一种软土地基灌注桩水平承载增强体及其施工方法

摘要

本发明公开了一种软土地基灌注桩水平承载增强体及其施工方法，该装置包括一组结构、尺寸均相同的翼板和一个环箍，翼板均匀布置在环箍的周侧，翼板上设置有小孔；翼板为类圆角梯形，翼板的短边设置有卡槽，环箍上沿圆周均匀设置有与翼板数量一致的凸齿，翼板和环箍之间通过卡槽和凸齿的间隙配合实现铰接；所述翼板可以相对环箍实现90°范围内的转动。本发明解决了长期存在的灌注桩水平承载力提升与单一靠增加桩径带来的造价浪费以及异型桩基又必须依靠特殊施工装备间的矛盾；本发明方法采用翼板、环箍与注浆混凝土共同形成水平承载增强体，实现了灌注桩水平承载力的提升，也增强了竖向承载力，且无需特定桩基施工装备，安装方法简单，高效快捷。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工、桩基工程技术，尤其涉及灌注桩的施工承载安全问题，具体说是一种软土地基灌注桩水平承载增强体及其施工方法。

背景技术

随着我国大规模土地资源的开发利用，桩基成为各类工程建设的主要承载体，它被广泛应用于高层建筑、公路桥梁、风电基础等领域。桩基除承受竖向荷载外，在很多情况下(例如，地震荷载、风荷载、邻近堆载、邻近开挖、护坡加固等)还要承受一定的水平荷载。钻孔灌注桩以其施工方便，承载力高而得到广泛应用。近年来，城市化进程的加快及环境控制的高严格化，对桩基的承载安全稳定提出了更高的要求。桩基竖向承载的机理及设计施工已接近成熟化，对水平承载性能的考虑成为影响建(构)筑物安全长效的核心要素。桩基水平承载主要受上部一定范围内的土层控制，土体的非线性、成层性、弹塑性是水平受荷桩设计的难点所在。为提高桩基水平承载力，常规方法主要是通过增加桩径，增加桩体自身刚度，或者对桩侧土体进行局部加固等措施来实现的，这样的做法往往成本太高，效率低，且不宜大规模施工。在现代桩基研制方面，大多也集中在为提高竖向承载力而研发的新型桩基，包括支盘桩、竹节桩、楔形桩、Y型桩等等。以上异型桩基在提升竖向承载力的同时，也对桩基水平承载力提升有所贡献，但存在的问题是，这些桩型必须依靠特殊的施工装备，施工操作复杂，成桩质量也较难保证。

发明内容

发明目的：针对灌注桩水平承载安全问题，本发明提供一种专门的、有针对性的软土地基灌注桩水平承载增强体及其施工方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种软土地基灌注桩水平承载增强体，包括一组结构、尺寸均相同的翼板和一个环箍，翼板均匀布置在环箍的周侧，翼板上设置有小孔；所述翼板为类圆角梯形，翼板的短边设置有卡槽，环箍上沿圆周均匀设置有与翼板数量一致的凸齿，翼板和环箍之间通过卡槽和凸齿的间隙配合实现铰接；在不受外力时，所述翼板自由垂落，且翼板可以相对环箍实现90°范围内的转动，即：翼板上表面受到向下的压力使得翼板向内、向下旋转，当旋转至最大位置时，翼板与环箍垂直面的夹角记为α，0≤α≤5°；翼板下表面受到向上的压力使得翼板向外、向上旋转，当旋转至最大位置时，翼板与环箍垂直面的夹角记为β；α<β≤90°。

具体的，当翼板与环箍垂直面的夹角为α时，相邻两片翼板之间存在搭接；搭接面积大于单片翼板面积的1/4，优选搭接面积为1/3。

具体的，当翼板与环箍垂直面的夹角为β时，相邻两片翼板之间仍存在搭接。

具体的，所述环箍为两段半环的结构，两段半环的一端通过铆钉实现可转动的铰接，两段半环的另一端通过插销实现可拆卸的连接。

具体的，所述翼板上设置有加肋筋。

一种软土地基灌注桩水平承载增强体的施工方法，包括如下步骤：

Step1：解除插销的连接，在环箍打开的情况下，将翼板安装到环箍上，检查翼板绕环箍的转动情况，保证相邻翼板间的相互搭接及同步张开、缩合性；

Step2：将环箍和翼板整体围挂到钢筋笼上，闭合插销的连接，同时通过铁丝将环箍绑扎到钢筋笼的主筋上；

Step3：将环箍、翼板和钢筋笼整体下放到钻孔指定位置，在钢筋笼安置完成后下放注浆管；

Step4：通过注浆管向钻孔内注浆，浆液从注浆管底部向注浆管外侧流出并向上回升，翼板在浆液回升的浮托力下张开，成伞状支撑在钻孔内；

Step5：继续注浆，使沿竖向布置的所有不同深度的翼板全部张开；

Step6：注浆结束，所有翼板和环箍最终被浆液包裹固化，共同形成有利于桩基水平承载的加筋混凝土增强体。

具体的，鉴于桩基水平承载主要受控于上部一定范围内的桩土相互作用影响，因此所述翼板可以仅布置在桩基上部的5倍钻孔直径范围内。

有益效果：本发明提供的软土地基灌注桩水平承载增强体及其施工方法，解决了长期存在的灌注桩水平承载力提升与单一靠增加桩径带来的造价浪费以及异型桩基又必须依靠特殊施工装备间的矛盾；本发明方法采用翼板、环箍与注浆混凝土共同形成水平承载增强体，实现了灌注桩水平承载力的提升，也增强了竖向承载力，且无需特定桩基施工装备，安装方法简单，高效快捷。

附图说明

图1为本发明的软土地基灌注桩水平承载增强体与钢筋笼整体的结构示意图；

图2为环箍的结构示意图；

图3为翼板的结构示意图；

图4为环箍与翼板的连接示意图；

图5为环箍与翼板整体的结构示意图；

图6为环箍与翼板整体在钢筋笼上绑扎完成时的状态示意图；

图7为注浆过程中翼板的变化示意图；

图8为桩基施工完成后的整体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种软土地基灌注桩水平承载增强体，包括一组结构、尺寸均相同的翼板1和一个环箍2，翼板1均匀布置在环箍2的周侧，翼板1上设置有小孔3；所述翼板1为类圆角梯形，翼板1的短边设置有卡槽10，环箍2上沿圆周均匀设置有与翼板1数量一致的凸齿9，翼板1和环箍2之间通过卡槽10和凸齿9的间隙配合实现铰接；在不受外力时，所述翼板1自由垂落，且翼板5可以相对环箍2实现90°范围内的转动，即：翼板1上表面受到向下的压力使得翼板1向内、向下旋转，当旋转至最大位置时，翼板1与环箍2垂直面的夹角记为α，0≤α≤5°；翼板1下表面受到向上的压力使得翼板1向外、向上旋转，当旋转至最大位置时，翼板1与环箍2垂直面的夹角记为β；α<β≤90°。

一种软土地基灌注桩水平承载增强体的施工方法，包括如下步骤：

Step1：解除插销8的连接，在环箍2打开的情况下，将翼板1安装到环箍2上，检查翼板1绕环箍2的转动情况，保证相邻翼板1间的相互搭接及同步张开、缩合性；

Step2：将环箍2和翼板1整体围挂到钢筋笼5上，闭合插销8的连接，同时通过铁丝6将环箍2绑扎到钢筋笼5的主筋上，如图6所示；

Step3：将环箍2、翼板1和钢筋笼5整体下放到钻孔指定位置，在钢筋笼5安置完成后下放注浆管7；

Step4：通过注浆管7向钻孔内注浆，浆液从注浆管7底部向注浆管7外侧流出并向上回升，翼板1在浆液回升的浮托力下张开，成伞状支撑在钻孔内，如图7所示；

Step5：继续注浆，使沿竖向布置的所有不同深度的翼板1全部张开；

Step6：注浆结束，所有翼板1和环箍2最终被浆液包裹固化，共同形成有利于桩基水平承载的加筋混凝土增强体，如图8所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。