[发明专利]一种装配式竖向盾构环型基桩与施工方法

说明书

本发明公开了一种装配式竖向盾构环型基桩与施工方法，在施工前通过工厂预制桩底模块和标准模块，桩底模块带有包钢刃脚，标准模块是由内壁和外壁组成的双层箱形结构。本发明采用预制钢筋混凝土管片，桩身质量高，双层箱型结构的管片提供了工作空间同时兼做桩孔护壁。桩身管片设置弹性密封垫槽，采用橡胶压力防水条，减少大面积桩身防水施工，提高了施工质量并且增加了经济效益。本发明提出的该种装配式竖向盾构环型基桩的施工方法，解决了钢筋接头数量较多的问题，桩身连接部位均采用高强螺栓。采用本方法施工大直径空心桩基础，无需大直径钻机，提高施工过程安全性和提供足够的施工空间，同时达到缩短工期、提高施工质量和减小施工成本的效果。

技术领域

本发明属于地下工程施工领域，主要应用于大型桥梁的桩基工程以及其他大型建筑桩基础的施工。

背景技术

长期以来，下部构造的桩基础多为实心结构。随着对基础支承能力需求的大幅增长，多数情况下，采用增大截面的实心灌注桩是不合算的，大直径实心桩存在不能充分利用桩心部分混凝土承载力的问题，造成材料的大量浪费。空心桩是指采用某种技术手段施工的环形断面基础桩，其特点是将传统的实心断面改变成环形断面，从而达到节省混凝土，减少桩的自重，增加桩身摩擦面积，提高桩身承载力的目的。目前，大直径桩基础工程正走向大直径、轻型化和装配化，众所周知，桩径越大，空心桩的效益也越高。

目前大直径空心桩的施工方法主要有两种：钻埋空心桩和人工挖孔空心桩。(1)钻埋空心桩的桩壳是由预制空心桩底节，若干中节和顶节3部分组成，并由锥形螺纹筋和HZLM锥形锚串联张拉连接而成。用涂抹环氧树脂水泥砂浆的钢筋混凝土平接头承压、粗钢筋预应力承受拉力的连接方式处理节头的连接。施工时首先利用钻机成孔，钻孔达到设计标高后，用钻机进行清渣与桩底抛石，在孔内沉放底节桩节，桩壳拼接，进行桩侧和桩底填石压浆。(2)人工挖孔空心桩施工时，人工开挖一节桩孔，施工一节护壁。护壁可采用预制壳或现场浇筑混凝土护壁。通过上下模护壁的竖向钢筋的有效连接来确保各节护壁能够连成一体，防止出现护壁脱节现象。护壁工程完成后，桩身采用内滑法施工，滑动的内模一般钢板做成两头封死的圆筒状。将内模放入井底，操作人员随内模提升完成筒壁钢筋笼的绑扎和混凝土浇筑，每升高2.5m校正1次芯模筒身，依次循环上升到桩井口。

上述两种施工方法均有各自技术上的不足：(1)钻埋空心桩的施工，对基本设备相对要求较强，成孔需要大直径钻机，没有现成钻机时，需发明新型钻机；桩节外表面涂抹一层防水沥青，在沥青外面贴裹一层防水纤维布，防水措施费时费力；此外桩侧和桩底压浆混凝土质量难以保证。(2)人工挖孔空心桩的施工，挖孔劳动强度较大，单桩施工速度较慢，开挖过程易出现塌孔，安全性较差；钢筋接头数量较多，而使桩的整体性变差；此外需要不时校正钢内模筒身。

发明内容

本发明采用一种装配式竖向盾构环型基桩结构，在施工前通过工厂预制桩底模块和标准模块，桩底模块带有包钢刃脚，标准模块是由内壁和外壁组成的双层箱形结构。主要适用于大型桥梁的桩基工程以及其他大型建筑桩基础的施工，主要解决了以下技术问题：(1)本发明采用预制钢筋混凝土管片，桩身质量高，双层箱型结构的管片提供了工作空间同时兼做桩孔护壁。桩身管片设置弹性密封垫槽，采用橡胶压力防水条，减少大面积桩身防水施工，提高了施工质量并且增加了经济效益。(2)本发明提出的该种装配式竖向盾构环型基桩的施工方法，解决了钢筋接头数量较多的问题，桩身连接部位均采用高强螺栓。施工无需大直径钻机，在桩底节管片设置刃脚，依靠自重进行挖土下沉，桩身现场吊拼装配，施工速度快。该装配式竖向盾构环型基桩的施工主要分为三个阶段，第一阶段进行桩底模块吊拼安装，刃脚下沉；第二阶段逐节接高桩身，挖土下沉；第三阶段进行封底并浇筑桩身混凝土。

因此，采用本方法施工大直径空心桩基础，无需大直径钻机，可以提高施工过程安全性和提供足够的施工空间，同时可以达到缩短工期、提高施工质量和减小施工成本的效果。