CN218813675U - 一种既有工程桩的补强结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种既有工程桩的补强结构，包括沿着工程桩的桩轴线设置在工程桩的钻芯孔内的钢结构，所述钢结构包括钢棒和设置在所述钢棒一端或两端的钢筋，所述钢棒与工程桩桩身内部的破碎段位置对应，且所述钢棒的上端不低于所述破碎段的上端，所述钢棒的下端不高于所述破碎段的下端，补强结构还包括回灌浇筑于所述钻芯孔内并包覆于所述钢结构外的混凝土。本实用新型采用的补强用的钢结构，该钢结构包括一段结构强度极高的钢棒，并设置在桩身内部对应破碎段的高度，有效针对既有工程桩桩身不完整的区域进行结构补强，使得既有工程桩的承载力得到加强，满足承载需求，而且还降低了补桩的工程造价及耽误的施工进度。

Description

一种既有工程桩的补强结构

技术领域

本实用新型涉及地下室工程桩施工领域，具体的说，是涉及一种既有工程桩的补强结构。

背景技术

本建筑工程项目由于某些因素中途停滞，若干年后重新启动该工程，并更换了施工团队。而前施工团队已经完成了地下室主体结构的工程桩，为了确保工程质量，先对既有工程桩检测，结果发现一些工程桩存在承载力不足的问题。

采用钻芯法对既有工程桩进行抽样检查，抽样的4根工程桩的桩身均存在缺陷，例如1号桩的第3个钻芯孔在23.9-24.2米处桩身的混凝土芯样破碎，说明桩身完整性类别为Ⅲ类，而Ⅲ类表示桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响。

对三类桩传统补强的方法，是采用C45微膨胀细石混凝土，长度至桩底进行满灌。该方法虽然简单，但对补强后的工程桩进行抗压静载试验，结果并不理想，可见传统方法对于停滞若干年再重新施工的既有工程桩并不适用。

因此，需要寻求一种有效的既有工程桩的结构补强结构，来解决既有工程桩的桩身完整性有缺陷，导致承载力不足的问题。

实用新型内容

为了解决既有工程桩桩身内部存在破碎段，桩身完整性差、承载力不足的问题，本实用新型提供一种既有工程桩的补强结构。

本实用新型技术方案如下所述：

一种既有工程桩的补强结构，包括沿着工程桩的桩轴线设置在工程桩的钻芯孔内的钢结构，所述钢结构包括钢棒和设置在所述钢棒一端或两端的钢筋，所述钢棒与工程桩桩身内部的破碎段位置对应，且所述钢棒的上端不低于所述破碎段的上端，所述钢棒的下端不高于所述破碎段的下端，补强结构还包括回灌浇筑于所述钻芯孔内并包覆于所述钢结构外的混凝土。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，位于所述钢棒上端的钢筋伸出工程桩的桩顶并与工程桩上方的承台连接。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述钢棒的顶端超出所述破碎段的上端3米及3米以上，所述钢棒的底端超出所述破碎段的下端3米及3米以上。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述钢棒与所述钢筋连接的端面上设有插孔，所述钢筋插入所述插孔内。

进一步的，所述插孔的孔深为10厘米。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述钻芯孔的孔壁设有打磨面。

根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于：

本实用新型采用的补强用的钢结构，该钢结构包括一段结构强度极高的钢棒，并设置在桩身内部对应破碎段的高度，有效针对既有工程桩桩身不完整的区域进行结构补强，使得既有工程桩的承载力得到加强，满足承载需求；

且本实用新型补强用的钢结构中，在钢棒的至少一端部设置钢筋，能够节省钢棒的用料，从而减少工程项目额外的开支。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为待补强区域确定过程的示意图；

图3为补强后的工程桩的截面示意图。

在图中，1、工程桩；11、破碎段；12、待补强区域；13、钻芯孔；131、第一钻芯孔；132、第二钻芯孔；

2、钢结构；21、钢棒；22、钢筋。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

如图1所示，本实用新型还提供一种既有工程桩的补强结构，包括沿着工程桩1的桩轴线设置在工程桩1的钻芯孔内的钢结构2，钢结构2包括钢棒21和设置在钢棒21一端或两端的钢筋22，钢棒21与工程桩1桩身内部的破碎段11位置对应，且钢棒21的上端不低于破碎段11的上端，钢棒21的下端不高于破碎段11的下端，补强结构还包括回灌浇筑于所述钻芯孔内并包覆于所述钢结构2外的混凝土。

工程桩1桩身内部的破碎段11使得工程桩1桩身不完整，当采用钻孔抽芯法抽取芯样后，能观察到混凝土芯样在该破碎段11区间呈破碎状，导致工程桩1内部的混凝土结构不完整（即桩身完整性有缺陷），从而使得工程桩1的承载力不符合要求。本方案利用包括有钢结构2的若干补强结构对工程桩1的破碎段11修补，使得既有工程桩1的承载力得到加强，满足承载需求。

在一个可选实施例中，位于钢棒21上端的钢筋22伸出工程桩1的桩顶并与工程桩1上方的承台连接；该上端的钢筋22与工程桩1上的既有钢筋一同用于绑扎承台，实现对工程桩1的结构补强的同时，还能增设绑扎用的钢筋数量，确保补强后的工程桩与承台之间连接更加紧密，建筑基础更可靠。

在一个优选实施例中，钢棒21的顶端超出破碎段11的上端3米及3米以上，钢棒21的底端超出破碎段11的下端3米及3米以上，能够确保钢棒21的长度范围完全覆盖破碎段11的范围。

在本实用新型中，钢筋22通过焊接与钢棒21的端部固定连接，在一个优选实施例中，为了增加钢棒21与钢筋22的连接牢固度，在钢棒21的端面设置一个插孔，将钢筋22插入插孔中，使得钢筋22与钢棒21的端部具有重叠部分，具体地，插孔的孔深为10厘米。

钻孔抽芯之后，钻芯孔的内壁为光滑面，又因为钢棒的表面为光滑面，放入钻芯孔的钢棒与孔壁之间摩擦力小，因此采用一个优选实施例，将钻芯孔的孔壁进行打磨，使得孔壁壁面粗糙，增加与浇筑的混凝土之间的摩擦力，从而增加补强结构与钻芯孔之间的竖向抗拔及抗拔能力。

综上所述，本实用新型的补强用的钢结构有效针对既有工程桩桩身不完整的区域进行结构补强，使得既有工程桩的承载力得到加强，满足承载需求。

为了更好地理解本方案，以下介绍一种既有工程桩的补强方法，包括以下步骤：

S1、利用声波精细化复测法与钻孔抽芯法进行综合评估，确定工程桩1中待补强区域12，该待补强区域12包括工程桩1中径向待补强区域12、轴向待补强区域12；

S2、根据工程桩1待补强区域12，确定补强用的钢结构2的数量与钢结构2中钢棒21的长度，并制作完成所有钢结构2；

S3、在待补强区域12中的钻芯孔13放入补强用的钢结构2；

S4、对钢结构与钻芯孔之间的空隙进行高压注浆，将工程桩1上的所有钻芯孔13和声测孔14回灌浇筑混凝土；

S5、采用竖向抗压静载试验，检测补强后的工程桩1。

关于步骤1，本实用新型首次提出声波精细化复测法与钻孔抽芯法相结合，确定工程桩1中待补强区域12，具体步骤如下：

S11、在工程桩1的边缘均匀打四个声测孔14作为声测孔系，利用声波精细化复测法探测每两个声测孔14之间的区域，将具有异常声测线的区域作为初步异常区域；

倘若该步骤探测后，没有异常声测线，一般判定为合格工程桩，可以在工程桩的中心抽取混凝土芯样，查看其完整性进行验证，如果与探测结果不符合，则声波探测时操作不当，重新探测。

S12、在每个所述初步异常区域的中心打钻芯孔13，并抽取混凝土芯样，确定混凝土芯样的完整性，记录异常的混凝土芯样的点位，以及记录混凝土芯样上异常段的高点值和低点值；

S13、将前一步骤获得的钻芯孔13与邻近的声测孔14组合成新的声测孔系，再次进行声波探测，将具有异常声测线的区域作为修正后的异常区域；

S14、将工程桩1中包含有修正后的异常区域的一侧作为径向待补强区域，在所有的混凝土芯样的异常段的高点值中取最大值、其所有的低点值中取最小值，分别作为轴向待补强区域的顶、底标高。

为了方便理解，本方案提供一具体操作实施例：

如图2所示，在工程桩1的边缘均匀打A、B、C、D四个声测孔14，对每两个点之间的区域进行探测，AB、AC、AD、BC、BD、CD，共六个区域，超声波能够检测出区域中工程桩1的异常，并通过异常声测线体现，将异常的区域AB、AD、BD作为初步异常区域（阴影部分）；在AB的中心、AD的中心、BD的中心分别打钻芯孔1、2、3，并抽取混凝土芯样，查看所有混凝土芯样的完整性，记录异常的混凝土芯样的点位，这些点位的钻芯孔需要加入钢结构2进行补强，而混凝土芯样完整性好的孔位，后序直接回灌浇筑混凝土填补即可。同时记录下异常的混凝土芯样上异常段的高点值和低点值：钻芯孔1的高点值a1、低点值b1，钻芯孔2的高点值a2、低点值b2，钻芯孔3的高点值a3、低点值b3。

三个钻芯孔1、2、3与声测孔A、B、D组成新的声测孔系，再次进行声波探测，检测相邻两个点之间的区域，有区域：A1、1D、D3、31、12、2A、2B、23、3B，将具有异常声测线的区域1A、A2、23、31作为修正后的异常区域（阴影部分），并将工程桩1中包含有修正后的异常区域的一侧作为径向待补强区域。

在高点值a1、a2、a3中取最大值，作为轴向待补强区域的顶标高；在低点值b1、b2、b3中取最小值，作为轴向待补强区域的底标高，即可得，轴向待补强区域的范围。

关于步骤2、根据工程桩1待补强区域12，确定补强用的钢结构2的数量与钢结构2中钢棒21的长度，并制作完成所有钢结构2；在该步骤中，根据工程桩1中径向待补强区域确定补强用的钢结构2的数量，具体包括以下步骤：

S21、计算径向待补强区域的面积在工程桩1的截面面积的占比；

S22、计算出需要等强替换桩身承载力；

工程桩1的单桩竖向承载力特征值乘以步骤21获得的百分比，得到需要等强替换桩身承载力N；

S23、计算出理论所需钢棒数；

需要等强替换桩身承载力除以单根实心钢棒承载力特征值N1，得到理论所需钢棒数量n1，其中N1的值为已知值，例如单根70mm直径的钢棒承载力特征值为800kN；

S24、得出实际所需钢棒数；

在理论所需钢棒数的基础上增加2-3根，即为实际所需钢棒数。

例如，已知既有工程桩1的半径为0.9米，其单桩竖向承载力特征值为1.8万kN，已知单根70mm直径的钢棒21承载力特征值为800kN，并已求得径向待补强区域的面积为0.479平方米，则需要等强替换桩身承载力N=0.479/（3.14×0.9²）×18000=3400kN；

从而得出理论需要的钢棒数为n1=N/N1=3400/800=4.25根；因此实际所需钢棒数为6根至8根。

在步骤2中，根据工程桩1中轴向待补强区域确定钢结构2中钢棒21的长度，具体地，本方案的钢结构2中钢棒21的长度范围要求覆盖轴向待补强区域的高度范围（顶标高与底标高之间），制作出长度一致的所有钢棒21。可见，虽然待补强区域12的不同点位上，混凝土异常的高低位置不相同，但本方案以所有异常混凝土芯样的最高点作为待补强区域12的最高点，以所有异常混凝土芯样的最低点作为待补强区域12的最低点，

在一个优选实施例中，钢棒21的顶端超出轴向待补强区域的顶标高不少于3米，钢棒21的底端超出轴向待补强区域的底标高不少于3米。能够确保钢棒21完全覆盖工程桩1的桩身缺陷深度范围，保证补强后的工程桩1达到承载力要求，补强效果得到保障。

在步骤2中，制作补强用的钢结构2包括以下步骤：

S27、选取制作好的钢棒21；

S28、在钢棒21的一端或两端焊接钢筋22，组合成补强用的钢结构2，且钢结构2的总长度大于钻芯孔的孔深度。

如图3所示，在步骤3包括以下步骤：

S31、在钻孔抽芯检测过程打出的、且位于待补强区域12内的第一钻芯孔131（检测时打出的钻芯孔）处，放入钢结构2；

S32、在待补强区域12内，新增一个或多个第二钻芯孔132（用于补强的钻芯孔）；一个第二钻芯孔132时，位于待补强区域12的中心；多个第二钻芯孔132时，均匀分布在待补强区域12内，例如图3中的第二钻芯孔4、5、6，新增的第二钻芯孔也用于放入钢结构2，且第二钻芯孔132的数量等于实际所需的钢结构2数量减去步骤31中的钢结构2数量。

在一个优选实施例中，新增的第二钻芯孔132的位置位于待补强区域12内，且距离问题孔350毫米，问题孔指的是异常的混凝土芯样所在的孔。

放入补强用的钢结构2后，进行步骤4，按0.5：1配比注入水泥浆，填补工程桩1上的所有孔，完成补强后的工程桩1结构。对补强后的工程桩1进行抽查，对抽出的工程桩1进行竖向抗压试验，检验补强后的工程桩1是否合格。需要说明的是，声波精细化复测法（声波透射法）、钻孔抽芯法、单桩竖向抗压静载试验均为现有技术，且记载在《建筑基桩检测技术规范》中，在此不作赘述。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种既有工程桩的补强结构，其特征在于，包括沿着工程桩的桩轴线设置在工程桩的钻芯孔内的钢结构，还包括回灌浇筑于所述钻芯孔内并包覆于所述钢结构外的混凝土；

所述钢结构包括钢棒和设置在所述钢棒一端或两端的钢筋，所述钢棒与工程桩桩身内部的破碎段位置对应，且所述钢棒的上端不低于所述破碎段的上端，所述钢棒的下端不高于所述破碎段的下端。

2.根据权利要求1所述的一种既有工程桩的补强结构，其特征在于，位于所述钢棒上端的钢筋伸出工程桩的桩顶并与工程桩上方的承台连接。

3.根据权利要求1所述的一种既有工程桩的补强结构，其特征在于，所述钢棒的顶端超出所述破碎段的上端3米及3米以上，所述钢棒的底端超出所述破碎段的下端3米及3米以上。

4.根据权利要求1所述的一种既有工程桩的补强结构，其特征在于，所述钢棒与所述钢筋连接的端面上设有插孔，所述钢筋插入所述插孔内。

5.根据权利要求4所述的一种既有工程桩的补强结构，其特征在于，所述插孔的孔深为10厘米。

6.根据权利要求1所述的一种既有工程桩的补强结构，其特征在于，所述钻芯孔的孔壁设有打磨面。

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