CN217974323U - 一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构及桩基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构及桩基础。该结构将活动桩靴以非固定的形式伸入预制管桩底部进行装配，预制管桩的桩底端面仅仅支撑在活动桩靴上，但是活动桩靴与预制管桩之间存在环形间隙，因此两者能够沿桩身轴向相对移动。在沉桩过程中，仅需将冲击力作用活动桩靴上，即可冲击活动桩靴向下进入岩层中。而在冲击瞬间，预制管桩桩身在桩周土的作用下不随桩靴下沉，待活动桩靴开出通道后才会在自身重力作用下下沉，故可以保证预制桩顺利打入基岩。同时，本实用新型还活动桩靴上设置了注浆通道，可在沉桩完毕后通过后注浆操作使得桩靴和管桩内壁相连，从而固定该活动桩靴，同时也黏合了桩端的碎岩，提高桩基承载力的作用。

Description

一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构及桩基础

技术领域

本实用新型属于施工设备领域，具体涉及一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构及桩基础。

背景技术

由于预应力管桩具有桩承载力高、施工速度快、环境污染小、成本控制合理、长度易于调整、质量相对可靠、方便监测、单桩价格便宜、使用范围广以及缩短工期等优点。近年来，在建筑工程领域得到广泛应用，特别适用于软土较深、淤泥较厚的地区的工程。

目前，工程实践中普遍发现预应力管桩施工时存在以下问题：若工程需要桩基入岩时，使用常规桩靴的预制桩入岩深度最多至强风化层，而且进入持力层时,桩身的压应力急剧增大，并且持力层的刚性越强，桩身受到的压应力越大，在压、拉应力的反复作用下,尤其是两节桩的接缝处会将发生严重破损。

因此，如何解决预制管桩打入持力岩层过程中容易造成桩身结构破坏的缺陷，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中预制管桩打入持力岩层过程中容易造成桩身结构破坏的缺陷，并提供一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构及桩基础。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本实用新型提供了一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其包括预制管桩、活动桩靴、冲击锤和吊绳；

所述活动桩靴包括第一圆柱段、第二圆柱段和十字锥形桩尖；第一圆柱段、第二圆柱段和十字锥形桩尖从上到下同轴连接固定；所述第一圆柱段的直径小于预制管桩的内径，第二圆柱段的直径与预制管桩的外径相同，且第二圆柱段的顶面作为桩端支撑面，开设有若干径向的注浆槽道；所述十字锥形桩尖包括端板和安装于端板上的十字桩尖，端板贴合固定在第二圆柱段的底面上；

所述活动桩靴能装配于预制管桩底部组成完整的预制管桩结构，且在预制管桩结构中，第一圆柱段伸入预制管桩内腔底部且两者之间保持能使注浆浆液渗入的环形间隙，而预制管桩的底部桩端支撑于第二圆柱段顶面上，十字锥形桩尖的尖端朝下；

所述冲击锤与吊绳连接，且冲击锤的尺寸满足能够自由进入预制管桩的内腔，用于在吊绳控制下对所述活动桩靴的顶部进行锤击。

作为上述第一方面的优选，所述十字锥形桩尖中，通过在钢制的圆形端板上焊接三块三角形钢板形成所述十字桩尖；其中一块为等腰三角形钢板，其底边沿着端板的直径布置并焊接固定，另外两块为直角三角形钢板，分别垂直设置于等腰三角形钢板的两侧，每块直角三角形钢板的一条直角边沿圆形端板的半径布置并焊接固定，另一条直边与等腰三角形钢板侧面焊接固定。

作为上述第一方面的优选，所述第一圆柱段的材料为钢或钢筋混凝土材料。

作为上述第一方面的优选，所述第二圆柱段的材料为钢或钢筋混凝土材料。

作为上述第一方面的优选，所述注浆槽道沿径向贯通第二圆柱段的环形顶面。

作为上述第一方面的优选，所述第二圆柱段的环形顶面上沿周向均匀布置有多条注浆槽道。

作为上述第一方面的优选，所述冲击锤为圆柱形重锤，其直径小于预制管桩的内径。

作为上述第一方面的优选，所述吊绳为钢绳。

作为上述第一方面的优选，所述吊绳顶部伸出预制管桩的顶部，且连接外部起吊设备。

第二方面，本实用新型提供了一种基于上述第一方面中任一方案所述内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构的桩基础，其中：所述预制管桩和活动桩靴整体沉入地基中，且活动桩靴伸入岩层中；活动桩靴的第二圆柱段顶面脱离预制管桩的底部桩端，而第一圆柱段依然部分伸入预制管桩的内腔中，预制管桩的底部端面、第二圆柱段顶面和第一圆柱段外侧面共同形成一个开口朝外的环形槽空间；所述环形槽空间中填充有桩尖入岩过程中产生的碎岩；所述第一圆柱段顶部的一段柱状空间、所述环形间隙以及所述环形槽空间中碎岩的间隙均填充有固化的注浆浆液。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，该结构将活动桩靴以非固定的形式伸入预制管桩底部进行装配，预制管桩的桩底端面仅仅支撑在活动桩靴上，但是活动桩靴与预制管桩之间存在环形间隙，因此两者能够沿桩身轴向相对移动。由此，在沉桩过程中，仅需将冲击力作用活动桩靴上，即可冲击活动桩靴向下进入岩层中。而在冲击瞬间，预制管桩桩身在桩周土的作用下不随桩靴下沉，待活动桩靴开出通道后才会在自身重力作用下下沉。故这种非直接固定式的新型大刚度可活动桩靴，可以减小桩身在进入持力层后的压应力，保证桩身完整性，进而保证预制桩顺利打入基岩。同时，本实用新型还活动桩靴上设置了注浆通道，可在沉桩完毕后通过后注浆操作使得桩靴和管桩内壁相连，从而固定该活动桩靴，同时也黏合了桩端的碎岩，提高桩基承载力的作用。

附图说明

图1为一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构的装配示意图；

图2为活动桩靴的结构示意图；

图3为活动桩靴的俯视图；

图4为活动桩靴的仰视图；

图5为内锤击桩尖入岩加后注浆预制管桩基础的施工过程示意图。

图中附图标记为：预制管桩1、活动桩靴2、冲击锤3、吊绳4、泥浆柱5、第一圆柱段201、第二圆柱段202、十字锥形桩尖203、注浆槽道204、桩周土层A、岩层B。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型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实用新型。但是本实用新型能够以很多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实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。本实用新型各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图1所示，在本实用新型的一个较佳实施例中，提供了一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其基本结构单元包括预制管桩1、活动桩靴2、冲击锤3和吊绳4。本实用新型的构思是制作可内嵌于预制管桩内部的活动桩靴，首先使用静压或锤击法将预制管桩压至一定深度，然后使用内锤击法从管桩内部锤击桩靴，使桩尖到达设计岩层，最后从管桩内部进行后注浆完成施工。

如图2所示，活动桩靴2包括第一圆柱段201、第二圆柱段202和十字锥形桩尖203。第一圆柱段201、第二圆柱段202和十字锥形桩尖203从上到下同轴连接固定。其中，第一圆柱段201的直径小于预制管桩1的内径，第二圆柱段202的直径与预制管桩1的外径相同。

继续参见图1所示，在实际应用时，活动桩靴2能装配于预制管桩1底部组成完整的预制管桩结构，且在装配后形成的预制管桩结构中，第一圆柱段201伸入预制管桩1内腔底部，相对固定两者的水平位移。但是第一圆柱段201与预制管桩1内腔之间并非完全紧密固定的，两者之间保持能使注浆浆液渗入的环形间隙。环形间隙的具体尺寸可根据实际的注浆浆液的种类而定，在保证能够使其注浆浆液顺利渗入的情况下选择尽可能小的间隙宽度为宜。而第二圆柱段202的顶面作为桩端支撑面，预制管桩1的底部桩端支撑于第二圆柱段202顶面上，十字锥形桩尖203的尖端朝下。在这个预制管桩结构下，十字锥形桩尖203起到破土和破岩的作用，而十字锥形桩尖203向下破土和破岩的动力一方面来源于预制管桩1的重力，另一方面来源于活动桩靴2中第一圆柱段201顶部收到的冲击力。传统的活动桩靴2与预制管桩1之间是呈固定配合的，沉桩的冲击力需要作用在预制管桩1上，但是，当预制管桩1桩身进入持力层后桩身受到的压应力急剧增大，并且持力层的刚性越强，桩身受到的压应力越大。因此，在压、拉应力的反复作用下,尤其是两节桩的接缝处会将发生严重破损。而在本实施例中，将活动桩靴2以非固定的形式装配于预制管桩1底部，预制管桩1的桩底端面仅仅支撑在活动桩靴2上，但是活动桩靴2与预制管桩1之间由于存在前述的环形间隙，因此两者能够沿桩身轴向相对移动。由此，仅需将冲击力作用活动桩靴2上，即可冲击活动桩靴2向下进入岩层中。而在冲击瞬间，预制管桩1桩身在桩周土的作用下不随桩靴下沉，待活动桩靴2开出通道后才会在自身重力作用下下沉。故这种非直接固定式的新型大刚度可活动桩靴，可以减小桩身在进入持力层后的压应力，保证桩身完整性，进而保证预制桩顺利打入基岩。

但由于活动桩靴2与预制管桩1之间是非固定的，因此后续待预制桩在进入持力层后需要对其进行注浆，以便于两者形成稳定的连接结构，以支撑上方的荷载。注浆浆液是通过预制管桩1内腔注入的，浆液会蓄积在第一圆柱段201顶部，而且由于第一圆柱段201与预制管桩1内腔之间保持能使注浆浆液渗入的环形间隙，因此注浆浆液会进一步从环形间隙中渗入，弥合第一圆柱段201与预制管桩1内腔之间的环形间隙。

进一步的，在活动桩靴2进入岩层的过程中，岩层会被破碎形成碎岩，而当活动桩靴2的第二圆柱段202顶面脱离预制管桩1的底部桩端端面时，这些碎岩会在外部岩体的侧应力作用下被挤入第二圆柱段202顶面和预制管桩1的底部桩端端面之间，这些碎岩的填充可提高桩基抗拔承载力。

为了进一步提高碎岩之间的整体性，如图3所示，本实施例在第二圆柱段202的顶面上开设有若干径向的注浆槽道204。注浆槽道204的作用是将注浆浆液从前述的环形间隙引入碎岩填充区域中，利用注浆浆液将碎岩黏合为一个整体，进而强化对预制管桩1端部的支撑。在本实施例中，注浆槽道204可沿径向贯通第二圆柱段202的环形顶面，即注浆槽道204的一端连通至贴合第一圆柱段201侧壁的位置，另一端连通至第二圆柱段202侧壁所在位置。由此，注浆浆液会沿着前述的环形间隙以及各注浆槽道204注入碎岩填充区域，同时部分继续伸入桩端侧部的岩层中，强化桩结构与岩层之间的整体性。在图3中，第二圆柱段202的环形顶面上沿周向均匀布置有4条注浆槽道204，当然实际情况中也可以根据实际需要调整具体的注浆槽道204数量。

另外，本实施例中的十字锥形桩尖203包括端板和安装于端板上的十字桩尖。为了保证十字锥形桩尖203与第二圆柱段202之间的整体性，端板需要贴合固定在第二圆柱段202的底面上。上述第一圆柱段201和第二圆柱段202的材料可以是钢或高强度的钢筋混凝土材料。假如第一圆柱段201和第二圆柱段202采用钢材质，则端板亦可采用钢板，端板与第二圆柱段202底面可直接焊接固定。假如第一圆柱段201和第二圆柱段202采用钢筋混凝土材料，则钢制的端板可直接预埋在第二圆柱段202中，其优选将端板与第二圆柱段202内部钢筋进行提前焊接。而如图4所示，十字锥形桩尖203中，通过在钢制的圆形端板上焊接三块三角形钢板形成十字桩尖；其中一块为等腰三角形钢板，其底边沿着端板的直径布置并焊接固定，另外两块为直角三角形钢板，分别垂直设置于等腰三角形钢板的两侧，每块直角三角形钢板的一条直角边沿圆形端板的半径布置并焊接固定，另一条直边与等腰三角形钢板侧面焊接固定。

需要说明的是，第一圆柱段201和第二圆柱段202采用钢筋混凝土材料时两者可一体进行浇筑，采用钢材质时也可以一体成型，并不一定要分为单独的两个部件。

另外，为了实现对活动桩靴2的冲击沉桩，本实施例中还设置了与吊绳4连接的冲击锤3，且冲击锤3的尺寸满足能够自由进入预制管桩1的内腔，用于在吊绳4控制下对活动桩靴2的顶部进行锤击。在本实施例中，冲击锤3为圆柱形重锤，其直径小于预制管桩1的内径。吊绳4可采用具有足够强度的钢绳。为了便于起吊作业，吊绳4顶部伸出预制管桩1的顶部，且连接外部起吊设备。

如图5所示，展示了上述实施例中内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构的实际施工过程，其中活动桩靴2需要在沉桩之前预先套在预制管桩1的底部，然后两者整体通过锤击法或静压法先缓慢压入桩周土层A的一定深度处。然后，再利用吊绳4起吊冲击锤3进入预制管桩1的内腔，然后释放冲击锤3使其锤击在活动桩靴2的第一圆柱段201顶部，使活动桩靴2受到冲击力后逐步向下先行钻进，而预制管桩1则在桩周土层A的侧摩阻力作用下不随活动桩靴2同步下沉，而是后续在自重下出现缓慢下沉，从而预制管桩1与活动桩靴2之间因出现沉降差形成脱节空间。不断利用冲击锤3进行冲击，从而使活动桩靴2和预制管桩1逐步沉入岩层B中直至达到指定的深度，优选需要打入中风化岩层等持力层。且在沉桩过程中，碎岩逐步填充至活动桩靴2和预制管桩1之间的脱节空间中，且随着碎岩的不断填充，预制管桩1单次沉降深度越来越小，直至桩端被稳定的支撑。最后从预制管桩1顶部进行注浆，使得第一圆柱段201顶部的一段柱状空间、前述环形间隙以及前述环形槽空间中碎岩的间隙均填充有注浆浆液。待注浆浆液固化后，即可得到一种基于上述内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构的桩基础。

继续参见图5所示，在最终形成的该桩基础中，预制管桩1和活动桩靴2整体沉入地基中，且活动桩靴2伸入岩层中。活动桩靴2的第二圆柱段202顶面脱离预制管桩1的底部桩端，而第一圆柱段201依然部分伸入预制管桩1的内腔中，预制管桩1的底部端面、第二圆柱段202顶面和第一圆柱段201外侧面共同形成一个开口朝外的环形槽空间。环形槽空间中填充有桩尖入岩过程中产生的碎岩。第一圆柱段201顶部的一段柱状空间、环形间隙以及环形槽空间中碎岩的间隙均填充有固化的注浆浆液。

需要注意的是，后注浆操作时注浆应在管桩内部形成一定高度的泥浆柱5，以保证在后续施工时桩靴的稳定性。也就是说，第一圆柱段201顶部的泥浆柱5高度不能过低，以便于有足够的压力能够将注浆浆液压入下方缝隙中，同时也可以保证固化后的泥浆柱5能够稳定地固定预制管桩1和活动桩靴2，进而与下方缝隙中的泥浆一起，使得桩靴和管桩内壁可靠相连，也起到了固定该活动桩靴的作用，增加桩基稳定性、整体性。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其特征在于，包括预制管桩(1)、活动桩靴(2)、冲击锤(3)和吊绳(4)；

所述活动桩靴(2)包括第一圆柱段(201)、第二圆柱段(202)和十字锥形桩尖(203)；第一圆柱段(201)、第二圆柱段(202)和十字锥形桩尖(203)从上到下同轴连接固定；所述第一圆柱段(201)的直径小于预制管桩(1)的内径，第二圆柱段(202)的直径与预制管桩(1)的外径相同，且第二圆柱段(202)的顶面作为桩端支撑面，开设有若干径向的注浆槽道(204)；所述十字锥形桩尖(203)包括端板和安装于端板上的十字桩尖，端板贴合固定在第二圆柱段(202)的底面上；

所述活动桩靴(2)能装配于预制管桩(1)底部组成完整的预制管桩结构，且在预制管桩结构中，第一圆柱段(201)伸入预制管桩(1)内腔底部且两者之间保持能使注浆浆液渗入的环形间隙，而预制管桩(1)的底部桩端支撑于第二圆柱段(202)顶面上，十字锥形桩尖(203)的尖端朝下；

所述冲击锤(3)与吊绳(4)连接，且冲击锤(3)的尺寸满足能够自由进入预制管桩(1)的内腔，用于在吊绳(4)控制下对所述活动桩靴(2)的顶部进行锤击。

2.如权利要求1所述的内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其特征在于，所述十字锥形桩尖(203)中，通过在钢制的圆形端板上焊接三块三角形钢板形成所述十字桩尖；其中一块为等腰三角形钢板，其底边沿着端板的直径布置并焊接固定，另外两块为直角三角形钢板，分别垂直设置于等腰三角形钢板的两侧，每块直角三角形钢板的一条直角边沿圆形端板的半径布置并焊接固定，另一条直边与等腰三角形钢板侧面焊接固定。

3.如权利要求1所述的内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其特征在于，所述第一圆柱段(201)的材料为钢或钢筋混凝土材料。

4.如权利要求1所述的内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其特征在于，所述第二圆柱段(202)的材料为钢或钢筋混凝土材料。

5.如权利要求1所述的内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其特征在于，所述注浆槽道(204)沿径向贯通第二圆柱段(202)的环形顶面。

6.如权利要求1所述的内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其特征在于，所述第二圆柱段(202)的环形顶面上沿周向均匀布置有多条注浆槽道(204)。

7.如权利要求1所述的内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其特征在于，所述冲击锤(3)为圆柱形重锤，其直径小于预制管桩(1)的内径。

8.如权利要求1所述的内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其特征在于，所述吊绳(4)为钢绳。

9.如权利要求1所述的内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构，其特征在于，所述吊绳(4)顶部伸出预制管桩(1)的顶部，且连接外部起吊设备。

10.一种基于如权利要求1～9任一所述内锤击桩尖入岩的后注浆预制管桩结构的桩基础，其特征在于，所述预制管桩(1)和活动桩靴(2)整体沉入地基中，且活动桩靴(2)伸入岩层中；活动桩靴(2)的第二圆柱段(202)顶面脱离预制管桩(1)的底部桩端，而第一圆柱段(201)依然部分伸入预制管桩(1)的内腔中，预制管桩(1)的底部端面、第二圆柱段(202)顶面和第一圆柱段(201)外侧面共同形成一个开口朝外的环形槽空间；所述环形槽空间中填充有桩尖入岩过程中产生的碎岩；所述第一圆柱段(201)顶部的一段柱状空间、所述环形间隙以及所述环形槽空间中碎岩的间隙均填充有固化的注浆浆液。

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