CN108643215A - 一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于在预制厂制备变截面预制墩，在该预制墩的内部设置劲芯钢管和旋喷锚固孔、外侧设置墩侧连接筋和墩侧注浆管、顶部设置墩顶锚垫板；预制墩下沉时通过压力水管压水冲刷预制墩底部土体，并对预制墩施加竖直向下的压力；预制墩下沉至设定深度后，先在预制墩与下部土体之间设置锚固钢筋，再在预制墩底部设置墩底连接体，然后进行预制墩预压和锚固钢筋张拉施工；再在预制墩外侧设置墩侧注浆体，劲芯钢管内设置钢管填充体；最后进行墩顶承台施工。本发明不但可以提高现场施工效率和预制墩的竖向承载能力，而且可以提升预制墩的抗拔性能，还可以降低沉渣对预制墩承载能力的影响。

Description

一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法

技术领域

本发明涉及一种预制墩式基础施工方法，特别是涉及一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，该施工方法属于地基处理技术领域，特别适用于砂性土、粘性土、粉土基的地基处理工程。

背景技术

在土木工程中，为有效承担上部结构的载荷，常需进行基础工程的施工。目前，墩式基础应用最广泛，特别是在桥梁、滑坡处治、高层建筑和港口码头等工程中。所谓墩式基础是指在地基中钻孔或冲孔并灌注混凝土而形成的短粗形深基础，其深度通常为3m～6m。墩式基础的常见结构是直底墩和嵌岩墩，墩身采用混凝土材料，同时根据承载要求相应的配筋。为进一步提高墩式基础的承载能力，其墩底可设计为扩底形，并在墩底设置水平钢筋网。这样设计虽可解决工程结构竖直方向的承载要求，但由于结构桩侧的摩阻力较低，其抵抗水平荷载的能力和抗拔性能都较差。

在中国实用新型专利CN201120455693.5中公开了一种墩式基础构件结构，它包括墩式基础构件，该墩式基础构件的横截面呈圆形或椭圆形，其上部的外周设置钢板护壁，其下部为向下逐渐扩大的锥体状，底部呈锅底形或平底形，墩顶预埋连接插筋。上述结构是墩基础的原型结构，该结构虽可在一定程度上兼具独立基础和桩基础的特点，但施工以现浇为主，施工效率较低，且难以解决墩式基础抗拔能力差、承载能力不高等问题。

在中国发明专利CN201510022371.4中公开了一种风机桩墩基础及其施工方法，该风机桩墩基础包括中心墩基础，在中心墩基础的底部设置锚杆桩，周围设置有若干根斜桩，顶部设置混凝土承台，并在其内部设置预应力锚杆，斜桩顶部钢筋与混凝土承台钢筋相连接，且混凝土承台与斜桩浇筑成一体。该结构虽能在一定程度上增强基础承载力，并可起到组合桩的效果，但墩身为现浇混凝土，且现场施工质量难以控制。

综上所述，鉴于当前基础工程的实际需要，现亟待发明一种可以提高现场施工效率，提高预制墩的竖向承载能力，提高预制墩的抗拔性能以及降低沉渣对预制墩承载能力影响的墩式基础及其施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以有效提高现场施工效率和预制墩的承载能力，改善现场施工质量的旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法。

为实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，包括以下施工步骤：

1）施工准备：进行现场工程勘察，确定预制墩的高度和预制墩周边土体的土性，准备施工所需的劲芯钢管、锚固钢筋、后注浆管等材料；

2）预制墩制备：在预制厂制备好变截面的、中心部位设有劲芯钢管的预制墩；在该预制墩内还周向均布有若干个贯穿预制墩的顶部和底部的旋喷锚固孔，在预制墩的外侧设有墩侧连接筋和墩侧注浆管，在预制墩的顶部设有墩顶锚垫板；在墩顶锚垫板与劲芯钢管之间还设有斜向连接筋；

3）预制墩下沉：先在压力水管上套装2～3道止水环，再将压力水管***旋喷锚固孔内，接着通过高压注水设备对压力水管压水用以冲刷出预制墩的周边土体，同时通过静压设备向下静压预制墩直至将预制墩沉入到设计深度；

4）锚固钢筋施工：将预制墩下沉至设计深度后，取出压力水管，接着采用钻孔设备沿旋喷锚固孔向下在预制墩的底部土体内对应地钻设若干个墩底锚固孔，然后清理干净墩底锚固孔并向旋喷锚固孔和墩底锚固孔内***锚固钢筋，最后向墩底锚固孔内注浆形成锚固钢筋的锚固段；

5）墩底连接体施工：将后注浆管***劲芯钢管内，接着通过后注浆管向预制墩的底部注浆形成墩底连接体；

6）预制墩预压：在墩底连接体终凝前，通过静压设备向下静压预制墩用以使预制墩的底部与墩底连接体紧密连接，同时需校核预制墩的空间位置；

7）锚固钢筋张拉：在锚固钢筋的锚固段浆液凝固到设计强度后，同步张拉锚固钢筋的自由段，接着通过锚环和夹片使锚固钢筋与墩顶锚垫板牢固连接；

8）墩侧注浆体施工：在锚固钢筋张拉完成后，通过向墩侧注浆管内压力注浆用以在预制墩的外侧形成墩侧注浆体；

9）墩顶承台施工：先分别将锚固钢筋、劲芯钢管与墩顶承台钢筋牢固连接，再向劲芯钢管内注浆形成钢管填充体，最后在预制墩的顶部浇筑形成墩顶承台。

更进一步，所述步骤2）中的预制墩为圆台或棱台，其材质为素混凝土或钢筋混凝土，其高度为2m～6m；

更进一步，所述步骤2）中的劲芯钢管的横截面为圆形或椭圆形，其底部凸出所述预制墩的底面为4cm～10cm、顶部凸出所述预制墩的顶面为10cm～20cm，在所述劲芯钢管的两端均设有浆液渗出孔；

更进一步，所述步骤2）中的墩侧连接筋为螺纹钢筋或钢管或钢片。

更进一步，所述步骤2）中的墩顶锚垫板为轧制钢板，其平面尺寸与预制墩顶面的尺寸相同，在所述墩顶锚垫板上还设有劲芯钢管穿过孔和锚固钢筋穿过孔。

更进一步，所述步骤3）中的压力水管为钢管，止水环为橡胶环。

更进一步，所述步骤6）中预压预制墩时应使预制墩的顶面保持水平，并使预压载荷为预制墩承载能力的设计值的0.1～0.3倍。

更进一步，所述步骤7）中的锚固钢筋为螺纹钢筋，其张拉完成后顶部凸出锚环为5cm～10cm。

更进一步，所述步骤9）中的锚固钢筋与墩顶承台钢筋采用焊接或绑扎方式，所述劲芯钢管与墩顶承台钢筋采用焊接方式，所述钢管填充体的材质为气泡混凝土或强度不低于预制墩强度的混凝土。

相比于现有技术，本发明具有以下特点和有益效果：

1、本发明在预制墩下沉施工时，通过压力水管冲刷预制墩的周边土体，这样可使周边土体通过劲芯钢管及预制墩的侧面将泥浆排出，从而大幅降低了预制墩下沉施工的难度，节省了预制墩下沉施工的成孔费用；

2、本发明中的预制墩采用变截面设计，并可在预制厂制备，这样不仅可以节省预制墩的制备成本，提高预制墩自身的质量，而且可以缩短现场施工工期；

3、本发明在预制墩底部设置墩底连接体、外侧设置墩侧注浆体、墩中间设置劲芯钢管和钢管填充体，这样可有效提高预制墩及周边土体的承载能力，改善预制墩的受力性状；

4、本发明在预制墩与预制墩的底部土体之间设置锚固钢筋，并对锚固钢筋施加一定的预应力，这样可有效提高预制墩的水平承载能力和抗拔性能；

5、本发明将锚固钢筋、劲芯钢管与墩顶承台钢筋连接后，再进行墩顶承台的混凝土浇筑，这样可大幅提高预制墩与上部结构的连接强度。

附图说明

图1是本发明一种旋喷压入变截面后锚墩式基础的结构示意图。

图2是预制墩下沉完成后的结构示意图。

图3是墩底连接体施工完成后的结构示意图。

图4是墩顶锚垫板的剖示图。

图5是本发明一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法的流程图。

图示说明：1-预制墩，2-劲芯钢管，3-锚固钢筋，4-后注浆管，5-旋喷锚固孔，6-墩侧连接筋，7-墩侧注浆管，8-墩顶锚垫板，9-斜向连接筋，10-压力水管，11-止水环，12-周边土体，13-底部土体，14-墩底锚固孔，15-锚固段，16-墩底连接体，17-自由段，18-锚环，19-夹片，20-墩侧注浆体，21-墩顶承台钢筋，22-钢管填充体，23-墩顶承台，24-浆液渗出孔，25-劲芯钢管穿过孔，26-锚固钢筋穿过孔。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步地说明。

关于预制墩设计及施工技术要求，混凝土浇筑施工要求，劲芯钢管吊装施工技术要求，锚固钢筋现场施工技术要求等，在本实施方式中将不再赘述。

如图1所示为本发明一种旋喷压入变截面后锚墩式基础的结构示意图，包括预制墩1、锚固钢筋3、墩底连接体16、锚环18、夹片19、墩侧注浆体20、墩顶承台钢筋21、钢管填充体22以及墩顶承台23。

上述预制墩1为在预制厂已制备好的圆台形墩基础，该预制墩1的高度为3m，顶面直径为1.2m，底面直径为1.4m；该预制墩1的材质为素混凝土，强度等级为C30；在该预制墩1的中心部位设置有劲芯钢管2，该劲芯钢管2的直径为300mm，壁厚为2mm，强度等级为Q235，它的底部凸出1预制墩的底面为10cm、顶部凸出预制墩1的顶面为20cm，在该劲芯钢管2的两端还设置有浆液渗出孔24，其孔径为30mm；在该预制墩1的内部还周向均布有6个贯穿该预制墩1的顶部和底部的旋喷锚固孔5，该旋喷锚固孔5的直径为110mm，其与劲芯钢管2的中心距离为300mm；在该预制墩1的侧壁沿水平方向均匀地固定连接有多个墩侧连接筋6，该墩侧连接筋6采用直径为32mm的螺纹钢筋，长度为100mm；沿预制墩1的外壁还竖向均匀地固定连接有6个墩侧注浆管7，该墩侧注浆管7采用直径为60mm的钢管，壁厚为1mm；在该预制墩1的顶部还固定连接有墩顶锚垫板8，该墩顶锚垫板8采用厚度为1cm、直径为1.2m的圆形轧制钢板，强度等级为Q235；在该墩顶锚垫板8上设置有劲芯钢管穿过孔25和锚固钢筋穿过孔26，其孔径分别为330mm和60mm；在该墩顶锚垫板8与上述劲芯钢管2之间还周向均匀焊接有6个斜向连接筋9，该斜向连接筋9采用直径为32mm的螺纹钢筋。

在上述预制墩1的底部土体13内钻有6个墩底锚固孔14，该墩底锚固孔14与上述旋喷锚固孔5一一对应，而且该墩底锚固孔14的直径为110mm，深度为2m。在上述旋喷锚固孔5以及墩底锚固孔14内均插有锚固钢筋3，该锚固钢筋3采用直径为25mm的螺纹钢筋。在上述墩底锚固孔14内还注入了一定量的浆液用以锚固锚固钢筋3的底部，即在锚固钢筋3的底部形成锚固段15，该锚固段15的长度也为2m，而锚固钢筋3的上部为自由段17，该自由段的长度为3m。在自由段17的顶部均安装有抵靠在墩顶锚垫板8上的锚环18和夹片19，用以锚固锚固钢筋3的顶部。

在上述预制墩1的底部固定连接有墩底连接体16，该墩底连接体16的材质为水泥砂浆，厚度为0.2m。在上述预制墩1的侧面固定连接有墩侧注浆体20，该墩侧注浆体20的材质为细石混凝土，强度等级为C30。

在上述预制墩1的顶部还浇筑有墩顶承台23，该墩顶承台23的高度为300mm，材质为混凝土，强度等级为C35。在该墩顶承台23内铺设有墩顶承台钢筋21，该墩顶承台钢筋21采用直径为25mm的螺纹钢筋。该墩顶承台钢筋21与锚固钢筋3的顶端绑扎在一起，同时与劲芯钢管2焊接在一起。此外，在劲芯钢管2内还设置有钢管填充体22，该钢管填充体22的材质为细石混凝土，强度等级为C35。

如图5所示为本发明一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法的流程图，其包括以下施工步骤：

1）施工准备：进行现场工程勘察，确定预制墩1的高度和预制墩1周边土体12以及底部土体13的土性，准备施工所需的劲芯钢管2、锚固钢筋3、后注浆管4等材料；在本实施例中，预制墩1的周边土体12以及预制墩1的底部土体13分别为中密状态的中粗砂和密实状态的中粗砂；

2）预制墩1制备：在预制厂制备好变截面的、中心部位设有劲芯钢管2的预制墩1；

3）预制墩1下沉：先在压力水管10上套装3道止水环11，再将压力水管10***旋喷锚固孔5内，接着通过高压注水设备对压力水管10压水用以冲刷出预制墩1的周边土体12，同时通过静压设备向下静压预制墩1直至将预制墩1沉入到设计深度；上述压力水管10采用直径为30mm的钢管，而止水环11采用橡胶环，该止水环11应能良好密封；如图2所示为预制墩下沉完成后的结构示意图。

4）锚固钢筋3施工：将预制墩1下沉至设计深度后，取出压力水管10，接着采用钻孔设备沿旋喷锚固孔5向下在预制墩1的底部土体13内对应地钻设若干个墩底锚固孔14，然后清理干净墩底锚固孔14并向旋喷锚固孔5和墩底锚固孔14内***锚固钢筋3，最后向墩底锚固孔14内注浆形成锚固钢筋3的锚固段15；

5）墩底连接体16施工：将后注浆管4***劲芯钢管2内，接着通过后注浆管4向预制墩1的底部注浆形成墩底连接体16；上述后注浆管4采用直径为60mm的钢管；如图3所示为墩底连接体施工完成后的结构示意图；

6）预制墩1预压：在墩底连接体16终凝前，通过静压设备向下静压预制墩1用以使预制墩1的底部与墩底连接体16紧密连接，同时需校核预制墩1的空间位置；在预压预制墩1时应使预制墩1的顶面保持水平，并使预压载荷为预制墩1承载能力的设计值的0.1～0.3倍；

7）锚固钢筋3张拉：在锚固钢筋3的锚固段15浆液凝固到设计强度后，同步张拉锚固钢筋3的自由段17，接着通过锚环18和夹片19使锚固钢筋3与墩顶锚垫板8牢固连接；上述锚固钢筋3的自由段17在张拉完成后其顶部凸出锚环18为10cm；

8）墩侧注浆体20施工：在锚固钢筋3张拉完成后，通过向墩侧注浆管7内压力注浆用以在预制墩1的外侧形成墩侧注浆体20；

9）墩顶承台23施工：先分别将锚固钢筋3、劲芯钢管2与墩顶承台钢筋21牢固连接，再向劲芯钢管2内注浆形成钢管填充体22，最后在预制墩1的顶部浇筑形成墩顶承台23。

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

1）施工准备：进行现场工程勘察，确定预制墩（1）的高度和预制墩（1）周边土体（12）的土性；

2）预制墩（1）制备：在预制厂制备好变截面的、中心部位设有劲芯钢管（2）的预制墩（1）；在该预制墩（1）内还周向均布有若干个贯穿预制墩（1）的顶部和底部的旋喷锚固孔（5），在预制墩（1）的外侧设有墩侧连接筋（6）和墩侧注浆管（7），在预制墩（1）的顶部设有墩顶锚垫板（8）；在墩顶锚垫板（8）与劲芯钢管（2）之间还设有斜向连接筋（9）；

3）预制墩（1）下沉：先在压力水管（10）上套装2～3道止水环（11），再将压力水管（10）***旋喷锚固孔（5）内，接着通过高压注水设备对压力水管（10）压水用以冲刷出预制墩（1）的周边土体（12），同时通过静压设备向下静压预制墩（1）直至将预制墩（1）沉入到设计深度；

4）锚固钢筋（3）施工：将预制墩（1）下沉至设计深度后，取出压力水管（10），接着采用钻孔设备沿旋喷锚固孔（5）向下在预制墩（1）的底部土体（13）内对应地钻设若干个墩底锚固孔（14），然后清理干净墩底锚固孔（14）并向旋喷锚固孔（5）和墩底锚固孔（14）内***锚固钢筋（3），最后向墩底锚固孔（14）内注浆形成锚固钢筋（3）的锚固段（15）；

5）墩底连接体（16）施工：将后注浆管（4）***劲芯钢管（2）内，接着通过后注浆管（4）向预制墩（1）的底部注浆形成墩底连接体（16）；

6）预制墩（1）预压：在墩底连接体（16）终凝前，通过静压设备向下静压预制墩（1）用以使预制墩（1）的底部与墩底连接体（16）紧密连接，同时需校核预制墩（1）的空间位置；

7）锚固钢筋（3）张拉：在锚固钢筋（3）的锚固段（15）浆液凝固到设计强度后，同步张拉锚固钢筋（3）的自由段（17），接着通过锚环（18）和夹片（19）使锚固钢筋（3）与墩顶锚垫板（8）牢固连接；

8）墩侧注浆体（20）施工：在锚固钢筋（3）张拉完成后，通过向墩侧注浆管（7）内压力注浆用以在预制墩（1）的外侧形成墩侧注浆体（20）；

9）墩顶承台（23）施工：先分别将锚固钢筋（3）、劲芯钢管（2）与墩顶承台钢筋（21）牢固连接，再向劲芯钢管（2）内注浆形成钢管填充体（22），最后在预制墩（1）的顶部浇筑形成墩顶承台（23）。

2.根据权利要求1所述的一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于：所述步骤2）中的预制墩（1）为圆台或棱台，其材质为素混凝土或钢筋混凝土，其高度为2m～6m。

3.根据权利要求1所述的一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于：所述步骤2）中的劲芯钢管（2）的横截面为圆形或椭圆形，其底部凸出所述预制墩（1）的底面为4cm～10cm、顶部凸出所述预制墩（1）的顶面为10cm～20cm，在所述劲芯钢管（2）的两端均设有浆液渗出孔（24）。

4.根据权利要求1所述的一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于：所述步骤2）中的墩侧连接筋（6）为螺纹钢筋或钢管或钢片。

5.根据权利要求1所述的一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于：所述步骤2）中的墩顶锚垫板（8）为轧制钢板，其平面尺寸与预制墩（1）顶面的尺寸相同，在所述墩顶锚垫板（8）上还设有劲芯钢管穿过孔（25）和锚固钢筋穿过孔（26）。

6.根据权利要求1所述的一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于：所述步骤3）中的压力水管（10）为钢管，止水环（11）为橡胶环。

7.根据权利要求1所述的一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于：所述步骤6）中预压预制墩（1）时应使预制墩（1）的顶面保持水平，并使预压载荷为预制墩（1）承载能力的设计值的0.1～0.3倍。

8.根据权利要求1所述的一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于：所述步骤7）中的锚固钢筋（3）为螺纹钢筋，其张拉完成后顶部凸出锚环（18）为5cm～10cm。

9.根据权利要求1所述的一种旋喷压入变截面后锚墩式基础施工方法，其特征在于：所述步骤9）中的锚固钢筋（3）与墩顶承台钢筋（21）采用焊接或绑扎方式，所述劲芯钢管（2）与墩顶承台钢筋（21）采用焊接方式，所述钢管填充体（22）的材质为气泡混凝土或强度不低于预制墩（1）强度的混凝土。