CN114045821A - 一种组合连接式桩板结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种组合连接式桩板结构及其施工方法，其结构部分包括自下而上依序设置的管桩、外套钢管和预制板；管桩靠近外套钢管一端套设有加强端板，管桩内预设有钢筋笼及填芯混凝土托板，所述钢筋笼扩头端贯穿外套钢管后插入预制板中；管桩与外套钢管内均浇筑有用于将其内部填充密实的补偿收缩混凝土；所述预制板预留有呈环形布设的锚固孔洞，所述钢筋笼的竖向主钢筋按照设计要求穿过预制板的锚固孔洞与预制板进行连接，在连接平面处以环氧砂浆进行调平，在锚固孔洞内浇灌超高性能灌浆料进行填充密实，形成新型桩板整体结构。本方案为高速发展的公路建设行业提供科学依据，为此类结构在近海地区公路工程的进一步推广应用打下基础。

Description

一种组合连接式桩板结构及其施工方法

技术领域

本发明应用于桥梁工程研究领域，具体是一种组合连接式桩板结构及其施工方法。

背景技术

在我国沿海及内陆部分地区分布着大量的淤泥、有机质细粒土等软土地基，在这类地基上修筑路基，若处理不当则容易引起路基的承载力不足、使用寿命过短甚至直接发生破坏，对行车的安全、速度和舒适性产生严重影响。现阶段公路建设中的软土地基处理已经成为影响工程质量、进度和造价的关键因素之一。目前规范中推荐的几种常用的公路软土地基处理方法有换填法、堆载预压法、强夯法、CFG桩等，但这几种方法在处理公路软土地基方面均有一定的适用性和局限性。换填法仅对浅层地基有效，堆载预压法工期较长，造价增高，强夯对周围地基影响大，CFG桩施工工艺较复杂，造价较高。当所需处理软土地基深度较大并且软土层较厚时，当前大多采用打入CFG桩等桩体来进行处理，根据要求打入桩体间距需保持3～5倍桩径。这样虽然严格控制了地基沉降，但会造成用料多、造价高等不良后果，这时可以考虑采用桩板结构来进行软土地基处理。

桩板结构是一种在软土地基中打入桩体，在桩顶上设置一定厚度的混凝土板，混凝土板通过锚接等方式与桩体连接在一起，来共同承担上部附加荷载的复合结构。桩板结构最早出现于国外铁路建设领域，随着高速铁路的发展，桩板结构也开始逐渐应用于国内高速铁路建设方面，主要作为无砟轨道的一种路基结构形式，但同时也是一种新型的地基处理方法。

预制装配技术具有节能、环保、工厂化生产效率高等特点。常见的道路构筑物，如桥梁、桥墩、涵洞、通道等，目前已基本实现预制成小型构件后现场完成整体拼装。公路上对地基沉降的要求并没有高速铁路上那么严格，近年来经探索，国内在“桩板结构方案”取代填土路基方面的突破，弥补了“预制装配技术”在公路行业最大应用场景短板，使得“公路工程全工业化建造”成为可能。尤其在不良路基路段，桩板结构方案与常规桥梁相比，造价有明显优势；与填土路基(填土+软土地基刚性桩处理)相比，在通透性、环保、工期等方面有综合优势。

桩板结构在国内的技术开发与工程应用才刚刚起步，既没有现成的设计理论和设计方法，也没有成熟的施工工艺和控制措施。现有相关应用研究成果和应用案例主要局限于单幅横向13米宽度以下(2车道)、地势平坦、路网发达、渐进式地层、无水位、无风力、地震作用的路段，在近海地区公路工程的应用还有一些特定的技术问题有待深入研究。对于预制装配式结构，其预制构件间的连接方式，是影响其结构力学性能、安全性、施工便利性的重要因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种组合连接式桩板结构及其施工方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种组合连接式桩板结构，包括自下而上依序设置的管桩、外套钢管和预制板；

所述管桩靠近外套钢管一端套设有加强端板，其远离外套钢管一端置于地基土层内，且管桩内设有填芯混凝土托板；

所述管桩内预设有钢筋笼，所述钢筋笼一端贯穿外套钢管后插入预制板中，钢筋笼另一端设于所述填芯混凝土托板上；

所述管桩与外套钢管内均浇筑有用于将其内部填充密实的补偿收缩混凝土。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述钢筋笼由竖向主钢筋和螺旋箍筋组成。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述钢筋笼截面为圆形，且靠近预制板一端的截面面积大于另一端的截面面积。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述预制板上对应钢筋笼一端的竖向主钢筋开设有呈环形布设的锚固孔洞，锚固孔洞内布设有用于配合竖向主钢筋进行连接的波纹管。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述波纹管与钢筋笼一端的竖向主钢筋的连接平面设有用于调平的环氧砂浆。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述锚固孔洞内浇灌超高性能灌浆料。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述钢筋笼由上而下插入管桩内部的深度大于3倍的管桩外径，所述钢筋笼一端的竖向主钢筋骨架插入预制板的深度大于4/5的预制板厚度。

一种组合连接式桩板结构施工方法，具体包括如下步骤：

S1、将预制成型的管桩运送至施工现场；

S2、在预设位置采用打桩机将管桩依次打入预定的基础土层，在进行接桩后预留地面管桩支撑高度；

S3、在地面最上部的管桩内部布设填芯混凝土托板，将中下部截面为等直径，中上部截面直径逐渐增大，上端部为圆截面较大且仅包含竖向主钢筋的钢筋笼由管桩上端向下插入管桩内部空腔，立设于填芯混凝土托板之上，并调整中心位置；

S4、将外套钢管外套在钢筋笼上并立设于管桩上顶端部，通过焊接与管桩顶面固定；

S5、向外包钢管内浇筑补偿收缩混凝土至管桩中上部及钢套管内部填充密实；

S6、将预制板吊运至管桩顶部连接件上方，对准锚固孔洞位置，借助环氧砂浆进行调平，将供桩板连接的钢筋笼上部竖向主钢筋穿过预制板锚固孔洞，实现管桩与预制板的临时固定；

S7、在预制板顶面的预留锚固孔洞口浇灌超高性能灌浆料将孔洞填充密实，待超高性能灌浆料达到预设强度形成桩板整体结构。

本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：本发明针对当前新型桩板结构中管桩和混凝土板的连接构造进行了开发，可为高速发展的公路建设行业提供科学依据，为此类结构在近海地区公路工程的进一步推广应用打下基础，将有着十分重要的理论意义和工程实践意义。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：

图1为本发明结构整体示意图；

图2为本发明锚固孔洞结构开设位置示意图；

图3为本发明1-1位置剖视示意图；

图4为本发明2-2位置剖视示意图；

图5为本发明锚固孔洞结构剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-5所示，本发明提供了一种组合连接式桩板结构，包括自下而上依序设置的管桩1、外套钢管2和预制板3；所述管桩1靠近外套钢管2一端套设有加强端板4，其远离外套钢管2一端置于地基土层内，且管桩1内设有填芯混凝土托板5；所述管桩1内预设有钢筋笼6，所述钢筋笼6扩头端贯穿外套钢管2后插入预制板3中，钢筋末端设有加强接头10，钢筋笼6另一端设于所述填芯混凝土托板5上；所述管桩1与外套钢管2内均浇筑有用于将其内部填充密实的补偿收缩混凝土7。所述钢筋笼6由竖向主钢筋和螺旋箍筋组成。所述钢筋笼6截面为圆形，且靠近预制板3一端的截面面积大于另一端的截面面积。所述预制板3上对应钢筋笼6一端的竖向主钢筋开设有呈环形布设的锚固孔洞9，锚固孔洞9内布设有用于配合竖向主钢筋进行连接的波纹管。所述波纹管与钢筋笼6一端的竖向主钢筋的连接平面设有用于调平的环氧砂浆8。所述锚固孔洞9内浇灌超高性能灌浆料。所述钢筋笼6由上而下插入管桩1内部的深度大于3倍的管桩1外径，所述钢筋笼6一端的竖向主钢筋骨架插入预制板3的深度大于4/5的预制板3厚度。

一种组合连接式桩板结构施工方法，具体包括如下步骤：

S1、将预制成型的管桩运送至施工现场；

S2、在预设位置采用打桩机将管桩依次打入预定的基础土层，在进行接桩后预留地面管桩支撑高度；

S3、在地面最上部的管桩内部布设填芯混凝土托板，将中下部截面为等直径，中上部截面直径逐渐增大，上端部为圆截面较大且仅包含竖向主钢筋的钢筋笼由管桩上端向下插入管桩内部空腔，立设于填芯混凝土托板之上，并调整中心位置；

S4、将外套钢管外套在钢筋笼上并立设于管桩上顶端部，通过焊接与管桩顶面固定；

S5、向外包钢管内浇筑补偿收缩混凝土至管桩中上部及钢套管内部填充密实；

S6、将预制板吊运至管桩顶部连接件上方，对准锚固孔洞位置，借助环氧砂浆进行调平，将供桩板连接的钢筋笼上部竖向主钢筋穿过预制板锚固孔洞，实现管桩与预制板的临时固定；

S7、在预制板顶面的预留锚固孔洞口浇灌超高性能灌浆料将孔洞填充密实，待超高性能灌浆料达到预设强度形成桩板整体结构。

实施例

采用钢管混凝土-灌浆套筒组合连接的新型桩板结构构造，主要包括管桩1、钢筋笼6、补偿收缩混凝土7、外套钢管2和预制板3，所述管桩上端部外围设有加强端板4，管内中间段设有填芯混凝土托板5，下端部作用于地基土层内，所述钢筋笼由竖向主钢筋和螺旋箍筋组成，所述钢筋笼中下部截面为等直径的圆形，由上而下插入管桩内部空腔，立设于填芯混凝土托板5之上，所述钢筋笼中上部截面直径逐渐增大且伸出于管桩顶面之上，所述钢筋笼上端部为圆截面较大且仅包含竖向主钢筋的骨架，所述外套钢管外套在钢筋笼上并立设于管桩上顶端部，通过焊接与管桩顶面固定，所述补偿收缩混凝土由钢套管顶面向下浇筑，将管桩中上部及钢套管内部填充密实，并露出钢筋笼上部供桩板连接的竖向主钢筋骨架，所述预制板在与管桩顶部连接处预留有呈环形布设的锚固孔洞，并在孔内布设有波纹管，所述钢筋笼的竖向主钢筋按照设计要求穿过预制板的锚固孔洞与预制板进行连接，在连接平面处以环氧砂浆进行调平，在锚固孔洞内浇灌超高性能灌浆料进行填充密实，形成新型桩板整体结构。

在本实施例中，所述钢筋笼的中下部外径小于管桩的内径，中上部最大截面直径小于管桩外径，所述外套钢管的直径大于管桩的内径小于管桩的外径，所述预制板在与管桩顶部连接处预留有呈环形布设的锚固孔洞直径均大于1.2倍的竖向主钢筋直径，所述钢筋笼由上而下插入管桩内部空腔深度大于3倍的管桩外径，所述钢筋笼上部供桩板连接的竖向主钢筋骨架插入预制板的深度大于4/5的板厚。

以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种组合连接式桩板结构，其特征在于：包括自下而上依序设置的管桩、外套钢管和预制板；

所述管桩靠近外套钢管一端套设有加强端板，其远离外套钢管一端置于地基土层内，且管桩内设有填芯混凝土托板；

所述管桩内预设有钢筋笼，所述钢筋笼一端贯穿外套钢管后插入预制板中，钢筋笼另一端设于所述填芯混凝土托板上；

所述管桩与外套钢管内均浇筑有用于将其内部填充密实的补偿收缩混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种组合连接式桩板结构，其特征在于：所述钢筋笼由竖向主钢筋和螺旋箍筋组成。

3.根据权利要求2所述的一种组合连接式桩板结构，其特征在于：所述钢筋笼截面为圆形，且靠近预制板一端的截面面积大于另一端的截面面积。

4.根据权利要求3所述的一种组合连接式桩板结构，其特征在于：所述预制板上对应钢筋笼一端的竖向主钢筋开设有呈环形布设的锚固孔洞，锚固孔洞内布设有用于配合竖向主钢筋进行连接的波纹管。

5.根据权利要求4所述的一种组合连接式桩板结构，其特征在于：所述波纹管与钢筋笼一端的竖向主钢筋的连接平面设有用于调平的环氧砂浆。

6.根据权利要求4所述的一种组合连接式桩板结构，其特征在于：所述锚固孔洞内浇灌超高性能灌浆料。

7.根据权利要求4所述的一种组合连接式桩板结构，其特征在于：所述钢筋笼由上而下插入管桩内部的深度大于3倍的管桩外径，所述钢筋笼一端的竖向主钢筋骨架插入预制板的深度大于4/5的预制板厚度。

8.一种组合连接式桩板结构施工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、将预制成型的管桩运送至施工现场；

S2、在预设位置采用打桩机将管桩依次打入预定的基础土层，在进行接桩后预留地面管桩支撑高度；

S3、在地面最上部的管桩内部布设填芯混凝土托板，将中下部截面为等直径，中上部截面直径逐渐增大，上端部为圆截面较大且仅包含竖向主钢筋的钢筋笼由管桩上端向下插入管桩内部空腔，立设于填芯混凝土托板之上，并调整中心位置；

S4、将外套钢管外套在钢筋笼上并立设于管桩上顶端部，通过焊接与管桩顶面固定；

S5、向外包钢管内浇筑补偿收缩混凝土至管桩中上部及钢套管内部填充密实；

S6、将预制板吊运至管桩顶部连接件上方，对准锚固孔洞位置，借助环氧砂浆进行调平，将供桩板连接的钢筋笼上部竖向主钢筋穿过预制板锚固孔洞，实现管桩与预制板的临时固定；

S7、在预制板顶面的预留锚固孔洞口浇灌超高性能灌浆料将孔洞填充密实，待超高性能灌浆料达到预设强度形成桩板整体结构。

Images