CN111851611A

CN111851611A - 一种螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法

Info

Publication number: CN111851611A
Application number: CN202010755495.4A
Authority: CN
Inventors: 胡文韬; 刘鑫磊; 胡继民; 耿大新; 王宁; 童立红; 徐长节
Original assignee: East China Jiaotong University
Current assignee: East China Jiaotong University
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2020-10-30

Abstract

本发明公开了一种螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法，包括基础边缘、螺旋方管桩、皮卡汽车、套筒、旋扭结构、承托板、横梁，螺旋方管桩上设有注浆口和浆液喷口，螺旋方管桩与与基础边缘粘结为一个整体，承托板上固定安装有螺栓一、圆管和螺母，套筒通过螺母将螺旋方管桩安装在套筒上，横梁上安装纵梁，承托板由两片对称的承托侧板组成，承托侧板固定在横梁上，螺旋方管桩能将需要进行沉降防治的地基进行改造加固，此方法可以对已发生沉降构筑物的基础进行治理，也可以作为对于新建构筑物的基础去进行基础后期沉降的预防。本发明通过将螺旋方管桩与基础形成新的结构，并能在不影响上部结构的使用情况下完成不均匀沉降的处理。

Description

一种螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程基础沉降技术领域，具体涉及一种螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法。

背景技术

工程建设过程当中会由于各种原因而导致其结构基础发生不均匀沉降的问题，而这些问题的产生在很大程度上影响了生产生活，并带来巨大的经济损失。目前产生不均匀沉降的原因主要来源于两点：一是地基土体的不均匀，土体中存在较大的空隙，使得基础的承载性能减弱，此时上部荷载传递至基础，使得地基土体产生了破坏由此发生了沉降；二是基础形式和尺寸的原因，如果建筑物的荷载分布存在差异，出现部分基础传递的荷载较大，使得地基土体超过自身承载力产生破坏，并由此发生沉降。目前针对不均匀沉降的常见施工方法有高压旋喷桩法、注浆加固法等。但是采用这些方法时虽然可以迅速弥补沉降差异，即刻解决问题，但是治理不恰当的话不光是治标不治本，待后期再出现问题时会加大再治理的难度，并且这些方法主要适用于工程未建成前。当构筑物已发生沉降后采用高压旋喷桩法和注浆加固法时都会受到一些条件的限制。

采用本发明方法不仅可以在不影响上部建筑物使用的基础上完成不均匀沉降的治理，还受其施工条件较为方便的优势能够有较高的施工适应性。而且根据此方法的基本施工原理提出一种观景步道的施工方法，采用这种方法，施工简便，耐久度高，并且能加强地基土体承载能力，从而防治基础的不均匀沉降。

发明内容

本发明提出了一种螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法，通过将螺旋方管桩与基础形成新的结构，并能在不影响上部结构的使用情况下完成不均匀沉降的处理。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法，其包括基础边缘、螺旋方管桩、皮卡汽车、套筒、旋扭结构、承托板、横梁，所述皮卡汽车上设有固定凹槽，所述螺旋方管桩上设有注浆口和浆液喷口，所述螺旋方管桩与基础边缘粘结为一个整体，所述承托板上固定安装有螺栓一、圆管和螺母，且承托板竖直面与螺栓方管桩连接，所述螺母和螺母二之间设有横梁，所述套筒通过螺母将螺旋方管桩安装在套筒上，所述套筒上设有直线段一、直线段二和直线段三，且直线段二与直线段三连接成整体二，所述螺旋方管桩中间为空心钻杆，所述旋扭结构与皮卡汽车为活动连接，所述螺旋方管桩中间为空心钻杆，所述螺旋方管桩上设有螺旋叶片，所述螺旋方管桩底部设有尖刺部，所述横梁上安装纵梁，所述纵梁上设有安装面板，所述承托板由两片对称的承托侧板组成，所述承托侧板固定在横梁上，且承托侧面板底部设有底板，所述安装面板两侧设有围栏扶手，所述螺旋方管桩能将需要进行沉降防治的地基进行改造加固，此方法可以对已发生沉降构筑物的基础进行治理，也可以作为对于新建构筑物的基础去进行基础后期沉降的预防。

在本发明的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法中，所述螺旋方管桩的整体结构为方形，以加大螺旋叶片和螺旋方管桩的刚接能力。

在本发明的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法中，所述基础边缘沉降部位根据计算得到需要的螺旋方管桩桩数量进行螺旋方管桩的施工，根据上部承受结构重力进行结构极限荷载计算：Q_u＝n(Q_su+Q_pu)＝n(∑U_il_iq_sui+A_pq_pu)

式中l_i、U_i——螺旋方管桩周第i层土厚度和对应的桩身周长；

A_p——方管螺旋桩螺旋叶片面积；

q_sui、q_pu——第i层土的极限侧阻力和螺旋叶片极限端阻力；

n——结构所用螺旋方管桩数量。

在本发明的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法中，所述基础边缘已发生沉降构筑物的基础进行治理时，其施工步骤如下；

1)开挖基础至基础边缘露出；

2)根据沉降基础的面积将螺旋方管桩垂直打入基础边缘土体；

3)喷射水泥浆液使得螺旋方管桩周围破碎土体粘结为整体，并用水泥浆液将基础下方空洞填满；

4)基础边缘用打入螺栓一固定承托板；

5)通过千斤顶将原基础进行抬升，再固定承托板使得螺旋方管桩与沉降基础连接为整体；

6)重复上述步骤，完成已发生沉降基础的处理；

7)土体回填。

在本发明的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法中，所述承托板与新旧基础的连接，其安装步骤如下：

1)采用钻孔放点，在开挖基础上标记好钻孔位置；

2)选择适配规格的钻头对标定位置处进行钻孔，钻孔深度略深于膨胀螺钉的长度；

3)将螺栓一打入钻孔内，并把承托板放置在螺杆上，通过旋转螺母固定承托板和基础；

4)将套筒套住螺旋方管桩；

5)安装横梁螺丝，通过调节横梁螺丝使得横梁与螺旋桩基础相接触，通过承托板将上部结构的重力传递到螺旋方管桩。

在本发明的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法中，所述基础边缘作为新建构筑物时并进行观景步道或小型景观桥施工时，包括如下施工步骤：

1)清空场地，根据上部荷载确定螺旋桩规格及数量；

2)放点，对所布置的螺旋桩进行点位进行标记；

3)打入螺旋方管桩，并根据地基土体承载能力决定是否进行注浆处理；

4)安装承托板；

5)安装横梁等上部结构；

6)重复上述步骤，完成结构的施工。

在本发明的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法中，所述螺旋方管桩在布置时，在一桩位上根据设计要求按角度要求打入两根螺旋方管桩，并通过承托板将两根螺旋方管桩连接，以抵抗结构的偏心力。

在本发明的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法中，所述基础边缘已发生沉降构筑物并进行治理时采用了承托板对新旧基础之间的连接。

实施本发明的这种螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法，具有以下有益效果：本案设置螺旋方管桩结构，并通过注浆措施提高桩土结合的能力，螺旋方管桩的荷载大小和分布形式通过结构极限荷载计算，也可以通过承托板进行螺旋方管桩和原有基础的连接，承托板具有加工简单，施工方便等优势，并能通过承托板补足沉降差，这就实现了基础上不均匀沉降的治理，且施工条件较为方便，具有很高的施工适应性，不同角度螺旋方管桩的设置抵抗了上部结构的偏心力，这样通过设置螺旋方管桩的结构进行沉降处理，装置操作非常简便，非常适合破碎土体的治理。

附图说明

图1是本发明中螺旋方管桩的结构示意图；

图2是本发明中沉降处理的原理示意图；

图3是本发明中承托板的结构示意图；

图4是本发明中连接套筒的结构示意图；

图5是本发明中单根螺旋方管桩的结构示意图；

图6是本发明中实施例观景步道施工沉降防治的结构示意图；

图7是本发明中承托板的整体结构示意图；

图8是本发明中施工器械的结构示意图。

图中：基础边缘1、皮卡汽车111、固定凹槽112、旋扭结构113、承托板竖直面2、横梁22、承托板25、螺栓一26、圆管23、螺母21、螺母二24、整体3、螺旋方管桩4、空心钻杆41、注浆口42、螺旋叶片43、浆液喷口44、尖刺部45、套筒5、直线段一51,、直线段二 53、整体二52、承托侧板6、围栏扶手7、纵梁8、安装面板9、横梁10、螺母一54、螺栓二62、底板63、圆筒64、承托侧面板61。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至8所示的本发明的这种螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用，其包括基础边缘1、螺旋方管桩4、皮卡汽车111、套筒5、旋扭结构113、承托板25、横梁10，皮卡汽车111上设有固定凹槽112，螺旋方管桩4上设有注浆口42和浆液喷口44，螺旋方管桩4与基础边缘1粘结为一个整体3，承托板竖直面2与螺栓方管桩连接，承托板25上固定安装有螺栓一26、圆管23和螺母21，且与螺母21对应设置的有螺母二24，螺母21和螺母二24之间设有横梁22，套筒5通过螺母21将螺旋方管桩4安装在套筒5上，套筒5上设有直线段一51,、直线段二53和直线段三，且直线段二53与直线段三连接成整体二52，螺旋方管桩4 中间为空心钻杆41，旋扭结构113与皮卡汽车111为活动连接，螺旋方管桩4上设有螺旋叶片43，螺旋方管桩4底部设有尖刺部45，横梁10上安装纵梁8，纵梁8上设有安装面板9，承托板25由两片对称的承托侧板6组成，承托侧板6固定在横梁10上，承托侧面板底部设有底板63，安装面板9两侧设有围栏扶手7，螺旋方管桩4能将需要进行沉降防治的地基进行改造加固，此方法可以对已发生沉降构筑物的基础进行治理，也可以作为对于新建构筑物的基础去进行基础后期沉降的预防，螺旋方管桩4的整体结构为方形，以加大螺旋叶片43和螺旋方管桩4的刚接能力，基础边缘1沉降部位根据计算得到需要的螺旋方管桩4桩数量进行螺旋方管桩4的施工，根据上部承受结构重力进行结构极限荷载计算： Q_u＝n(Q_su+Q_pu)＝n(∑U_il_iq_sui+A_pq_pu)

式中、l_i、U_i——螺旋方管桩周第i层土厚度和对应的桩身周长；

A_p——方管螺旋桩螺旋叶片43面积；

q_sui、q_pu——第i层土的极限侧阻力和螺旋叶片43极限端阻力；

n——结构所用螺旋方管桩4数量。

当基础边缘1已发生沉降构筑物的基础进行治理时，其施工步骤如下；

1)开挖基础至基础边缘1露出；

2)根据沉降基础的面积将螺旋方管桩4垂直打入基础边缘1土体；

4)基础边缘1用打入螺栓一固定承托板25；

5)通过千斤顶将原基础进行抬升，再固定承托板25使得螺旋方管桩4与沉降基础连接为整体；

6)重复上述步骤，完成已发生沉降基础的处理；

7)土体回填。

当承托板25与新旧基础的连接，其安装步骤如下：

1)采用钻孔放点，在开挖基础上标记好钻孔位置；

3)将螺栓一26打入钻孔内，并把承托板放置在螺杆上，通过旋转螺母固定承托板25和基础；

4)将套筒5套住螺旋方管桩4；

5)安装横梁10螺杆，通过调节横梁螺杆使得横梁与螺旋桩基础相接触，通过承托板25 将上部结构的重力传递到螺旋方管桩4。

当基础边缘1作为新建构筑物时并进行观景步道或小型景观桥施工时，包括如下施工步骤：

1)清空场地，根据上部荷载确定螺旋方管桩4规格及数量；

2)放点，对所布置的螺旋方管桩4进行点位进行标记；

3)打入螺旋方管桩4，并根据地基土体承载能力决定是否进行注浆处理；

4)安装承托板25；

5)安装横梁10等上部结构；

6)重复上述步骤，完成结构的施工。

螺旋方管桩4在布置时，在一桩位上根据设计要求按角度要求打入两根螺旋方管桩4，并通过承托板25将两根螺旋方管桩4连接，以抵抗结构的偏心力。

基础边缘1已发生沉降构筑物并进行治理时采用了承托板25对新旧基础之间的连接。

实施例1

将发生沉降的基础部位周围的场地进行清理平整，用以下步骤方案进行施工：

1)根据沉降面积及上部结构荷载大小，计算所需要螺旋方管桩4的数量和布置形式；

2)开挖沉降治理部位处覆盖基础之上的土体至基础边缘1露出。

3)将螺旋方管桩4用皮卡111改造的机械进行钻孔施工，将旋扭结构113上安装连接套筒5，并通过螺母一54将螺旋方管桩4安装在套筒5上。

4)根据步骤一的设计的数量和布置形式，分批次将螺旋方管桩4垂直打入；

5)从螺旋方管桩4的注浆口42中注入高压水泥浆液，并通过浆液喷口44处喷射水泥浆液，使得螺旋方管桩4周围破碎土体粘结为整体3；

6)在基础边缘1处用打入螺栓一26以固定承托板25；

7)通过千斤顶将原基础进行抬升，将连接圆管23套入方管桩再通过螺母21和螺母二 24使得螺旋方管桩与沉降基础连接为整体，并用水泥浆液将基础下方空洞填满；

8)重复上述步骤，土体回填，完成不均匀沉降基础的处理，以筏板基础施工效果为例效果如图2所示。

实施例2

对软弱地质修建观景步道，当平整场地后，用以下步骤方案进行施工：

2)放点，对所布置的螺旋方管桩进行点位进行标记；

3)将螺旋方管桩4用皮卡111改造的机械进行钻孔施工，将旋扭结构113上安装连接套筒5，并通过螺母一54将将螺旋方管桩4安装在套筒5上。

4)根据步骤一的设计的数量和布置形式，分批次将螺旋方管桩4垂直打入，根据需要侧向倾覆能力大小决定螺旋方管桩的一个桩位上的两个方管桩的夹角；

6)于打入的螺旋方管桩4上安装上承托板的圆筒64，通过螺栓二62连接横梁10和承托侧面板61；

7)在横梁10上安装纵梁8，再于纵梁上安装面板9，并安装围栏扶手7；

8)重复上述步骤，完成对软弱地质修建观景步道的施工，结构如图6所示。

至此，本发明发明目的得以完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用，其特征在于，包括基础边缘、螺旋方管桩、皮卡汽车、套筒、旋扭结构、承托板、横梁，所述皮卡汽车上设有固定凹槽，所述螺旋方管桩上设有注浆口和浆液喷口，所述螺旋方管桩与基础边缘粘结为一个整体，所述承托板上固定安装有螺栓一、圆管和螺母，且承托板竖直面与螺栓方管桩连接，所述螺母和螺母二之间设有横梁，所述套筒通过螺母将螺旋方管桩安装在套筒上，所述套筒上设有直线段一、直线段二和直线段三，且直线段二与直线段三连接成整体二，所述螺旋方管桩中间为空心钻杆，所述旋扭结构与皮卡汽车为活动连接，所述螺旋方管桩中间为空心钻杆，所述螺旋方管桩上设有螺旋叶片，所述螺旋方管桩底部设有尖刺部，所述横梁上安装纵梁，所述纵梁上设有安装面板，所述承托板由两片对称的承托侧板组成，所述承托侧板固定在横梁上，且承托侧面板底部设有底板，所述安装面板两侧设有围栏扶手，所述螺旋方管桩能将需要进行沉降防治的地基进行改造加固，此方法可以对已发生沉降构筑物的基础进行治理，也可以作为对于新建构筑物的基础去进行基础后期沉降的预防。

2.根据权利要求1所述的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用，其特征在于，所述螺旋方管桩的整体结构为方形，以加大螺旋叶片和螺旋方管桩的刚接能力。

3.根据权利要求1所述的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用，其特征在于，所述基础边缘沉降部位根据计算得到需要的螺旋方管桩桩数量进行螺旋方管桩的施工，根据上部承受结构重力进行结构极限荷载计算：Q_u＝n(Q_su+Q_pu)＝n(∑U_il_iq_sui+A_pq_pu)

A_p——方管螺旋桩螺旋叶片面积；

q_sui、q_pu——第i层土的极限侧阻力和螺旋叶片极限端阻力；

n——结构所用螺旋方管桩数量。

4.根据权利要求1至3任一所述的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法，其特征在于，所述基础边缘已发生沉降构筑物的基础进行治理时，其施工步骤如下；

1)开挖基础至基础边缘露出；

4)基础边缘用打入螺栓一固定承托板；

6)重复上述步骤，完成已发生沉降基础的处理；

7)土体回填。

5.根据权利要求4所述的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法，其特征在于，所述承托板与新旧基础的连接，其安装步骤如下：

1)采用钻孔放点，在开挖基础上标记好钻孔位置；

4)将套筒套住螺旋方管桩；

6.根据权利要求1至3任一所述的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法，其特征在于，所述基础边缘作为新建构筑物时并进行观景步道或小型景观桥施工时，包括如下施工步骤：

1)清空场地，根据上部荷载确定螺旋桩规格及数量；

2)放点，对所布置的螺旋桩进行点位进行标记；

4)安装承托板；

5)安装横梁等上部结构；

6)重复上述步骤，完成结构的施工。

7.根据权利要求6所述的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法，其特征在于，所述螺旋方管桩在布置时，在一桩位上根据设计要求按角度要求打入两根螺旋方管桩，并通过承托板将两根螺旋方管桩连接，以抵抗结构的偏心力。

8.根据权利要求7所述的螺旋方管桩在防治基础沉降方面的应用及其施工方法，其特征在于，所述基础边缘已发生沉降构筑物并进行治理时，采用了承托板对新旧基础之间的连接。