CN116517012A - 一种适用于软土场地的桩墙基础结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于软土场地的桩墙基础结构及其施工方法。所述基础结构包括承台、立柱和至少两组桩墙基础；每组桩墙基础是直接在地基开槽放置桩墙钢筋笼后浇筑混凝土形成的桩墙结构，所述桩墙钢筋笼包括钢筋笼外框架和多个圆形桩钢筋笼，所述钢筋笼外框架是由竖向钢筋和水平钢筋焊接组成的框架结构，多个圆形桩钢筋笼分散设置在钢筋笼外框架内，在每个圆形桩钢筋笼内设置有钢筋骨架。本发明桩墙基础是先施工导墙沟槽，并配制泥浆，在槽内灌入泥浆，然后分段开挖桩墙施工槽至设计宽度和深度，放入桩墙钢筋笼，浇筑混凝土。本发明桩墙宽度大，提高了基础的竖向承载力及抗水平力的能力，整体性好，优于由多根基桩组成的基础结构，施工简单方便。
Description
技术领域
本发明涉建(构)筑物基础设计、施工领域，具体地说是一种适用于软土场地的桩墙基础结构及施工方法。
背景技术
随着国民经济的快速高质量发展，建筑业在我国的国民经济中的地位也越来越高。超高层、大跨度的建(构)筑物越来越多，这类建(构)筑物对基础工程的要求较高，因此，地基基础工程需要解决建(构)物的地基强度、变形、稳定性的问题。
由于环保要求越来越高，一些工业企业的大型料场不再允许露天设置，需要架设棚架，以防止扬尘。堆料荷载和棚架的荷载均会产生较大的水平力，基础在水平力的作用下不断向外侧位移，逐渐导致立柱倾斜，甚至超出规范要求，特别是在软土场地尤为突出，存在较大的安全隐患，影响生产运行。
目前常用的建构(筑)物的基础型式有天然地基、复合地基、桩基础。广大专家学者针对基础的组合形式、建筑材料等开展了广泛的研究，并得到了不少的成果；刘朋堂等公开了一种高承载力建筑基础桩，通过设置三角固定块与圆形固定块的方式提高桩的承载力，施工过于繁琐；罗伟师等公开的一种软地基建筑基础结构主要针对建(构)筑物的沉降问题，无法解决水平力引起的位移。张立英等公开了一种钢板桩与地连墙组合式筒型基础结构及施工方法，适用于风机基础，涉及水泥土搅拌、钢板桩施工、地连墙施工等多道工序，过于复杂。
为解决水平力引起的变形，工程上一般采用增加工程桩数量的方式，此方法水平力增加有限，效果不明显，且工程造价大幅提高，工期变长，并不经济可靠。由于结构形式、地质条件、施工环境等多方面的复杂因素的影响，发明一种设备简单、施工高效、安全可靠的基础结构及施工方法，具有广泛的应用价值和经济价值。
发明内容
本发明针对现有地基基础在软土场地中存在的容易变形、稳定性差等问题，提供一种适用于软土场地的桩墙基础结构及施工方法，该基础结构整体性好，相比普通的桩基础可以提高竖向承载力及抗水平力的能力，其安全可靠、经济性好。
为了达到上述技术目的，本发明提供了一种适用于软土场地的桩墙基础结构，所述基础结构包括承台、置于承台下方的至少两组桩墙基础和置于承台顶部的立柱，所述立柱、承台与桩墙连为一体；每组桩墙基础是直接在地基开槽放置桩墙钢筋笼后浇筑混凝土形成的桩墙结构，所述桩墙钢筋笼包括钢筋笼外框架和置于钢筋笼外框架内的多个圆形桩钢筋笼，所述钢筋笼外框架是由竖向钢筋和水平钢筋焊接组成的框架结构，多个圆形桩钢筋笼分散设置在钢筋笼外框架内，并与钢筋笼外框架焊接为一体，在每个圆形桩钢筋笼内设置有钢筋骨架，钢筋骨架焊接在圆形桩钢筋笼内。
本发明较优的技术方案：所述钢筋骨架包括两平行的骨架纵向钢筋和置于两骨架纵向钢筋之间的骨架支撑钢筋，所述骨架支撑钢筋弯折呈梯形，并与两骨架纵向钢筋焊接为一体；所述钢筋骨架的长度与圆形桩钢筋笼的长度一致，并与圆形桩钢筋笼焊接为一个整体。
本发明较优的技术方案：所述圆形桩钢筋笼包括竖向主筋、水平加强筋和螺旋筋，钢筋交点处焊接连接。
本发明较优的技术方案：所述钢筋笼外框架是由竖向筋与水平筋交叉焊接组成的方形钢筋网，置于圆形桩钢筋笼四周，钢筋笼外框架的竖向筋与水平筋间距为200～400mm，直径不小于14mm；所述圆形桩钢筋笼数量为2～5个，等距设置在钢筋笼外框架。
本发明较优的技术方案：所述桩墙基础的横截面为矩形，宽度可为3m～6m，厚度为0.6～1.2m；所述圆形桩钢筋笼的直径比桩墙基础厚度小于100mm；所述桩墙基础底部应嵌入岩石不小于3倍桩墙基础的厚度，且不小于3m。
本发明较优的技术方案：所述骨架支撑钢筋弯折呈60°角的等腰梯形。本发明还提供了一种上述适用于软土场地的桩墙基础结构的施工方法：
(1)首先进行测量放线，定位出每组桩墙基础的位置，并在地面上用白灰标出桩墙基础施工槽和导墙的位置；
(2)开挖导墙沟槽，施工导墙，并配制泥浆，在导墙沟槽内灌入泥浆，在桩墙施工期间，保持泥浆高度高于导墙底部1m以上；
(3)桩机就位，在导墙沟槽内分段开挖桩墙基础施工槽至设计宽度和深度；
(4)第一次泥浆置换，准备起吊放入桩墙钢筋笼，桩墙钢筋笼整体放入桩墙基础施工槽内，且桩墙钢筋笼包括与桩墙基础施工槽相匹配的钢筋笼外框架和置于钢筋笼外框架内的2～5个圆形桩钢筋笼；
(5)桩墙钢筋笼下放到位后，进行第二次泥浆置换，达到设计和规范要求后，下放混凝土导管，朝向桩墙基础施工槽内灌注混凝土，进行混凝土灌注时，泥浆从泥浆排放口排出，灌至设计标高，完成改组桩墙基础的施工；
(6)移机至下一组桩墙基础施工位重复步骤(2)至(5)完成所有的桩墙基础的施工；
(7)施工承台，每组桩墙基础的顶部均嵌入承台100～150mm，桩墙基础顶部的钢筋伸入承台，且伸入承台内的桩墙钢筋向外倾斜5～8°；承台施工完成后，在承台上部施工立柱。
本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中导墙采用钢筋混凝土结构或者钢结构，每侧导墙的内边缘与桩墙基础外边缘的距离大于25～50mm；导墙在地面设置0.8～1.0m的工作宽度，其插入地下的深度为1.5～3m。
本发明较优的技术方案：所述步骤(3)中桩墙基础施工槽分两段或三段成槽，分三段成槽时，先施工两侧后施工中间，开挖时始终保持泥浆高度高于导墙底部1m以上。
本发明较优的技术方案：所述步骤(6)中施工下一组桩墙基础时，相邻两组桩墙基础间距不小于三倍桩墙基础的厚度，且每组桩墙基础的长边平行于水平力方向；所述步骤(7)中施工承台时，其桩墙基础边缘与承台外缘的距离不小于150mm。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的桩基础采用至少两组桩墙，桩墙的宽度相比桩体更大，提高了基础的竖向承载力及抗水平力的能力，整体性好，针对软土场地；
(2)本发明中的桩墙是直接开挖沟槽，安装桩墙钢筋笼，浇筑混凝土成型，其施工过程简单，安全性高，经济性好，施工效率高，具有广泛的使用前景；
(3)本发明中的桩墙钢筋笼包括多个圆形钢筋笼，每个圆形钢筋笼的中部设有钢筋骨架，多个圆形钢筋笼之间通过横向钢筋和纵向钢筋连位一体，既方便混凝土的浇筑，又能增加桩基的强度和稳定性。
附图说明
图1是本发明中桩墙基础结构的平面图；
图2是图1中A-A剖面图；
图3是图2中B-B剖面图；
图4是图3中C-C剖面图；
图5是本发明中钢筋骨架的结构示意图；
图6是本发明中圆形桩钢筋笼示意图；
图7是图6中D-D剖面图；
图8是本发明施工过程中导墙平面示意图；
图9是图8中E-E剖面图；
图10是本发明施工过程中桩墙分三次开挖顺序示意图；
图11是图10中E-E剖面图。
图中：1-承台；2-桩墙；3-立柱；4-钢筋骨架；400-骨架纵向钢筋；401-骨架支撑钢筋；5-圆形桩钢筋笼；500-竖向主筋，501-水平加强筋，502-螺旋筋，6-钢筋笼外框架；7-导墙；8-混凝土；9-泥浆；10-泥浆排放口；11-混凝土导管，12—桩墙钢筋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图1至图11均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例中提供的一种适用于软土场地的桩墙基础结构，如图1至图7所示，所述基础结构包括承台1、置于承台1下方的至少两组桩墙基础2和置于承台1顶部的立柱3，所述立柱3、承台1与桩墙2连为一体；每组桩墙基础2是直接在地基开槽放置桩墙钢筋笼后浇筑混凝土形成的桩墙结构。所述桩墙钢筋笼包括钢筋笼外框架6和置于钢筋笼外框架6内的多个圆形桩钢筋笼5，所述桩墙基础2的横截面为矩形，宽度可为3m～6m，厚度为0.6～1.2m；所述圆形桩钢筋笼5的直径比桩墙基础2厚度小于100mm；所述桩墙基础2底部应嵌入岩石不小于3倍桩墙基础2的厚度，且不小于3m。
实施例中提供的一种适用于软土场地的桩墙基础结构，如图4所示，所述钢筋笼外框架6是由竖向钢筋和水平钢筋焊接组成的框架结构，所述钢筋笼外框架6是由竖向筋与水平筋交叉焊接组成的方形钢筋网，置于圆形桩钢筋笼5四周，钢筋笼外框架6的竖向筋与水平筋间距为200～400mm，直径不小于14mm。所述圆形桩钢筋笼5数量为2～5个，等距设置在钢筋笼外框架6，并与钢筋笼外框架6焊接为一体，在每个圆形桩钢筋笼5内设置有钢筋骨架4，钢筋骨架4焊接在圆形桩钢筋笼5内；如图5所示，所述钢筋骨架4包括两平行的骨架纵向钢筋400和置于两骨架纵向钢筋400之间的骨架支撑钢筋401，所述骨架支撑钢筋401弯折呈60度角的等腰梯形，并与两骨架纵向钢筋400焊接为一体；所述钢筋骨架4的长度与圆形桩钢筋笼5的长度一致，并与圆形桩钢筋笼5焊接为一个整体。如图6和图7所示，所述圆形桩钢筋笼5包括竖向主筋500、水平加强筋501和螺旋筋502，钢筋交点处焊接连接。
下面结合具体实施例对本发明进一步说明书，实施例针对我国西南沿海某大型冶金料场料棚网架基础进行了应用。该施工项目的场地地层从上至下为：粘性素填土、碎石素填土、吹填淤泥、吹填粉细砂、粉细砂、淤泥质黏土、含碎石黏性土、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩。需要对地基处理后，施工料棚，并堆在矿石粉料，其料棚长度840m，跨度96m，最大高度45m。顶棚采用网架结构，彩钢瓦屋面。料棚内堆载矿石料粉，梯形堆料，设计最大高度14m。矿料重度为23～28kN/m3，自然休止角为36°～41°。
由于场地存在较厚的软土，侧向约束小，棚基础在网架及堆料的水平荷载作用下将产生较大的水平位移，计算难易满足规范要求，采用现有普通的桩基无法满足承重要求，在试验过程中出现了水平位移过大，预埋点严重偏离设计位置，导致上部结构无法安装的问题，为了控制该区域的基础水平位移，使水平承载能力达到要求，本申请的发明人采用本申请中的桩墙基础结构，具体设计、施工、检测技术要求如下：
(1)根据地质条件和结构受力的大小，分析计算桩墙基础的间距为4.5m，桩墙基础尺寸为5×0.8m，相邻柱之间桩墙为5×0.6m；采用条形承台，厚度1.2m；设计竖向承载力10000kN，水平承载力2800kN；桩墙混凝土设计强度等级均为C40，混凝土浇筑时充盈系数大于1；桩墙竖向主筋保护层厚度为50mm。施工应确保桩端完全穿过软弱层且嵌入完整支承岩，以桩端进入中风化粉砂岩深度不小于3米。
(2)根据设计图纸，制作桩墙钢筋；桩墙基础中钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25，且钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3；
(3)进行测量放线，定位出每组桩墙基础的位置，并在地面上用白灰标出桩基基础施工槽和导墙沟槽的位置。
(4)开挖导墙沟槽，施工导墙；所述导墙采用钢筋混凝土结构或者钢结构，每侧导墙的内侧边缘与桩墙基础外侧边缘的距离大于25～50mm；导墙在地面设置0.8～1.0m的工作宽度，其插入地下的深度应根据场地条件确定，可为1.5～3m。并配制泥浆，在导墙的槽内灌入泥浆，在桩墙施工期间，保持泥浆高度泥浆高度高于导墙底部1m以上。
(5)桩机就位，分段开挖至及设计宽度和深度；桩墙基础施工槽分三段成槽，具体如10所示，先施工两侧后施工中间，开挖时始终保持泥浆高度高于导墙底部1m以上。
(6)第一次泥浆置换，准备起吊放入桩墙钢筋笼，桩墙钢筋笼整体放入桩墙基础施工槽内，且桩墙钢筋笼包括与桩墙基础施工槽相匹配的钢筋笼外框架和置于钢筋笼外框架内的2～5个圆形桩钢筋笼。施工单位应确保桩墙钢筋笼在吊装和沉放过程中的整体性，桩墙基础的主筋与水平筋焊成钢筋笼骨架，钢筋笼应妥善放置，钢筋笼入孔全过程应垂直，防止产生弯曲变形，并设保护层垫块，遇阻时不得下放，应采取措施保证保护层的厚度及笼底标高在允许误差范围内。为确保保护层的厚度，桩墙两侧需设置保护铁，竖向间距4-5米。
(7)桩墙钢筋笼下放到位后，进行第二次泥浆置换，达到设计和规范要求后，下放混凝土导管，朝向桩墙基础施工槽内灌注混凝土，进行混凝土灌注时，泥浆从泥浆排放口排出，灌至设计标高，完成改组桩墙基础的施工。
(8)移机至下一组桩墙基础施工位重复步骤(2)至(5)完成所有的桩墙基础的施工；施工下一组桩墙基础时，相邻两组桩墙基础间距不小于三倍桩墙基础的厚度，且每组桩墙基础的长边平行于水平力方向。
(9)清理桩墙顶部，浇筑承台，每组桩墙基础的顶部均嵌入承台100～150mm，桩墙基础顶部的钢筋伸入承台，且伸入承台内的桩墙钢筋12向外倾斜5～8°；承台施工完成后，在承台上部施工立柱，承台和立柱的施工方式与现有桩基承台和立柱的施工过程相同，在施工承台时，其桩墙基础边缘与承台外缘的距离不小于150mm。
实施例中的桩墙基础施工时应在相应的位置留设钢筋应力计、测斜管等测试元件。并配合监测单位采取必要的措施保护各种测试元件，确保其成活率。
实施例中的桩墙基础施工完成后，采用超声波检测墙身混凝土质量、数量为全部桩墙的20％；采用钻孔取芯法检测墙身混凝土质量和强度，检测数量不应少于总桩数的10％，且不应少于10根；并水平承载力静载试验3点。经检测均达到Ⅱ类及以上，符合设计要求，其中Ⅰ类桩墙达到90％以上；水平承载力符合设计要求。
以上所述，只是本发明的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种适用于软土场地的桩墙基础结构，其特征在于：所述基础结构包括承台(1)、置于承台(1)下方的至少两组桩墙基础(2)和置于承台(1)顶部的立柱(3)，所述立柱(3)、承台(1)与桩墙(2)连为一体；每组桩墙基础(2)是直接在地基开槽放置桩墙钢筋笼后浇筑混凝土形成的桩墙结构，所述桩墙钢筋笼包括钢筋笼外框架(6)和置于钢筋笼外框架(6)内的多个圆形桩钢筋笼(5)，所述钢筋笼外框架(6)是由竖向钢筋和水平钢筋焊接组成的框架结构，多个圆形桩钢筋笼(5)分散设置在钢筋笼外框架(6)内，并与钢筋笼外框架(6)焊接为一体，在每个圆形桩钢筋笼(5)内设置有钢筋骨架(4)，钢筋骨架(4)焊接在圆形桩钢筋笼(5)内。
2.根据权利要求1所述的一种适用于软土场地的桩墙基础结构，其特征在于：所述钢筋骨架(4)包括两平行的骨架纵向钢筋(400)和置于两骨架纵向钢筋(400)之间的骨架支撑钢筋(401)，所述骨架支撑钢筋(401)弯折呈梯形，并与两骨架纵向钢筋(400)焊接为一体；所述钢筋骨架(4)的长度与圆形桩钢筋笼(5)的长度一致，并与圆形桩钢筋笼(5)焊接为一个整体。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于软土场地的桩墙基础结构，其特征在于：所述圆形桩钢筋笼(5)包括竖向主筋(500)、水平加强筋(501)和螺旋筋(502)，钢筋交点处焊接连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种适用于软土场地的桩墙基础结构，其特征在于：所述钢筋笼外框架(6)是由竖向筋与水平筋交叉焊接组成的方形钢筋网，置于圆形桩钢筋笼(5)四周，钢筋笼外框架(6)的竖向筋与水平筋间距为200～400mm，直径不小于14mm；所述圆形桩钢筋笼(5)数量为2～5个，等距设置在钢筋笼外框架(6)。
5.根据权利要求1或2所述的一种适用于软土场地的桩墙基础结构，其特征在于：所述桩墙基础(2)的横截面为矩形，宽度可为3m～6m，厚度为0.6～1.2m；所述圆形桩钢筋笼(5)的直径比桩墙基础(2)厚度小于100mm；所述桩墙基础(2)底部应嵌入岩石不小于3倍桩墙基础(2)的厚度，且不小于3m。
6.根据权利要求2所述的一种适用于软土场地的桩墙基础结构，其特征在于：所述骨架支撑钢筋(401)弯折呈60°角的等腰梯形。
7.一种权利要求1至6中任意一项所述的适用于软土场地的桩墙基础结构的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)首先进行测量放线，定位出每组桩墙基础的位置，并在地面上用白灰标出桩墙基础施工槽和导墙的位置；
(2)开挖导墙沟槽，施工导墙，并配制泥浆，在导墙沟槽内灌入泥浆，在桩墙施工期间，保持泥浆高度高于导墙底部1m以上；
(3)桩机就位，在导墙沟槽内分段开挖桩墙基础施工槽至设计宽度和深度；
(4)第一次泥浆置换，准备起吊放入桩墙钢筋笼，桩墙钢筋笼整体放入桩墙基础施工槽内，且桩墙钢筋笼包括与桩墙基础施工槽相匹配的钢筋笼外框架和置于钢筋笼外框架内的2～5个圆形桩钢筋笼；
(5)桩墙钢筋笼下放到位后，进行第二次泥浆置换，达到设计和规范要求后，下放混凝土导管，朝向桩墙基础施工槽内灌注混凝土，进行混凝土灌注时，泥浆从泥浆排放口排出，灌至设计标高，完成改组桩墙基础的施工；
(6)移机至下一组桩墙基础施工位重复步骤(2)至(5)完成所有的桩墙基础的施工；
(7)施工承台，每组桩墙基础的顶部均嵌入承台100～150mm，桩墙基础顶部的钢筋伸入承台，且伸入承台内的桩墙钢筋向外倾斜5～8°；承台施工完成后，在承台上部施工立柱。
8.根据权利要求7所述的一种适用于软土场地的桩墙基础结构的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：所述步骤(2)中导墙采用钢筋混凝土结构或者钢结构，每侧导墙的内边缘与桩墙基础外边缘的距离大于25～50mm；导墙在地面设置0.8～1.0m的工作宽度，其插入地下的深度为1.5～3m。
9.根据权利要求7所述的一种适用于软土场地的桩墙基础结构的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：所述步骤(3)中桩墙基础施工槽分两段或三段成槽，分三段成槽时，先施工两侧后施工中间，开挖时始终保持泥浆高度高于导墙底部1m以上。
10.根据权利要求7所述的一种适用于软土场地的桩墙基础结构的施工方法，其特征在于：所述步骤(6)中施工下一组桩墙基础时，相邻两组桩墙基础间距不小于三倍桩墙基础的厚度，且每组桩墙基础的长边平行于水平力方向；所述步骤(7)中施工承台时，其桩墙基础边缘与承台外缘的距离不小于150mm。
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| CN117684548B (zh) * | 2024-02-01 | 2024-04-16 | 中国建筑第六工程局有限公司 | 一种ct卡槽永临结合装配式地连墙连接方法 |
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