CN205917713U - 一种桁架式钢管注浆桩基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桩基础工程技术领域，尤其是涉及一种桁架式钢管注浆桩基础。本实用新型包括一个及一个以上的单元桩基，每个单元桩基由四根立于岩土体中的铅垂桩组成，每根铅垂桩分别位于水平横截面为正方形的四个角上，沿正方形边的相邻铅垂桩之间以两斜桩相互连接，两斜桩呈X状，两斜桩相交但其轴心线不相交；四根铅垂桩的顶部布置正方形的连接梁，铅垂桩、斜桩和连接梁相互连接构成桁架式结构；斜桩不与铅垂桩垂直，而是成锐角或钝角。本实用新型可以增强桩基间整体刚度，提高桩基竖向承载能力和水平抗剪能力，减少基础不均匀沉降，与常规直桩桩基础形式相比，具有施工周期短、工程造价低、施工方便的优点。

Description

一种桁架式钢管注浆桩基础

技术领域

本实用新型涉及桩基础工程技术领域，尤其是涉及一种桁架式钢管注浆桩基础。

背景技术

建筑工程中基础按设置深度可分为深基础和浅基础，深基础包括桩基础、沉井基础、地下连续墙等，浅基础包括条形基础、箱形基础、筏形基础等。在深基础中，由于桩基能根据地层情况、荷载情况可以选择不同的桩型和施工方法，随着经济和基本建设的发展，桩基础也成为各种基础类型中尤其是上部荷载较大时采用最多的形式之一，桩基工程在工业与民用建筑、桥梁、港口、市政、公路、铁路、城市地铁、地质灾害防治等领域使用越来越广泛，在大型建筑中基础的费用有时可达土建总造价的25％～35％，因此，合理选择桩型并进行桩基优化，对保证工程安全、经济、高效具有重要意义。

桩基从7000多年的木桩和石桩，发展到现在的混凝土桩和钢筋混凝土桩，尤其是近三十年来，桩基工程在桩基材料、桩工机械、施工工法、桩基检测等方面都取得了巨大的成就，桩基的机械化、自动化、信息化程度不断提高，新的桩型、新的工法也不断涌现。

桩基的分类可按桩基的直径、桩长、桩的受力情况、动力方式、桩身材料、成桩方法、成孔设备等进行分类。按桩直径分类可分为微型桩、小直径桩、大直径桩、超大直径桩；按桩长分类可分为短桩、长桩、超长桩；按桩的受力情况可分为抗压桩、抗拔桩、抗横向推力桩；按施工动力可分为人工挖孔桩、机械成孔桩；按桩基材料可分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、钢管桩等；按施工方法可分为预制桩和灌注桩，其中灌注桩包括采用各种方法在施工现场进行成孔，然后进行混凝土灌注成桩。按成桩方法可以分成非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三类，其中非挤土桩主要包括干作业法钻孔灌注桩、干作业法人工挖孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩、套管护壁法钻孔灌注桩等；部分挤土桩主要包括长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入或静压预制桩、打入或静压式敞口钢管桩、预应力混凝土空心桩、H型钢桩等；挤土桩主要包括沉管灌注桩、沉管夯扩灌注桩、打入或静压预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩等。

目前常用的桩基类型主要有钻孔灌注桩、长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩、打入或静压预制桩、挤扩支盘桩、钢管桩等；还有多用于地基处理的，如高压旋喷桩、深层搅拌桩、粉喷桩等。在工程建设中，桩基设计成直桩，桩基承受上部建筑荷载的形式主要有两种，一种是单桩单柱承受上部建筑荷载，另一种形式是将桩基和承台连接在一起承受上部荷载，但这种基础形式存在以下不足：

(1)目前的常规直桩桩基础，桩基之间是相互独立的个体，桩基下部无法连接成一个整体，使得桩基间整体刚度小，在上部竖向荷载作用下易使桩基受力不均，在水平荷载下桩基易发生剪切破坏、当桩基持力层为软土时在竖向荷载下桩基易发生刺入破坏，造成基础不均匀沉降或导致基础破坏造成上部建筑结构开裂、倾斜或使得上部建筑结构发生破坏。

(2)桩基的承载力由侧摩阻力和端承力组成，当桩基持力层位于土层时桩基的承载力以侧摩阻力为主，端承力所占比例小，要提高桩基承载力只有加大桩径或增加桩长，这样使得桩基混凝土方量增加。由于桩基之间都是相互孤立的个体，在相同地层下，要提高桩基单桩刚度和桩基的稳定性、提高桩基竖向和水平荷载承载能力，只有加大桩径或增加桩长，这样会造成工程造价增加、工期延长。

(3)普通钢管桩打入地下后由于目前防腐技术的局限，钢管桩容易受到地下水、土壤的腐蚀，缩短桩基基础的使用寿命，从而使上部建筑安全受到影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种桁架式钢管注浆桩基础，这种桁架式钢管注浆桩基础通过桩基与桩基、桩基与连接梁连接成一个稳定的整体结构，可以增强桩基间整体刚度，提高桩基竖向承载能力和水平抗剪能力，减少基础不均匀沉降，与常规直桩桩基础形式相比，具有施工周期短、工程造价低、施工方便的优点。

本实用新型的技术方案：

一种桁架式钢管注浆桩基础，包括一个及一个以上的单元桩基，每个单元桩基由四根立于岩土体中的铅垂桩(直桩)组成，每根铅垂桩分别位于水平横截面为正方形的四个角上，沿正方形边的相邻铅垂桩之间以两斜桩相互连接，两斜桩呈X状，两斜桩相交但其轴心线不相交；四根铅垂桩的顶部布置正方形的连接梁，铅垂桩、斜桩和连接梁相互连接构成桁架式结构；斜桩不与铅垂桩垂直，而是成锐角或钝角。

所述的铅垂桩直径为0.1米～1.5米，长度2.0米～50米。

所述的斜桩的直径0.1米—1.5米，长度2.0米—50米。

所述的铅垂桩和斜桩由钢管、钢管中的水泥浆和钢管外的混凝土构成，钢管直径为2厘米～80厘米，长度2.3米～50.3米。

所述的连接梁由钢筋和混凝土组成，连接梁的横截面为长方形，其宽度为0.2米～1.6米，高度为0.2米～1.8米，连接梁钢筋中主筋直径10～32毫米，主筋层数1层～6层，主筋每层根数1根～16根，连接梁混凝土标号C25～C45。

单元桩基中沿水平横截面的正方形边的相邻两铅垂桩的中心距为1米—8米。

本实用新型具有以下有益的效果:

(1)桩基与桩基间连接且在桩顶通过连接梁连接后形成桁架式结构，抗水平荷载能力提高，整体刚度大，在水平荷载下桩基不容易发生剪切破坏，对基础稳定有利。桁架结构可以充分节约材料，减轻结构重量。

(2)桁架式桩基连接成一个整体，在上部竖向荷载作用下桩基受力均匀、可减小基础不均匀沉降，有利于上部结构的安全和稳定。

(3)斜桩交叉连接，和相互作用除产生一部分侧摩阻力外，斜桩竖向和岩土体接触面积成倍增加，因此端承力也增加，斜桩增加的端承力和直桩一起共同承担上部荷载作用，同时可避免桩基发生刺入破坏。

(4)采用钢管注浆桩，由于钢管被水泥浆包裹，可防止钢管受到地下水和土壤的腐蚀、延长钢管桩使用寿命；由于浆液的充填、挤密作用，使桩周围土体被挤密，土体强度大幅度提高，同时桩端土体受挤压，桩基的侧摩阻力和端承力都得到提高。

(5)桁架式钢管注浆桩基础的整体稳定性好、刚度好、承载能力强，和常规直桩设计相比，在相同地层下，可以提高桩基刚度、桩基稳定性，提高桩基竖向和水平荷载承载能力，在不加大桩径或增加桩长的情况下，可缩短工期、减少工程造价，同时桩基布置灵活、施工方便。

附图说明

图1是本实用新型实施例中桁架式钢管注浆桩基础的直桩、斜桩和连接梁布置示意图(俯视)。

图2是图1中沿A—A或B—B剖面的直桩、斜桩和连接梁布置示意图。

图中：1.直桩(铅垂桩)，2.斜桩，3.连接梁，4.岩土体。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型作进一步详细说明：

实施例：

如图1、图2所示为一种桁架式钢管注浆桩基础，包括立于岩土体4内的直桩1，和直桩1连接在一起的斜桩2，直桩1的顶部布置连接梁3，它们相互连接形成一个呈整体结构的地下桁架式桩基础。本实施例的桁架式桩基础由四个单元桩基构成；每个单元桩基由4根直桩1组成，每根直桩1分别位于水平横截面为正方形的四个角上，沿正方形边的相邻直桩1之间以呈X状斜桩2相互连接(两斜桩2相交但其轴心线不相交)，4根直桩1的顶部布置正方形的连接梁3，它们相互连接构成桁架式结构；斜桩2不与直桩1垂直，而是成锐角或钝角。

直桩1由钢管、钢管中的水泥浆和钢管外的混凝土构成，直桩1的直径为0.3米，长度12.0米；钢管直径6厘米，长度12.3米。

斜桩2由钢管、钢管中的水泥浆和钢管外的混凝土构成，斜桩2的直径为0.3米，长度12.9米；钢管直径4厘米，长度10.08米。

连接梁3由钢筋和混凝土构成，连接梁3的横截面为长方形，长度0.6米、高度为0.5米，连接梁3的钢筋由主筋组成，主筋直径16毫米，主筋层数3层，主筋每层根数6根；混凝土标号C30，使用商品混凝土。

单元桩基中沿水平横截面的正方形边的相邻两直桩1的中心距为5米。

本实施例中工程所处位置岩土体4地层情况从地面起自上往下为：杂填土，厚度1.2米；粘土，厚度6米；粉质粘土，厚度3米；粉砂层，厚度2.8米；中砂，厚度15米；桩基持力层位于中砂层。

一种桁架式钢管注浆桩基础的施工方法，包括如下步骤:

步骤一，桩基定位，做好成孔前的准备工作；根据设计图纸进行施工放样，定出各个直桩1和斜桩2的位置，根据设计图纸进行施工放样，用全站仪等测量仪器放出施工轴线，放样定出各个直桩1和斜桩2的位置并在施工桩样图上标示，计算斜桩的开孔角度；将测量放样的直桩1中心在地面上打入钢筋作为标志；

步骤二，直桩孔成孔，由于直桩1和斜桩2的桩身段及持力层所处岩土层均为中砂，易坍塌，成孔采用泥浆护壁回转钻机成孔形式；选取一单元桩基位置，直桩1直径0.3米、全长12米，用直径0.3米泥浆护壁回转钻机钻头钻孔12米；成孔后检查孔底沉渣，对孔底沉渣用掏渣筒清理干净；

步骤三，浇灌直桩1混凝土，先在直桩孔正中放入一钢管，钢管直径6厘米，长度12.3米，钢管的下端布置注浆孔，注浆孔直径0.5厘米，注浆孔在钢管上沿轴向均匀并列布置10列，同一列中两相邻注浆孔的间距为6厘米，每列注浆孔数量为10—50个，注浆孔上从外往内塞上T形堵头(可用图钉代替T形堵头再在外面缭绕二层胶带固定)；在钢管与直桩孔壁之间填入常规比例混合的碎石和中粗砂，碎石的级配1厘米～3厘米；在钢管中注入水泥浆，水泥标号为52.5号普通硅酸盐水泥，水泥浆的重量比为：水:水泥＝0.4:0.6；第一次注浆采用静压注浆方式，注浆压力0.1Mpa～1.5Mpa，直至水泥浆漫出直桩孔口；

步骤四，斜桩孔成孔，根据斜桩2的方位定好开孔方向，斜桩孔与两端直桩1切入0.02米成孔，斜桩2的直径0.3米，长度为12.9米，确定钻机钻头直径0.3米，孔长为12.9米；斜桩孔成孔在浇灌直桩1混凝土3小时后、5天内进行；斜桩孔是沿单元桩基水平横截面的正方形边上 两直桩1顶部和底部切入0.02米钻出，钻成一斜桩孔后再钻另一斜桩孔，两斜桩孔呈X状，两呈X状斜桩孔相交但轴心线不相交；成孔后检查孔底沉渣，对孔底沉渣用泵吸反循环清孔将孔底沉渣清理干净；

步骤五，浇灌斜桩2混凝土，先在斜桩孔正中放入一钢管，钢管直径6厘米，长度13.2米，钢管的下端布置注浆孔，注浆孔直径0.5厘米，注浆孔在钢管上沿轴向均匀并列布置10列，同一列中两相邻注浆孔的间距为6厘米，每列注浆孔数量为10—50个，注浆孔上从外往内塞上T形堵头(可用图钉代替T形堵头再在外面缭绕二层胶带固定，注浆时水泥浆会将T形堵头或图钉冲开)；在钢管与斜桩孔壁之间填入常规比例混合的碎石和中粗砂，碎石的级配1厘米～3厘米；在钢管中注入水泥浆，水泥标号为52.5号普通硅酸盐水泥，水泥浆的重量比为：水:水泥＝0.4:0.6；第一次注浆采用静压注浆方式，注浆压力0.1Mpa～1.5Mpa，直至水泥浆漫出斜桩孔口；

步骤六，二次注浆，直桩1和斜桩2在第一次注浆后的2小时～5小时内，进行二次注浆，注浆压力0.5Mpa～3.0Mpa，注浆压力开始小，后期加大；

步骤七，连接梁3施工，破除桩顶部分混凝土露出直桩1和斜桩2顶部的注浆管0.5米；以四个直桩1(一个单元桩基)的中心连线构成正方形为基准进行连接梁3的测量放线，按连接梁3长方形横截面尺寸加上模板尺寸进行土体开挖，安放连接梁3的模板；绑扎钢筋，将连接梁钢筋和直桩1、斜桩2的桩顶露出的钢管绑扎在一起，进行连接梁3混凝土的浇筑，连接梁3的横截面尺寸为：宽度0.6米、高度为0.5米，连接梁钢筋中主筋直径16毫米，主筋层数3层，主筋每层根数6根，连接梁3混凝土标号C30；

步骤八，连接梁3养护，对连接梁3进行自然养护，养护21天后拆除模板；浇灌混凝土后直桩1、斜桩2和连接梁3形成整体结构的地下桁架式桩基。

本实施例中把桩基与连接梁连接成为一个整体，提高了桩基础的整体刚度和承载力、可减少基础不均匀沉降，与相同地层的全部采用直杆桩的同类型桩基工程相比较，预测可以减少桩数30％，工程造价节省25％、工期提前12天。

Claims (6)

1.一种桁架式钢管注浆桩基础，其特征是：包括一个及一个以上的单元桩基，每个单元桩基由四根立于岩土体中的铅垂桩组成，每根铅垂桩分别位于水平横截面为正方形的四个角上，沿正方形边的相邻铅垂桩之间以两斜桩相互连接，两斜桩呈X状，两斜桩相交但其轴心线不相交；四根铅垂桩的顶部布置正方形的连接梁，铅垂桩、斜桩和连接梁相互连接构成桁架式结构；斜桩不与铅垂桩垂直，而是成锐角或钝角。

2.根据权利要求1所述的一种桁架式钢管注浆桩基础，其特征是：所述的铅垂桩直径为0.1米～1.5米，长度2.0米～50米。

3.根据权利要求1所述的一种桁架式钢管注浆桩基础，其特征是：所述的斜桩的直径0.1米—1.5米，长度2.0米—50米。

4.根据权利要求1或2所述的一种桁架式钢管注浆桩基础，其特征是：所述的铅垂桩和斜桩由钢管、钢管中的水泥浆和钢管外的混凝土构成，钢管直径为2厘米～80厘米，长度2.3米～50.3米。

5.根据权利要求1所述的一种桁架式钢管注浆桩基础，其特征是：所述的连接梁由钢筋和混凝土组成，连接梁的横截面为长方形，其宽度为0.2米～1.6米，高度为0.2米～1.8米，连接梁钢筋中主筋直径10～32毫米，主筋层数1层～6层，主筋每层根数1根～16根。

6.根据权利要求1所述的一种桁架式钢管注浆桩基础，其特征是：单元桩基中沿水平横截面的正方形边的相邻两铅垂桩的中心距为1米—8米。