一种复杂土体条件下PHC管桩静压沉桩结构及施工方法

技术领域

本发明属于PHC管桩施工技术领域，具体涉及一种复杂土体条件下PHC管桩静压沉桩结构及施工方法。

背景技术

随着社会发展，各种各样的建筑越来越多，建筑的建设离不开地基施工，而桩基础是地基的重要组成部分。桩基础的施工方式有多种，其中PHC管桩静压施工具有噪音低，振动地、污染低、冲击力低，对桩的破坏较少等优点。

PHC管桩，即预应力高强度混凝土管桩，是采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压、180℃左右的蒸汽养护，制成一种空心圆筒型混凝土预制构件，标准节长为10m，直径从300mm～800mm，混凝土强度等级≥C80。

现有PHC管桩的沉桩作业通常采用锤击或静压的两种施工方法，虽然可以满足正常的使用需求，但在对一些复杂土体进行静压沉桩作业时，PHC管桩的沉桩行进方式较为单一，使原状土受到压缩变形以及初应力状态的破坏，且随着桩身的不断沉入，桩周土体结构破坏面积不断增加，导致桩身与土体的摩擦阻力随之增大，从而造成管桩的整体沉桩效率低，作业耗时较长。

发明内容

为了解决上述技术问题，发明人经过实践和总结得出本发明的技术方案，本发明公开了一种复杂土体条件下PHC管桩静压沉桩结构，包括桩机，以及设置于桩机上的管桩本体和液压机，所述管桩本体与液压机之间设有固定机构，通过所述固定机构形成管桩本体与液压机间的稳定连接，所述液压机上套装有承台，所述承台上远离液压机的一端通过连接件与桩机连接。

进一步优选地，所述固定机构包括设置于管桩本体顶部的管桩承台，位于液压机底部的桩机承台，以及分别连接在管桩承台上端和桩机承台下端的一对平面轴承。

进一步优选地，所述桩机承台内部设有旋转驱动机，所述旋转驱动机的输出端上连接有传动轴，所述传动轴远离旋转驱动机的一端设有卡接块。

进一步优选地，所述管桩承台上开设有与卡接块相配合的卡接槽，所述平面轴承上设有与卡接块对应配合的通孔。

进一步优选地，所述管桩本体与管桩承台的连接处设有齿槽与凸齿的啮合连接结构。

进一步优选地，所述连接件包括贯穿设置在载台上的滚珠丝杆，以及套设于滚珠丝杆外部的保护壳，所述滚珠丝杆远离载台的一端连接有升降驱动机，所述升降驱动机安装在桩机上。

进一步优选地，所述桩机上开设有与管桩本体相配合的垂直沉桩槽。

本发明还公开了一种复杂土体条件下PHC管桩静压沉桩结构的施工方法，包括以下步骤：

S1：将安装有管桩承台的管桩本体吊起，插入垂直沉桩槽；S2：启动升降驱动机，带动载台以及桩机承台向下移动，使分别位于桩机承台与管桩承台上的一对平面轴承贴合，并将卡接块插入卡接槽内，建立稳定的卡接关系；S3：启动液压机，带动桩机承台对管桩承台进行静压作业；S4：启动旋转驱动机，带动传动轴进行旋转运动，并通过卡接块与卡接槽的稳固卡接关系带动管桩承台进行旋转运动；S5：管桩本体将在桩机承台的静压作用力以及旋转驱动机的旋转作用力下完成旋转向下的沉桩作业；S6：液压机的顶压行程完毕后收缩，此时升降驱动机将同步带动滚珠丝杠进行旋转，使载台的下降速度与液压机的收缩行程相匹配，从而使桩机承台与管桩承台始终保持连接关系；S7：待液压机的收缩行程完毕后，升降驱动机将同步停止工作，载台保持稳定的限位状态，使液压机的再次顶压行程可以稳定进行，重复S6和S7即可高效稳定的完成对管桩本体的沉桩作业。

进一步优选地，S1中，所述管桩本体的首节桩应搭配相应规格尺寸的桩尖。

与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：

本发明通过设计桩机承台、管桩承台、平面轴承、旋转驱动机、传动轴、卡接块以及卡接槽等结构，使PHC管桩能够应用于一些复杂土体的静压沉桩作业中，同步采用旋转沉桩的施工方式，在桩身的沉入过程中降低对桩周土体的破坏程度，同时也降低桩身与土体的摩擦阻力，有效提高管桩的整体沉桩效率，缩短作业时长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的剖视图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明中固定机构的结构示意图；

图4为本发明中管桩承台与平面轴承的结构示意图；

图5为本发明实施例2中管桩本体与管桩承台的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例1

如图1-4所示，一种复杂土体条件下PHC管桩静压沉桩结构，它包含桩机1、管桩本体2、液压机3、固定机构4、载台5和连接件6；桩机1上开设有与管桩本体2相配合的垂直沉桩槽11，沉桩作业时将管桩本体2放置于垂直沉桩槽11中，确保沉桩过程中管桩不偏位，并且管桩本体2的首节桩应搭配相应规格尺寸的桩尖；固定机构4设置于管桩本体2与液压机3之间，通过固定机构4形成管桩本体2与液压机3间的稳定连接，承台5套装在液压机3上，同时承台5上远离液压机1的一端通过连接件6与桩机1连接。采用上述结构后，使PHC管桩能够应用于一些复杂土体的静压沉桩作业中，同步采用旋转沉桩的施工方式，在桩身的沉入过程中降低对桩周土体的破坏程度，同时也降低桩身与土体的摩擦阻力，有效提高管桩的整体沉桩效率，缩短作业时长。

固定机构4由管桩承台21、桩机承台22、一对平面轴承23、旋转驱动机24、传动轴25和卡接块26组成；管桩承台21固定安装在管桩本体2的顶部，桩机承台22固定安装在液压机3的底部，一对平面轴承23分别固定连接在管桩承台21的上端以及桩机承台22的下端，并且管桩承台21和桩机承台22与平面轴承23的连接处均采用防滑磨砂处理；桩机承台22内设旋转驱动机24，该旋转驱动机24的输出端上连接传动轴25，而传动轴25远离旋转驱动机24的一端设置卡接块26，同时管桩承台21上开设有与卡接块26相配合的卡接槽27，平面轴承23上还设有与卡接块26对应配合的通孔，使得卡接块26能够顺利贯穿平面轴承23插入卡接槽27内。

连接件6由贯穿设置在载台5上的滚珠丝杆61以及套设于滚珠丝杆61外部的保护壳62组成，滚珠丝杆61远离载台5的一端连接有升降驱动机7，而升降驱动机7安装在桩机1上，通过升降驱动机7同步带动滚珠丝杠61进行旋转，使载台5的下降速度与液压机3的收缩行程相匹配。

一种复杂土体条件下PHC管桩静压沉桩结构的施工方法，具体步骤如下：

S1：将安装有管桩承台21的管桩本体2吊起，插入垂直沉桩槽11；

S2：启动升降驱动机7，带动载台5以及桩机承台22向下移动，使分别位于桩机承台22与管桩承台21上的一对平面轴承23贴合，并将卡接块26插入卡接槽27内，建立稳定的卡接关系；

S3：启动液压机3，带动桩机承台22对管桩承台21进行静压作业；

S4：启动旋转驱动机24，带动传动轴25进行旋转运动，并通过卡接块26与卡接槽27的稳固卡接关系带动管桩承台21进行旋转运动；

S5：管桩本体2将在桩机承台22的静压作用力以及旋转驱动机24的旋转作用力下完成旋转向下的沉桩作业；

S6：液压机3的顶压行程完毕后收缩，此时升降驱动机7将同步带动滚珠丝杠61进行旋转，使载台5的下降速度与液压机3的收缩行程相匹配，从而使桩机承台22与管桩承台21始终保持连接关系；

S7：待液压机3的收缩行程完毕后，升降驱动机7将同步停止工作，载台5保持稳定的限位状态，使液压机3的再次顶压行程可以稳定进行，重复S6和S7即可高效稳定的完成对管桩本体的沉桩作业。

实施例2

在上述技术方案的基础上，如图5所示，管桩本体2与管桩承台21的连接处设有齿槽与凸齿的啮合连接结构，使得管桩本体2与管桩承台21之间的连接更加紧密稳定。