以下步骤：
S1、预制板件拼装：在施工现场测量放线，将承台底板7水平置于指定位置，依次将承台侧板A3、承台侧板B5、承台侧板C6的预留螺栓孔位8位置对准底板预埋地脚螺栓11插入；将承台盖板A2、承台盖板B4同样对准预埋件位置置于侧板上后对螺栓预留孔灌浆，用螺母拧紧承台盖板B4四边；
S2、成桩：将螺旋桩对准桩位限制孔12打入，并使桩顶不低于承台盖板B4上表面；
S3、注浆：螺旋桩打入后将水泥浆液从桩位限制孔12注入，直至孔口有水泥浆液溢出，静置不少于14天；
S4、柱脚连接：将柱脚法兰盘1孔眼对准承台盖板A2预留螺栓孔位置露出地脚螺栓11，随后用螺栓拧紧。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台施工工艺，其特征在于：所述螺旋桩承台包括由超高性能混凝土预制板件制成的承台盖板A（2）、承台盖板B（4）、承台侧板A（3）、承台侧板B（5）、承台侧板C（6）以及承台底板（7），所述承台侧板B（5）、承台侧板C（6）与承台盖板B（4）之间共同构成承台灌浆区域；
所述承台盖板A（2）、承台盖板B（4）、承台侧板B（5）和承台侧板C（6）上均开设有螺栓孔位（8），所述承台盖板B（4）和承台底板（7）上均开设有桩位限制孔（12）；
所述承台侧板A（3）的侧面设有牛腿（9），所述牛腿（9）上设有预埋螺栓（10），用以连接承台盖板B（4），所述承台底板（7）内设有地脚螺栓（11），用以与承台盖板A（2）、承台盖板B（4）、承台侧板A（3）、承台侧板B（5）和承台侧板C（6）连接；
所述承台盖板A（2）、承台侧板A（3）和承台底板（7）均为配筋超高性能混凝土预制板，所述承台盖板B（4）、承台侧板B（5）、承台侧板C（6）均为无筋超高性能混凝土预制板；
所述超高性能混凝土预制板件的超高性能混凝土是一种在传统混凝土基础上，剔除粗骨料，仅使用细砂，同时掺入硅灰、矿粉、玻化微珠的水泥基材料，加入高效减水剂以减少水胶比至0.16-0.22范围内，并加入橡胶颗粒与钢纤维，同时，以粒径0.075mm-0.3mm的磷尾矿砂以10％-20％的比例取代河沙加入混凝土中；
所述承台底板（7）的截面高度在100-200mm之间，每边尺寸超出侧板50-100mm，沿两个主要受力方向各配有不小于截面面积420mm2的钢筋，每块侧板与底板之间的地脚螺栓（11）数量不少于3个；
所述承台盖板A（2）的截面高度在100-200mm之间，每边长度在800-1200mm之间，沿两个主要受力方向各设有不小于截面面积600mm2的钢筋，所述承台侧板A（3）为矩形，所述承台侧板A（3）截面高度在60-120mm之间，所述承台侧板A（3）沿承台高度方向长550-800mm，所述承台侧板A（3）的拼接转角处具有45°切口，所述切口的长度比承台侧板A（3）的宽度小40-80mm，所述承台侧板A（3）沿受弯方向设有不小于截面面积1740mm2的钢筋；
所述桩位限制孔（12）的孔径在350-500mm之间，且桩位限制孔（12）的孔径比所采用螺旋桩的直径大60-120mm；
所述承台盖板B（4）截面高度在50-100mm之间，所述承台侧板B（5）和承台侧板C（6）的截面高度均在50-100mm之间，所述承台侧板B（5）和承台侧板C（6）沿承台高度方向长350-500mm，拼接后宽度与承台盖板B（4）一致；
所述预埋螺栓（10）的直径和地脚螺栓（11）的直径均不小于18mm，所述螺栓孔位（8）的直径比预埋螺栓（10）的直径和地脚螺栓（11）的直径大2-4mm；
所述施工工艺包括以下步骤：
S1、超高性能混凝土预制板件的制作；
S2、预制板件拼装：在施工现场测量放线，将承台底板（7）水平置于指定位置，依次将承台侧板A（3）、承台侧板B（5）、承台侧板C（6）的预留螺栓孔位（8）位置对准底板预埋地脚螺栓（11）插入；将承台盖板A（2）、承台盖板B（4）同样对准预埋件位置置于侧板上后对螺栓预留孔灌浆，用螺母拧紧承台盖板B（4）四边；
S3、成桩：将螺旋桩对准桩位限制孔（12）打入，并使桩顶不低于承台盖板B（4）上表面；
S4、注浆：螺旋桩打入后将水泥浆液从桩位限制孔（12）注入，直至孔口有水泥浆液溢出，静置不少于14天；
S5、柱脚连接：将柱脚法兰盘（1）孔眼对准承台盖板A（2）预留螺栓孔位置露出地脚螺栓（11），随后用螺栓拧紧。
2.根据权利要求1所述的一种预制装配式超高性能混凝土螺旋桩承台施工工艺，其特征在于：其中超高性能混凝土预制板件的制作，包括以下步骤：
浇筑：采用分层浇筑，分层浇筑时每层厚度不大于50mm，每层浇筑后在振动台振动，振动时间在5s-15s之间；
静停：环境温度≥10℃，相对湿度≥60%条件下静停时间不小于6h；
初养：在湿度≥70%的养护室内以不大于12℃/h的速度将养护室升温至40℃，保持恒温40℃±3℃至同条件试块抗压强度大于40MPa或初养时长达到24h，满足上述两条件之一后将养护室以不大于15℃/h的速度降温至与室温相差不大于20℃范围内；
终养：将初养完成的预制板件取出并拆模，置于湿度≥95%的养护室内，以不大于12℃/h的速度将养护箱升温至70℃，保持恒温70℃±5℃至同条件试块抗压强度达到设计值，或终养时长达到48h，满足上述两条件之一后将养护室以不大于15℃/h的速度降温至与室温相差不大于20℃范围内；
完成：将预制板件取出，在温度≥10℃的条件下保持预制件表面湿润≥7天完成制作。
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