CN117926797A - 一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，包括预制板桩结构，预制板桩结构包括一号板桩、二号板桩、三号板桩、四号板桩、七号板桩和八号板桩，多组预制板桩结构通过榫卯连接组合的结构外部设置有天然地基土体，利用多组预制板桩结构合围成的单元内部土体作为天然地基土体的单元增强体，沉入地基形成具有对土体围挡约束作用的复合地基，沉桩过程采用锤击或静压沉桩，随着多组预制板桩结构的不断沉入，天然地基土体和单元内部土体会受到挤密而密实，多组预制板桩结构合围形成的每个单元内部土体作为约束结构，可以约束板桩内部的侧限土体防止侧向变形，进一步减小侧限单元结构内部土体的竖向沉降。

Description

一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基及施工方法。

背景技术

预制混凝土板桩复合地基是一种常用的地基处理方式，其施工方法是将预制混凝土板桩打入地下，通过板桩的插入和压实作用，提高地基的承载力和稳定性，这种地基处理方式适用于各种类型的土壤和地质条件，特别是一些软弱地基和不良地质情况，预制混凝土板桩的制作材料通常是混凝土和钢材，其形状和尺寸根据具体需求和地质条件进行设计，在施工过程中，通常采用静压、振动或锤击等方式将预制混凝土板桩打入地下。

存在以下问题：建筑行业中复合地基通常在筏形基础、承台范围内按一定间距均匀布置圆形或方形增强体，因增强体需要在一定间距下进行布置，严重影响了地基的加固效果，因截面有限的增强体间隔设置而对桩间土侧向约束不强，未能约束桩间土而因竖向压缩而产生的侧向变形，进而降低了桩间土的强度发挥，同时复合地基在上部荷载作用下往往因间隔布设的增强体未根据荷载分布，从而增加了基础差异沉降的风险或安全隐患。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，包括预制板桩结构，所述预制板桩结构包括一号板桩、二号板桩、三号板桩、四号板桩、五号板桩、六号板桩、七号板桩和八号板桩，多组预制板桩结构通过榫卯连接组合的结构外部设置有天然地基土体，多组预制板桩结构通过榫卯连接组合的结构内部设置有单元内部土体，多组一号板桩和二号板桩首尾连接组成围合结构，三号板桩、五号板桩和七号板桩交叉连接组成一号格栅结构，四号板桩和两组八号板桩交叉连接组成二号格栅结构，三号板桩、五号板桩和七号板桩交叉连接组成一号挡土结构，三号板桩、六号板桩和七号板桩交叉连接组成二号挡土结构。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述一号板桩、二号板桩、三号板桩、四号板桩、五号板桩、六号板桩、七号板桩和八号板桩底部均固定连接有桩尖；通过设置桩尖，方便板桩快速沉桩。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述一号板桩、二号板桩和六号板桩内壁一端均开设有上下贯穿的第一卡槽，所述一号板桩、二号板桩、三号板桩和七号板桩外壁一端均固定连接有第一凸楞，所述第一凸楞外壁和第一卡槽内壁楔接；通过设置第一凸楞和第一卡槽之间的连接结构，方便将多组板桩固定在一起。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述四号板桩、五号板桩、六号板桩和八号板桩外壁一端均固定连接有第二凸楞，所述三号板桩外壁另一端固定连接有第二凸楞，所述四号板桩、五号板桩、七号板桩和八号板桩内壁一端均开设有上下贯穿有第二卡槽，所述第二凸楞外壁和第二卡槽内壁楔接；通过设置第二凸楞和第二卡槽之间的连接结构，方便将多组板桩固定在一起。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述四号板桩和五号板桩的内壁另一端均开设有上下贯穿的注浆凹槽，所述四号板桩中的注浆凹槽内壁尺寸大小与第二凸楞外壁尺寸大小相同，所述五号板桩中的注浆凹槽内壁尺寸大小与第一凸楞外壁尺寸大小相同；通过设置两种不同尺寸的注浆凹槽，可以让注浆凹槽更加方便预留，从而降低施工人员的工作负担。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述一号板桩、二号板桩、三号板桩、四号板桩、五号板桩、六号板桩、七号板桩和八号板桩均由钢筋混凝土预制而成且钢筋混凝土强度等级设置成C60；利用钢筋混凝土制成的板桩，可以提高预制板桩结构的稳定性。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述一号板桩、二号板桩、三号板桩、四号板桩、五号板桩、六号板桩、七号板桩和八号板桩均设置成空心板桩，所述一号板桩、二号板桩、三号板桩、四号板桩、五号板桩、六号板桩、七号板桩和八号板桩的宽度与厚度的比值等于5；通过将板桩设置成空心，方便筋笼的架设。

作为上述技术方案的进一步描述：

一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基施工方法，根据施工场地的地基强度、土体物理性能参数，计算确定预制板桩结构的位置、布置方式、长度及宽度、约束单元以及预制板桩结构的截面尺寸及筋笼配置，筋笼制作采用全部为钢筋或钢筋与复合筋材混合搭配绑扎成型，其内部的竖向钢筋可采用预应力筋或非预应力筋会混合配筋成型，同时预制板桩结构在前模板制作过程中需要预留注浆管的安装凹槽，然后浇筑预制板桩结构，板桩下沉过程中或形成约束单元后，按设计要求利用绑扎注浆管并进行注浆，预制板桩结构达到设计要求的强度后，将预制板桩结构吊放至平整后的现场，采用锤击或静压的方式依次进行预制板桩结构的沉桩工序。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)利用多组预制板桩结构合围成的单元内部土体作为天然地基土体的单元增强体，沉入地基形成具有对土体围挡约束作用的复合地基。

(2)沉桩过程采用锤击或静压沉桩，随着多组预制板桩结构的不断沉入，天然地基土体和单元内部土体会受到挤密而密实，使增强体和复合地基承载力提升，并减少沉降。

(3)多组预制板桩结构合围形成的每个单元内部土体作为约束结构，可以约束板桩内部的侧限土体防止侧向变形，进一步减小侧限单元结构内部土体的竖向沉降。

(4)单元内部土体的截面较单桩大，侧向刚度增加，抵抗周边环境变化能力和抗震性能增强。

附图说明

图1为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基的俯视结构图；

图2为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中一号板桩的俯视图；

图3为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中一号板桩的侧视图；

图4为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中二号板桩的俯视图；

图5为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中三号板桩的俯视图；

图6为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中四号板桩的俯视图；

图7为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中五号板桩的俯视图；

图8为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中六号板桩的俯视图；

图9为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中七号板桩的俯视图；

图10为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中八号板桩的俯视图；

图11为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中围合结构的俯视图；

图12为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中一号格栅结构的俯视图；

图13为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中二号格栅结构的俯视图；

图14为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中一号挡土结构的俯视图；

图15为本发明提出的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基中二号挡土结构的俯视图。

图中各附图标注与部件名称之间的对应关系如下：

1、预制板桩结构；2、天然地基土体；3、单元内部土体；4、一号板桩；5、桩尖；6、第一卡槽；7、第一凸楞；8、注浆凹槽；9、二号板桩；10、三号板桩；11、四号板桩；12、五号板桩；13、六号板桩；14、七号板桩；15、八号板桩；16、围合结构；17、一号格栅结构；18、二号格栅结构；19、一号挡土结构；20、二号挡土结构；21、第二凸楞；22、第二卡槽。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。本发明提供了以下实施例。

参照图1-15，本发明提供的一种实施例：一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，包括预制板桩结构1，预制板桩结构1可根据上部结构墙柱分布特征进行组合分格并形成多个具有侧限约束作用的限沉单元，限沉单元与上部敷设的褥垫层形成复合地基，预制板桩结构1内设置有筋笼，筋笼中竖向配筋可为预应力筋或部分预应力筋及复合筋混合配筋，分布筋可为钢筋或混合复合筋组成，采用钢筋即可起到抗弯的作用，也能大幅提升预制板桩结构1的抗压性，而复合筋则主要起到抗弯的作用，在预制板桩结构1沉入天然地基后，后续钢筋的承压作用极其微弱，实际是浪费了钢筋，采用钢筋和复合筋材搭配使用，既保证了抗弯性能，又可节约钢材用量，预制板桩结构1设置于竖向承重墙体、柱布置位置的筏板或承台正下方地基土体内。

预制板桩结构1包括一号板桩4、二号板桩9、三号板桩10、四号板桩11、五号板桩12、六号板桩13、七号板桩14和八号板桩15，每组预制板桩结构1可根据地基处理深度需要单节预制或多节预制，多节预制时相邻板桩在竖向连接位置应相错不少于500mm，每组预制板桩结构1可根据地基处理地质条件和上部墙柱分布及其荷载大小设置不同长度和组合形式，每组预制板桩结构1可根据地基处理地质条件在板桩内外层预留可绑扎注浆管的凹槽，凹槽的深宽不宜小于50mm，一号板桩4、二号板桩9、三号板桩10、四号板桩11、五号板桩12、六号板桩13、七号板桩14和八号板桩15竖向可采用焊接或机械连接，多组预制板桩结构1通过榫卯连接组合的结构外部设置有天然地基土体2，多组预制板桩结构1通过榫卯连接组合的结构内部设置有单元内部土体3。

多组一号板桩4和二号板桩9首尾连接组成围合结构16，三号板桩10、五号板桩12和七号板桩14交叉连接组成一号格栅结构17，四号板桩11和两组八号板桩15交叉连接组成二号格栅结构18，三号板桩10、五号板桩12和七号板桩14交叉连接组成一号挡土结构19，三号板桩10、六号板桩13和七号板桩14交叉连接组成二号挡土结构20。

一号板桩4、二号板桩9、三号板桩10、四号板桩11、五号板桩12、六号板桩13、七号板桩14和八号板桩15底部均固定连接有桩尖5，一号板桩4、二号板桩9和六号板桩13内壁一端均开设有上下贯穿的第一卡槽6，一号板桩4、二号板桩9、三号板桩10和七号板桩14外壁一端均固定连接有第一凸楞7，第一凸楞7外壁和第一卡槽6内壁楔接，四号板桩11、五号板桩12、六号板桩13和八号板桩15外壁一端均固定连接有第二凸楞21，三号板桩10外壁另一端固定连接有第二凸楞21，四号板桩11、五号板桩12、七号板桩14和八号板桩15内壁一端均开设有上下贯穿有第二卡槽22，第二凸楞21外壁和第二卡槽22内壁楔接，四号板桩11和五号板桩12的内壁另一端均开设有上下贯穿的注浆凹槽8，四号板桩11中的注浆凹槽8内壁尺寸大小与第二凸楞21外壁尺寸大小相同，五号板桩12中的注浆凹槽8内壁尺寸大小与第一凸楞7外壁尺寸大小相同，第一凸楞7与第二凸楞21的形状和尺寸均不相同，从而适用于多种楔接环境，通过设置两种不同尺寸的注浆凹槽8，可以让注浆凹槽8更加方便预留，从而降低施工人员的工作负担。

一号板桩4、二号板桩9、三号板桩10、四号板桩11、五号板桩12、六号板桩13、七号板桩14和八号板桩15均由钢筋混凝土预制而成且钢筋混凝土强度等级设置成C60，混凝土可采用普通混凝土或玄武岩纤维混凝土，玄武岩纤维混凝土可提高预制板桩的承载力延性，一号板桩4、二号板桩9、三号板桩10、四号板桩11、五号板桩12、六号板桩13、七号板桩14和八号板桩15均设置成空心板桩，一号板桩4、二号板桩9、三号板桩10、四号板桩11、五号板桩12、六号板桩13、七号板桩14和八号板桩15的宽度与厚度的比值等于5，利用预制板桩结构1制作时预留的安装注浆管的注浆凹槽8，随沉桩过程逐节绑扎固定注浆管，并在沉桩完成后根据需要压力注入水泥浆或流态固化土。

以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (8)

1.一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，包括预制板桩结构(1)，其特征在于：所述预制板桩结构(1)包括一号板桩(4)、二号板桩(9)、三号板桩(10)、四号板桩(11)、五号板桩(12)、六号板桩(13)、七号板桩(14)和八号板桩(15)，多组预制板桩结构(1)通过榫卯连接组合的结构外部设置有天然地基土体(2)，多组预制板桩结构(1)通过榫卯连接组合的结构内部设置有单元内部土体(3)，多组一号板桩(4)和二号板桩(9)首尾连接组成围合结构(16)，三号板桩(10)、五号板桩(12)和七号板桩(14)交叉连接组成一号格栅结构(17)，四号板桩(11)和两组八号板桩(15)交叉连接组成二号格栅结构(18)，三号板桩(10)、五号板桩(12)和七号板桩(14)交叉连接组成一号挡土结构(19)，三号板桩(10)、六号板桩(13)和七号板桩(14)交叉连接组成二号挡土结构(20)。

2.根据权利要求1所述的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，其特征在于：所述一号板桩(4)、二号板桩(9)、三号板桩(10)、四号板桩(11)、五号板桩(12)、六号板桩(13)、七号板桩(14)和八号板桩(15)底部均固定连接有桩尖(5)。

3.根据权利要求1所述的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，其特征在于：所述一号板桩(4)、二号板桩(9)和六号板桩(13)内壁一端均开设有上下贯穿的第一卡槽(6)，所述一号板桩(4)、二号板桩(9)、三号板桩(10)和七号板桩(14)外壁一端均固定连接有第一凸楞(7)，所述第一凸楞(7)外壁和第一卡槽(6)内壁楔接。

4.根据权利要求1所述的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，其特征在于：所述四号板桩(11)、五号板桩(12)、六号板桩(13)和八号板桩(15)外壁一端均固定连接有第二凸楞(21)，所述三号板桩(10)外壁另一端固定连接有第二凸楞(21)，所述四号板桩(11)、五号板桩(12)、七号板桩(14)和八号板桩(15)内壁一端均开设有上下贯穿有第二卡槽(22)，所述第二凸楞(21)外壁和第二卡槽(22)内壁楔接。

5.根据权利要求1所述的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，其特征在于：所述四号板桩(11)和五号板桩(12)的内壁另一端均开设有上下贯穿的注浆凹槽(8)，所述四号板桩(11)中的注浆凹槽(8)内壁尺寸大小与第二凸楞(21)外壁尺寸大小相同，所述五号板桩(12)中的注浆凹槽(8)内壁尺寸大小与第一凸楞(7)外壁尺寸大小相同。

6.根据权利要求1所述的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，其特征在于：所述一号板桩(4)、二号板桩(9)、三号板桩(10)、四号板桩(11)、五号板桩(12)、六号板桩(13)、七号板桩(14)和八号板桩(15)均由钢筋混凝土预制而成且钢筋混凝土强度等级设置成C60。

7.根据权利要求1所述的一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基，其特征在于：所述一号板桩(4)、二号板桩(9)、三号板桩(10)、四号板桩(11)、五号板桩(12)、六号板桩(13)、七号板桩(14)和八号板桩(15)均设置成空心板桩，所述一号板桩(4)、二号板桩(9)、三号板桩(10)、四号板桩(11)、五号板桩(12)、六号板桩(13)、七号板桩(14)和八号板桩(15)的宽度与厚度的比值等于5。

8.一种刚度适应型预制混凝土板桩复合地基施工方法，其特征在于：根据施工场地的地基强度、土体物理性能参数，计算确定预制板桩结构(1)的位置、布置方式、长度及宽度、约束单元以及预制板桩结构(1)的截面尺寸及筋笼配置，筋笼制作采用全部为钢筋或钢筋与复合筋材混合搭配绑扎成型，其内部的竖向钢筋可采用预应力筋或非预应力筋混合配筋成型，同时预制板桩结构(1)在前模板制作过程中需要预留注浆管的安装凹槽，然后浇筑预制板桩结构(1)，板桩下沉过程中或形成约束单元后，按设计要求利用绑扎注浆管并进行注浆，预制板桩结构(1)达到设计要求的强度后，将预制板桩结构(1)吊放至平整后的现场，采用锤击或静压的方式依次进行预制板桩结构(1)的沉桩工序。