CN206902718U - 一种门架式隔离桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种门架式隔离桩，包括成对布置的桩体以及在桩体之间设置的连系梁，每根桩体包括依次连接的多段预制桩，各预制桩内预埋有钢筋，相邻的两段预制桩通过相互对接的连接件固定，每段预制桩上的连接件包括基板以及多块肋板；所述基板固定预制桩的端面处且与所在预制桩中的钢筋焊接；所述多块肋板固定在所述基板上且环形分布；相邻的两段预制桩中，两个连接件上的肋板一一对应贴靠，且通过螺栓固定。本实用新型门架式隔离桩，桩身采用多段式的预制桩，拼接方便，可快速施工。在注浆加固后可提高其刚度，适用于基坑地铁等近接工程，对变形控制要求较高的工程。

Description

一种门架式隔离桩

技术领域

本实用新型涉及建筑工程设备技术领域，尤其涉及一种横向门架式隔离桩。

背景技术

随着基坑支护难度不断加大，双排桩的运用越来越多，与单排悬臂支护结构相比，该结构具有较大侧向刚度，可以有效控制基坑的侧向变形；桩身内力分布均匀合理，造价相对较低等优点。因此，在深基坑开挖中，特别是对基坑变形有严格要求的工程中，双排桩支护越来越受到技术人员的青睐。

双排桩前后排之间存在一定的间距，在使用这种支护结构时，要求基坑周边有一定的空间，才能很好地发挥其作用。随着城市建设的发展，基坑工程在密集建筑地区越来越多，双排桩的使用也面临着许多挑战，如基坑周边所能利用的空间过于狭窄，导致双排桩的布置形式受到限制。

高压喷射注浆适用于处理淤泥、流塑或软塑粘性土等地基，因此适用的地层较广。由于固结体的质量明显提高，它既可用于工程新建之前又可用于竣工后既有建筑物的托换工程，可不损坏建筑物的上部结构，有时甚至可不影响使用功能，运营照旧。根据工程设计的需要，可控制固结体形状。施工时，基坑的开挖不可避免地对近邻既有地铁隧道产生附加内力和变形，为了提高双排桩体的横向刚度，减少空间应用的限制需要对对其进行加固。

另外，双排桩一般都通过先钻孔后压力注浆成桩，工程费用和施工时间较预制桩相比施工不够便捷，但整桩分为多个短桩、小型桩受限于现有的桩身连接方式，大多较为复杂，或操作困难，或装置复杂，难以实现快速化施工的要求，需要在结构形式上做出改变以提高施工效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种门架式隔离桩，桩身采用多段式的预制桩，拼接方便，可快速施工。在注浆加固后可提高其刚度，适用于基坑地铁等近接工程，对变形控制要求较高的工程。

一种门架式隔离桩，包括成对布置的桩体以及在桩体之间设置的连系梁，其特征在于，每根桩体包括依次连接的多段预制桩，各预制桩内预埋有钢筋，相邻的两段预制桩通过相互对接的连接件固定，每段预制桩上的连接件包括基板以及多块肋板；

所述基板固定预制桩的端面处且与所在预制桩中的钢筋焊接；

所述多块肋板固定在所述基板上且环形分布；

相邻的两段预制桩中，两个连接件上的肋板一一对应贴靠，且通过螺栓固定。

本实用新型中，待连接的两预制桩的端部均固定有一连接件，两个连接件在对接时位置相应的肋板相互配对贴靠再通过螺栓固定，方便快捷。

作为优选，所述连系梁采用现场浇注成型，包括位于桩体顶部的第一连系梁，以及位于桩体下部的第二连系梁。

作为优选，为了保持外观的整洁，所述基板的外轮廓与相连的预制桩的截面形状相应。

例如预制桩端头部位的截面为圆形，同样基板的外轮廓也设置为圆形且外径相同。

作为优选，所述预制桩为空心结构即截面为环形，所述基板也为环形且内径小于等于预制桩内径。

在优选的方案中，不仅要求外周整洁形状相应，在预制桩为空心结构时，基板也设置为空心的环形。

本实用新型提及预制桩以及连接件与预制桩配合关系时，应理解为使用状态，并不对作为对连接件本身的结构限制。

肋板的数量可以依据基板的尺寸而定，为了保证强度，作为优选，每块基板上的肋板数量为8～12块。

作为优选，每块基板上的肋板在周向上均匀排布。均匀排布的方式可以使连接力更加均匀，在装配时对角度也没有严格要求。

为了提高强度，作为优选，相邻的两段预制桩中，其中一预制桩的连接件的基板上设有加强筒，该基板上的各肋板绕加强筒外周分布且与加强筒外壁焊接固定。

作为优选，所述加强筒为圆筒，所述加强筒与同处一块基板上的各肋板等高。

利用加强筒可以提高各肋板之间的连接强度，由于两连接件之间的肋板需要相互穿插贴靠，为了避免空间干涉，作为优选，在没有设置加强筒的连接件上，各肋板避让所述加强筒。

作为进一步优选，组装状态下，在没有设置加强筒的连接件上，各肋板避让所配合的另一连接件上的加强筒。

由于肋板呈环形布置，因此内侧边可理解为朝向环形中心一侧的侧边，两连接件对结构，没有设置加强筒的连接件上，各肋板的内侧边恰与加强筒相抵可以进一步提高稳定性。

本实用新型门架式隔离桩施工时，包括以下步骤：

1)将预制桩运送至施工现场，根据工程需要确定具体吊装方案。

2)相邻两预制桩桩对接：首先确定打桩点，使用高频打桩机械就位，然后吊桩、打桩。

3)利用桩间接头进行连接并继续打桩，重复该步骤，完成长度要求。

4)根据模拟结果确定的连系梁位置及规格尺寸，通过高压喷射施工工艺在竖直方向上进行分段压力注浆来完成桩周加固。

本实用新型隔离桩采用多段式的预制桩，拼接方便，可快速施工。连接牢固，对环境要求低。得桩身运输施工均可实现小型化，提高其施工的适用范围。施工工艺简单有效。在注浆加固后可提高其刚度，适用于基坑地铁等近接工程，对变形控制要求较高的工程。

本实用新型隔离桩结合高压注浆工艺的连系梁成形效率高，操作环境好，模具无需干燥可连续注浆，坯体强度高而且占地面积小，有利于空间有限的环境进行应用。在支护结构底部对其进行加固，加固效果明显，为提高近接工程的稳定性提供了方向。

附图说明

图1为本实用新型门架式隔离桩及其应用场景的示意图。

图2为相邻两预制桩端部的连接件的示意图。

图3为图2中的两连接件通过螺栓连接后的俯视图。

图4为其中一连接件的剖面图。

图5为另一连接件的剖面图。

具体实施方式

参见各附图，本实用新型一种门架式隔离桩，以在隧道15一侧作为防护施工为例，最左侧为一排支护桩11(加粗的单线条表示)，在相对邻近隧道的位置设置，门架式隔离桩13包括成对布置的桩体(图中并排的两条加粗单线条各表示一根桩体)，在桩体的顶部设有连系梁12，下部设有连系梁14。

每根桩体包括依次连接的多段预制桩，相邻的两段预制桩通过相互对接的连接件固定。

以预制桩1为例，其连接件固定在端头部位，连接件均包括基板2和肋板3。本实施方式中，预制桩1截面以圆环形为例，基板2也设置为形状相应的圆环形，基板2外径与预制桩1外径相同，基板2内径可以小于等于预制桩1内径。

预制桩1内预埋有钢筋，基板2和肋板3均为钢板便于焊接，预制桩1内预埋的钢筋与基板2焊接固定。

每块基板上的肋板为8～12块，两连接件上肋板的数量和排布相应，以便于相互对接，对接时两块基板上的肋板成对的相互贴靠，类板上设有螺孔5，穿设螺栓6以相互固定。

其中图2中处在下方的连接件(即图4中的连接件)，其基板上设有加强筒4，该基板上的各肋板绕加强筒4外周分布且与加强筒4外壁焊接固定。

本实施例中加强筒4为圆筒，且与同处一块基板上的各肋板等高，由于两连接件之间的肋板需要相互穿插贴靠，为了避免空间干涉，在没有设置加强筒的连接件上，各肋板避让加强筒且组装后内侧边与加强筒的外壁相贴。

两预制桩相接时，充分利用同一个加强筒，可以节省材料，同时又能够保证接桩的方便快捷。

预制桩连接的施工方法，为预先加工预制桩并在需要连接的端头部位焊接固定相应的连接件，对接过程包括：

步骤1，将第一根预制桩通过高频振动等方法沉桩；

步骤2，吊装第二根预制桩于第一根桩的上方；

步骤3，令第二根预制桩底端连接件的肋板接触第一根预制桩顶端的基板；

步骤4，通过小幅度转动第二根预制桩，使得两根预制桩的肋板相互贴靠且螺孔相互对齐；

步骤5，施工人员将螺栓插入螺孔，利用工具拧紧螺帽，完成两根预制桩的对接。

在预制桩周围一定高度范围内，连系梁通过现场高压注(水泥)浆施工制作完成，并且与预制桩组成一个整体用于连接两排桩体。

连系梁为上下系统性加固区，由高压喷射(包括水平喷射)施工工艺在竖直方向上进行分段压力注浆来完成。加固区所在位置可以通过有限元软件进行模拟计算确定。以下为模拟的实例，但并不作为对本实用新型的限定，就连系梁所处的位置而言可以通过现有技术确定，其位置的确定方式并非本实用新型重点。

首先在PLAXIS软件中建立近接工程有限元模型，该模型包括双隧道、基坑支护、隔离桩等结构。

其中基坑开挖尺寸为20m×9.85m(水平×竖直)。模型尺寸为

100m×75m(水平×竖直)，隧道内径为5.5m，管壁厚度为350mm，隧道中心线埋深为-16.7m，基坑开挖深度为-9.85m，基坑边缘与隧道中心距离为14.12m。门架式隔离桩左侧距离基坑边缘为5m。隔离桩直径600mm，桩长50m，门架式隔离桩间距为2m。

基坑支护结构由支护桩和两道水平支撑组成。支护桩桩长为23m，桩径为1000mm，桩间距为1.2m。第一道水平支撑设置在-3.4m处，截面尺寸为650×800；第二道水平支撑设置在-8.05m处，截面尺寸为750×900。)

为了探究隔离桩控制基坑开挖对运营地铁隧道的影响，对采用隔离桩控制隧道变形的基坑开挖过程进行了模拟。同时，为了更好地发挥隔离桩对隧道保护的效果，对隔离桩所在区的一定深度范围内的土体进行注浆加固处理。

第一：未注浆加固。

第1步隧道管壁施工

第2步隧道内土体清除

第3步隔离桩施工

第4步支护桩施工

第5步开挖第一层，开挖至-3.4m

第6步设置第一道支撑

第7步开挖第二层，开挖至-8.05m

第8步设置第二道支撑

第9步开挖第三层，开挖至-9.85m

通过对基坑开挖过程中各阶段的隧道变形情况进行分析，发现在第5、7、9步时隧道变形较大，其中第7步的变形幅度与另外两步相比更大一些。同时还发现隔离桩的变形规律与隧道变形规律是一致的。未注浆加固时，隧道在基坑施工完成后的总位移为51.05mm。

通过对未注浆加固模拟过程中的第3步进行适当修改，即在隔离桩施工过程中加入了注浆加固处理，增加了高压混凝土桩喷射施工，把连接两桩的加固区称为连系梁。连系梁为上下系统性加固区，由高压喷射(包括水平喷射)施工工艺在竖直方向上进行分段压力注浆来完成，本次共加固两块区域，第一块加固区的范围为0m至-1.5m，这是由于桩顶位移较大，对其进行加固可有效限制隔离桩在开挖后水平方向滑移，进而实现桩右侧土体加固。第二块加固区的范围为-21.5m至-26m，该区域介于强扰动区和弱扰动区之间，对其加固可控制桩底塑性区域的扩展。加固区长度以门架式隔离桩中心起算，左右各为2.5m。获得了以下的第二种模拟情况。

第二：注浆加固。

第1步隧道管壁施工

第2步隧道内土体清除

第3步隔离桩施工与注浆加固

第4步支护桩施工

第5步开挖第一层，开挖至-3.4m

第6步设置第一道支撑

第7步开挖第二层，开挖至-8.05m

第8步设置第二道支撑

第9步开挖第三层，开挖至-9.85m

注浆加固后，隧道在基坑施工完成后的总位移为43.69mm。

两种模拟情况中，隧道的最大位移都发生在第一个隧道的下部稍偏右处。最大位移值由51.05mm减小到43.69mm，降低了14.4％。由此说明，注浆加固法对隔离桩控制近接基坑开挖工程中隧道的变形具有较为明显的作用，在实际工程中具有较大的应用价值。

以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。显然这些改动和变型均应属于本实用新型要求的保护范围保护内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何特殊限制。

Claims (7)

1.一种门架式隔离桩，包括成对布置的桩体以及在桩体之间设置的连系梁，其特征在于，每根桩体包括依次连接的多段预制桩，各预制桩内预埋有钢筋，相邻的两段预制桩通过相互对接的连接件固定，每段预制桩上的连接件包括基板以及多块肋板；

所述基板固定预制桩的端面处且与所在预制桩中的钢筋焊接；

所述多块肋板固定在所述基板上且环形分布；

相邻的两段预制桩中，两个连接件上的肋板一一对应贴靠，且通过螺栓固定。

2.如权利要求1所述的门架式隔离桩，其特征在于，所述连系梁采用现场浇注成型，包括位于桩体顶部的第一连系梁，以及位于桩体下部的第二连系梁。

3.如权利要求2所述的门架式隔离桩，其特征在于，所述预制桩为空心结构即截面为环形，所述基板也为环形且内径小于等于预制桩内径。

4.如权利要求3所述的门架式隔离桩，其特征在于，每块基板上的肋板数量为8～12块。

5.如权利要求1～4任一项所述的门架式隔离桩，其特征在于，相邻的两段预制桩中，其中一预制桩的连接件的基板上设有加强筒，该基板上的各肋板绕加强筒外周分布且与加强筒外壁焊接固定。

6.如权利要求5所述的门架式隔离桩，其特征在于，所述加强筒为圆筒，所述加强筒与同处一块基板上的各肋板等高。

7.如权利要求6所述的门架式隔离桩，其特征在于，组装状态下，在没有设置加强筒的连接件上，各肋板避让所配合的另一连接件上的加强筒。