[发明专利]主动桩基托换结构及其施工方法

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种主动桩基托换结构及其施工方法，属于基础加固、桩基托换领域。

背景技术：

在既有建筑物下修筑地铁等地下工程时，常常要对既有桩基进行处理，实施桩基托换，也就是通过新施筑托换结构，来支承需要托换的柱、桩或基础，并将其所承受的荷载转换到该新施筑的托换结构上。过去的桩基托换工程一般采用扩大桩基的承载范围(如树根桩、筏板等)，或者一次性修筑好与需要托换的柱、桩、基础相连的结构板(梁)及新桩所形成的新结构，来减小需托换的柱、桩或基础的受力，实现力的转换。这种传统的桩基托换结构形式存在以下不足：

1.新修结构与需要托换的柱、桩或基础间力的分配不明确；

2.托换时需要托换的建筑物变形不能预先控制；

3.托换后需要托换的建筑物变形不能进行重新调节；

4.只适应于既有受力不大的柱、桩或基础的托换。

发明内容：

鉴于以上原因，本发明的目的是为了提供一种能实现自主控制需要托换的上部建筑物的变形，适应大轴力情况下的桩基托换的主动桩基托换结构。本发明的另一个目的是为了提供主动桩基托换结构的施工方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明主动桩基托换结构，包括带桩帽的托换新桩、托换梁板，托换新桩桩帽上设置了顶升千斤顶，并可通过顶升千斤顶对托换梁板进行主动超载预顶升及卸载，从而将需要托换的柱、桩上承受的前期既有荷载，传递到新施筑的托换结构上，实现托换桩基的力的转换。

上述的桩帽及托换梁板上相对应位置上分别预埋了钢板垫块。

上述的与顶升千斤顶对应位置的桩帽及托换梁板分别预埋了钢板垫块。

上述的在桩帽与托换梁板间设置了高度可以调节的可调安全自锁装置，可调安全自锁装置中有下部固定在桩帽上的钢制螺母，上部为与钢制螺母配合的钢制螺栓。

上述的与可调安全自锁装置对应位置的桩帽及托换梁板上分别预埋了钢板垫块。

上述的桩帽及托换梁板上预留了连接钢筋及相应的钢筋接驳器。

上述的与托换梁板对应的需要托换的柱、桩表面间凿出齿槽、种植抗剪键施加纵向、横向预应力。

本发明主动桩基托换结构的施工方法，该方法包括如下步骤：

1)、托换新桩施工根据施工操作空间，采用人工挖孔桩或者机构成孔桩；

2)、在对应于托换梁板位置处的需要托换的柱、桩表面凿齿槽、种植抗剪键；

3)、托换新桩的桩顶施工桩帽，并预埋钢板垫块，预留连接钢筋；

4)、制作预应力托换梁板，并预埋钢板垫块、预留连接钢筋；

5)、在托换新桩桩帽及托架梁板的钢板垫块上安装可调安全自锁装置，并调试；

6)、托换新桩桩帽及托梁板的钢板垫块上安装顶升千斤顶，并调试；

7)、利用顶升千斤顶分级超载预顶升、卸载至截桩荷载，并随顶升、卸载调节可调安全自锁装置，使托换新桩与托换梁板始终保持可靠传力；

8)、分步截除旧桩，完成荷载由旧桩向新桩转换；

9)、将托换新桩桩帽与托换梁板之间的连接钢筋，通过钢筋接驳器钢套筒进行连接，再将托换新桩桩帽与托换梁板之间空隙用混凝土浇筑，完成托换工程；

10)、取出顶升千斤顶，提供给后续工程使用。

本发明托换梁(板)与需要托换的柱、桩之间通过抗剪接点连接成受力整体，抗剪接点是在与托换梁(板)对应的需要托换的柱、桩表面凿出齿槽、种植抗剪键，以及通过对接点施加纵、横向预应力来形成。托换新桩设置桩帽，桩帽上预埋了钢板垫块，以放置顶升千斤顶、可调安全自锁装置。利用顶升千斤顶主动对与托换梁(板)形成整体连接的需要托换的柱、桩进行超载预顶升、卸荷，实现需要托换的柱、桩上既有承受的荷载向新建托换结构上转移；利用可调安全自锁装置，增强托换施工过程中的结构稳定性。

托换新桩桩帽及托换梁(板)预留了连接钢筋及相应的钢筋接驳器(钢套筒)，在完成托换桩基的力的转换，截除桩后，将预留钢筋用钢筋接驳器(钢套筒)连接起来，并对托换新桩桩帽及托换梁(板)间空隙用混凝土浇筑成整体。

本发明能实现自主控制需要托换的上部建筑物的变形，适应大轴力情况下的桩基托换。

附图说明：

图1为本发明主动桩基托换结构示意图。

图2为托换梁(板)与需要托换的柱、桩之间的抗剪接点齿槽设置、种植抗剪键示意图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为托换梁(板)纵向预应力钢索布置示意图。