CN218116411U - 一种预应力管桩复合地基用的桩帽及桩基结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预应力管桩复合地基用的桩帽及桩基结构，桩帽呈预制体，包括预制骨架和包裹预制骨架的混凝土层，预制骨架包括水平骨架、竖直骨架、外环骨架以及托板，竖直骨架、外环骨架分别与水平骨架的底部垂直连接，且竖直骨架用于穿设于预应力管桩内进行预制；外环骨架呈环形地设于竖直骨架的外围，并与竖直骨架间隔开，用于套设于预应力管桩外壁进行预制，托板设于竖直骨架和外环骨架的底面。本实用新型的钢筋混凝土构造的桩帽预制体与预应力管桩的内表面和外表面同时接触并预制成一体，桩帽与预应力管桩具有更多的接触面积，二者的连接部位具有更大的抗剪强度，桩帽也不易与预应力管桩脱离，桩帽的抗偏压和抗沉降的特性得以显著提升。

Description

一种预应力管桩复合地基用的桩帽及桩基结构

技术领域

本实用新型涉及海相环境下的地基工程技术领域，尤其涉及一种预应力管桩复合地基用的桩帽及桩基结构。

背景技术

随着我国基础建设的不断发展，沿海地区越来越多的高层建筑、市政设施、高速公路等构筑物修建在深厚的软土地基上。这些软土地基通常具有含水率大、孔隙比大、强度低、固结速度慢等特点，在上部构筑物施工完毕后通常会产生较大的竖向沉降和侧向变形，且这一沉降变形过程维持较长的时间，通常需要较长的时间才能结束。如此长时间的沉降变形过程将严重影响建在其上的构筑物的自身安全及其使用效果，有必要对其进行加固处理。

在软土地基加固施工中，其处理方法并不少，在建筑施工过程中，应用比较广泛的是采用复合地基控制沉降，其基本原理是：通过桩对上部结构荷载的传递，来改变土体中的应力分布，减小上部结构施加软弱土层中的附加应力，并将其传递至较深土层。高强预应力管桩因其抗压承载力大和耐打性，广泛应用于软弱地基中的桩基础和刚性桩复合地基。

因为软土地基属于柔性，而预应力管桩属于刚性，在疏桩设计中，为了对预应力管桩“上刺”入路堤数量值进行有效控制，需要在预应力管桩顶部设置桩帽，并且在桩帽顶部设置褥垫层，进而分散路基荷载应力，实现软土地基的有效处理，合理调整预应力管桩的分布，平衡土体荷载，充分发挥管桩与土体的作用，增强软土地基的强度。

在预应力管桩复合地基施工中，设置桩帽的目的就是借助桩帽将荷载传递到桩体上，充分发挥预应力管桩的承载作用，然而，通常的桩帽仅仅是在预应力管桩顶部的四周土层内开槽后布设钢筋骨架、浇注混凝土，形成位于预应力管桩顶部的桩帽，桩帽仅仅是连接在预应力管桩顶部，二者的接触面积过小，当在桩帽上方铺设褥垫层的施工过程中，由于施工机械的碾压等因素可能导致桩帽与预应力管桩脱离，导致预应力管桩承载力明显降低，桩帽作用大打折扣。因此，有必要设计一种可以提高桩帽与预应力管桩之间结合强度的结构，提升桩帽的抗偏压和抗沉降的特性。

实用新型内容

鉴于现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种预应力管桩复合地基用的桩帽及桩基结构，可以明显提高桩帽与预应力管桩之间结合强度，提升桩帽的抗偏压和抗沉降的特性。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种预应力管桩复合地基用的桩帽，所述桩帽呈预制体，包括预制骨架和包裹预制骨架的混凝土层，所述预制骨架包括水平骨架、竖直骨架、外环骨架以及托板，所述竖直骨架、所述外环骨架分别与所述水平骨架的底部垂直连接，且所述竖直骨架连接在所述水平骨架的中部，用于穿设于预应力管桩内进行预制；所述外环骨架呈环形地设于所述竖直骨架的外围，并与所述竖直骨架间隔开，用于套设于预应力管桩外壁进行预制，所述托板设于所述竖直骨架和所述外环骨架的底部。

作为其中一种实施方式，所述水平骨架、所述竖直骨架、所述外环骨架均包括多层横加强筋和纵向连接各层横加强筋的纵连接筋，所述竖直骨架、所述外环骨架的纵连接筋与所述水平骨架的横加强筋连接。

作为其中一种实施方式，所述水平骨架的横加强筋的轮廓呈矩形，所述竖直骨架的横加强筋的轮廓呈圆形。

作为其中一种实施方式，所述竖直骨架的至少一根纵连接筋和/或所述外环骨架的至少一根纵连接筋连接所述水平骨架的每层横加强筋。

作为其中一种实施方式，所述预应力管桩复合地基用的桩帽还包括弹性衬垫，所述弹性衬垫呈环形，套设于所述竖直骨架形成的预制结构与所述外环骨架形成的预制结构之间的环形间隙内，且紧贴于所述水平骨架形成的预制结构的表面。

作为其中一种实施方式，所述竖直骨架、所述外环骨架的横加强筋均包括环形的箍，所述竖直骨架、所述外环骨架分别沿各自的周向上间隔设置有纵连接筋，所述竖直骨架、所述外环骨架分别通过纵连接筋连接各自的环形的箍；沿远离所述水平骨架的方向，所述外环骨架上的环形的箍的径向尺寸呈梯度减小的趋势，所述桩帽对应所述外环骨架的外壁呈阶梯状。

作为其中一种实施方式，所述预应力管桩复合地基用的桩帽还包括至少一根第一辅助桩，所述第一辅助桩用于自所述外环骨架的一侧水平插入，穿过所述预应力管桩、所述竖直骨架后从所述外环骨架的另一侧穿出，以承载所述托板。

作为其中一种实施方式，所述预应力管桩复合地基用的桩帽还包括至少两根第二辅助桩，两根所述第二辅助桩关于所述竖直骨架的中轴线对称设置，每根所述第二辅助桩用于自所述外环骨架的一侧斜向上插入，贯穿所述预应力管桩的一侧、所述竖直骨架后插设于所述预应力管桩的另一侧内。

作为其中一种实施方式，所述竖直骨架的每侧设有多根所述第二辅助桩，所述竖直骨架每侧的第二辅助桩间隔设置。

本实用新型的另一目的在于提供一种桩基结构，包括预应力管桩和所述预应力管桩复合地基用的桩帽，所述竖直骨架穿设于预应力管桩内进行预制，所述外环骨架套设于预应力管桩外壁进行预制，所述托板作为预制底模。

本实用新型通过将桩帽的骨架套设于预应力管桩内外进行预制，使得钢筋混凝土构造的桩帽预制体与预应力管桩的内表面和外表面同时接触并形成一体，桩帽与预应力管桩具有更多的接触面积，使得二者的连接部位具有更大的抗剪强度，桩帽也不易与预应力管桩脱离，桩帽的抗偏压和抗沉降的特性得以显著提升。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的桩基结构的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的桩基结构的不包括混凝土结构时的仰视图；

图3为本实用新型实施例2的桩基结构的内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例2的桩基结构的不包括混凝土结构时的仰视图。

具体实施方式

在本实用新型中，术语“设置”、“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

参阅图1，本实施例提供了一种桩基结构，包括预应力管桩10和预应力管桩复合地基用的桩帽，该桩帽20呈预制体，包括预制骨架和包裹预制骨架的混凝土层M，预制骨架包括水平骨架21、竖直骨架22、外环骨架23以及托板24，竖直骨架22穿设于预应力管桩10内进行预制，外环骨架23套设于预应力管桩10外壁进行预制，托板24作为预制底模。竖直骨架22、外环骨架23分别与水平骨架21的底部垂直连接，且竖直骨架22连接在水平骨架21的中部，用于穿设于预应力管桩10内进行预制；外环骨架23呈环形地设于竖直骨架22的外围，并与竖直骨架22间隔开，用于套设于预应力管桩10外壁进行预制，托板24设于竖直骨架22和外环骨架23的底部。

水平骨架21、竖直骨架22、外环骨架23均包括多层横加强筋和纵向连接各层横加强筋的纵连接筋，竖直骨架22、外环骨架23的纵连接筋分别与水平骨架21的横加强筋连接。例如，水平骨架21的横加强筋可以纵横交错设置，形成网状结构，其纵连接筋将各层的横加强筋串在一起，再通过焊接或绑扎等方式使整个预制骨架形成为整体。托板24可以包括内部的托板和外部的托板，可以通过辅助的定位结构，如非金属丝垂于竖直骨架22下方而不与竖直骨架22接触一面混凝土不能充分包裹预制骨架，内部的托板呈与预应力管桩10的内部尺寸和形状匹配的圆盘形，而外部的托板呈与预应力管桩10的外径匹配的环状，外部的托板的内部呈圆形，外部呈与水平骨架21类似的矩形。

当水平骨架21、竖直骨架22、外环骨架23制作完成后，将预制骨架整体组装到预应力管桩10上，使得竖直骨架22位于预应力管桩10内，外环骨架23位于预应力管桩10外，水平骨架21悬于预应力管桩10上方，与预应力管桩10顶部间隔一定距离，托板24支撑在预制骨架的下方，与模板一起组成混凝土浇注模具，而且与预制骨架间隔一定距离，避免钢筋直接接触托板24而造成混凝土无法充分包裹而引起端部锈蚀。预制骨架组装完成后，将浇注模板安装在预制骨架的外围，并与底部的托板24、预应力管桩10的内外壁围成浇注空间，最后从上方朝浇注空间内浇注搅拌好的混凝土并捣实，即可将桩帽20与预应力管桩10浇注在一起。

或者，在其他实施方式中，也可以先将水平骨架21与竖直骨架22组装好后，将内部的托板固定在竖直骨架22下方，将竖直骨架22放入预应力管桩10内，将水平骨架21固定到预应力管桩10上方，再在水平骨架21上制作出包围预应力管桩10的外环骨架23，将外部的托板固定在外环骨架23下方，如此，则预制骨架组装完成，将浇注模板安装在预制骨架的外围，与底部的托板24、预应力管桩10的内外壁围成浇注空间。

结合图2所示，本实施例中，桩帽20的位于预应力管桩10上方的上半部分呈立方体，用于套接在预应力管桩10上的下半部分呈圆柱体或方形柱体。水平骨架21的横加强筋的轮廓呈矩形，水平骨架21的纵连接筋与各层横加强筋固定在一起形成立方体状的笼形骨架，竖直骨架22的横加强筋的轮廓呈圆形，竖直骨架22的纵连接筋沿横加强筋的周向上间隔排布，将竖直骨架22的外周面围成柱面，外环骨架23的横加强筋的轮廓呈矩形。

在骨架搭接的过程中，竖直骨架22的至少一根纵连接筋、外环骨架23的至少一根纵连接筋均可以与水平骨架21的每层横加强筋同时连接，即，竖直骨架22、外环骨架23均可以根据需要有至少一根纵连接筋延伸至连接水平骨架21的每层横加强筋，提升桩帽的上下两部分的连接强度。

本实施例中，水平骨架21的纵连接筋为在水平方向上成排设置的矩形箍，水平骨架21的横加强筋分别与所有的矩形箍焊接。竖直骨架22、外环骨架23的横加强筋均包括环形的箍，竖直骨架22、外环骨架23分别沿各自的周向上间隔设置有纵连接筋，竖直骨架22、外环骨架23分别通过纵连接筋连接各自的环形的箍。

这里，桩帽20还可以包括弹性衬垫S，该弹性衬垫S呈环形，套设于竖直骨架22形成的预制结构与外环骨架23形成的预制结构之间的环形间隙内，且紧贴于水平骨架21形成的预制结构的表面。当桩帽20与预应力管桩10结合在一起时，弹性衬垫S位于预应力管桩10顶部，作为预应力管桩10与桩帽20的混凝土结构之间的缓冲结构，可以在较大载荷下发生压缩形变，从而避免应力集中导致的碎裂。

另外，结合如图1和图2所示，桩帽20还包括至少一根第一辅助桩25，第一辅助桩25用于自外环骨架23的一侧水平插入，穿过预应力管桩10、竖直骨架22后从外环骨架23的另一侧穿出，以承载托板24。当然，预应力管桩10的管壁需要事先开设有供第一辅助桩25穿过的成对设置的贯穿孔，第一辅助桩25贯穿预应力管桩10的整个直径后，其两端伸出，可以同时作为内部的托板和外部的托板的承载基础。优选该第一辅助桩25至少具有两根，每根第一辅助桩25垂直于预应力管桩10的轴向，两根第一辅助桩25平行布置，共同形成承托内部的托板和外部的托板的承载面，使施工过程中不在需要单独设计内部的托板和外部的托板的固定问题。第一辅助桩25也可以作为桩帽的预制模板的承载定位结构。

桩帽20还可以包括第二辅助桩26，自下而上倾斜插入预制骨架内且最底端的部分位于混凝土层M外，使得桩帽20的底部进入土层内后，第二辅助桩26底端朝向土层下方倾斜伸出，可以在一定程度上增大桩帽20的沉降特性，当第二辅助桩26的数量增多时，其效果更加明显。

优选该第二辅助桩26至少具有两根，两根第二辅助桩26关于竖直骨架22的中轴线对称设置，以保证桩帽两侧的对称受力，每根第二辅助桩26用于自外环骨架23的一侧斜向上插入，贯穿预应力管桩10的一侧、竖直骨架22后插设于预应力管桩10的另一侧内。由于第二辅助桩26同时穿设在外环骨架23的一侧并完全贯穿整个竖直骨架22和整个预应力管桩10，当混凝土浇筑完毕后，预应力管桩10和混凝土层M的绝大部分厚度都可以为第二辅助桩26提供端部固定载荷，第二辅助桩26固定可靠性好。可以在竖直骨架22的每侧均设有多根第二辅助桩26，竖直骨架22每侧的第二辅助桩26间隔设置，如每侧的第二辅助桩26平行设置，或者以一定的夹角间隔设置，从而使得桩帽20的每侧都可以提高沉降特性。

可以理解的是，第一辅助桩25、第二辅助桩26均可以有多层，多层第一辅助桩25或第二辅助桩26可以在纵向上间隔设置，进一步提升桩帽与预应力管桩的结合效果和整体的沉降特性。

实施例2

如图3和图4所示，与实施例1不同，本实施例的外环骨架23及其表面的混凝土的形状有所不同。

本实施例中，进一步使得桩帽20对应外环骨架23的混凝土外壁呈阶梯状，沿远离水平骨架21的方向，外环骨架23上的环形的箍的径向尺寸呈梯度减小的趋势。这样，当桩基结构插入土层后，土层与桩帽20之间形成自下而上渐宽的台阶接触面，自桩帽20施加的载荷可以分级逐层传递至土层内，桩帽20可以保持较好的抗偏压和抗沉降的特性，因此桩帽与预应力管桩也更不易脱离。

本实用新型通过将桩帽的骨架套设于预应力管桩内外进行预制，使得钢筋混凝土构造的桩帽预制体与预应力管桩的内表面和外表面同时接触并形成一体，桩帽与预应力管桩具有更多的接触面积，使得二者的连接部位具有更大的抗剪强度，桩帽也不易与预应力管桩脱离，桩帽的抗偏压和抗沉降的特性得以显著提升。同时，通过桩帽四周的第一辅助桩、第二辅助桩可以进一步提升桩帽的预制效果和沉降特性。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种预应力管桩复合地基用的桩帽，其特征在于，所述桩帽呈预制体，包括预制骨架和包裹预制骨架的混凝土层(M)，所述预制骨架包括水平骨架(21)、竖直骨架(22)、外环骨架(23)以及托板(24)，所述竖直骨架(22)、所述外环骨架(23)分别与所述水平骨架(21)的底部垂直连接，且所述竖直骨架(22)连接在所述水平骨架(21)的中部，用于穿设于预应力管桩(10)内进行预制；所述外环骨架(23)呈环形地设于所述竖直骨架(22)的外围，并与所述竖直骨架(22)间隔开，用于套设于预应力管桩(10)外壁进行预制，所述托板(24)设于所述竖直骨架(22)和所述外环骨架(23)的底部。

2.根据权利要求1所述的预应力管桩复合地基用的桩帽，其特征在于，所述水平骨架(21)、所述竖直骨架(22)、所述外环骨架(23)均包括多层横加强筋和纵向连接各层横加强筋的纵连接筋，所述竖直骨架(22)、所述外环骨架(23)的纵连接筋与所述水平骨架(21)的横加强筋连接。

3.根据权利要求2所述的预应力管桩复合地基用的桩帽，其特征在于，所述水平骨架(21)的横加强筋的轮廓呈矩形，所述竖直骨架(22)的横加强筋的轮廓呈圆形。

4.根据权利要求2所述的预应力管桩复合地基用的桩帽，其特征在于，所述竖直骨架(22)的至少一根纵连接筋和/或所述外环骨架(23)的至少一根纵连接筋连接所述水平骨架(21)的每层横加强筋。

5.根据权利要求1所述的预应力管桩复合地基用的桩帽，其特征在于，还包括弹性衬垫(S)，所述弹性衬垫(S)呈环形，套设于所述竖直骨架(22)形成的预制结构与所述外环骨架(23)形成的预制结构之间的环形间隙内，且紧贴于所述水平骨架(21)形成的预制结构的表面。

6.根据权利要求2所述的预应力管桩复合地基用的桩帽，其特征在于，所述竖直骨架(22)、所述外环骨架(23)的横加强筋均包括环形的箍，所述竖直骨架(22)、所述外环骨架(23)分别沿各自的周向上间隔设置有纵连接筋，所述竖直骨架(22)、所述外环骨架(23)分别通过纵连接筋连接各自的环形的箍；沿远离所述水平骨架(21)的方向，所述外环骨架(23)上的环形的箍的径向尺寸呈梯度减小的趋势，所述桩帽对应所述外环骨架(23)的外壁呈阶梯状。

7.根据权利要求1～6任一所述的预应力管桩复合地基用的桩帽，其特征在于，还包括至少一根第一辅助桩(25)，所述第一辅助桩(25)用于自所述外环骨架(23)的一侧水平插入，穿过所述预应力管桩(10)、所述竖直骨架(22)后从所述外环骨架(23)的另一侧穿出，以承载所述托板(24)。

8.根据权利要求1～6任一所述的预应力管桩复合地基用的桩帽，其特征在于，还包括至少两根第二辅助桩(26)，两根所述第二辅助桩(26)关于所述竖直骨架(22)的中轴线对称设置，每根所述第二辅助桩(26)用于自所述外环骨架(23)的一侧斜向上插入，贯穿所述预应力管桩(10)的一侧、所述竖直骨架(22)后插设于所述预应力管桩(10)的另一侧内。

9.根据权利要求8所述的预应力管桩复合地基用的桩帽，其特征在于，所述竖直骨架(22)的每侧设有多根所述第二辅助桩(26)，所述竖直骨架(22)每侧的第二辅助桩(26)间隔设置。

10.一种桩基结构，其特征在于，包括预应力管桩(10)和权利要求1～9任一所述的预应力管桩复合地基用的桩帽，所述竖直骨架(22)穿设于预应力管桩(10)内进行预制，所述外环骨架(23)套设于预应力管桩(10)外壁进行预制，所述托板(24)作为预制底模。

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