一种软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮板结构及方法

技术领域

本发明涉及软弱地质支护桩钢筋笼抗浮技术领域，特别是涉及软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮板结构及方法。

背景技术

在海陆交界处主要为深厚软弱地质，基坑施工时，一般采用冲孔支护桩进行支护；在施工现场通过钻机进行冲钻形成桩孔并放入套管，在桩孔内放置钢筋笼，通过灌注混凝土凝结而成支柱桩，对基坑进行支护；灌注混凝土时，套管逐渐拔出；由于深厚软弱地质存在丰富的地下水，地下水与混凝土同时对钢筋笼产生浮力，钢筋笼在浮力的作用下容易上浮，而且套管与钢筋笼之间的间隙较少，套管拔出时，套管内侧壁容易与钢筋笼发生触碰，也带动钢筋笼进一步上浮，导致塌孔、缩径，地基支护结构稳定性低，影响施工质量，甚至出现安全事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮板结构及方法，该支护桩钢筋笼抗浮板结构及方法能够避免钢筋笼在混凝土浇筑沉降过程中容易产生上浮。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮板结构，包括由混凝土浇筑而成的桩体，其特征在于，桩体内埋设有钢筋笼，钢筋笼的底部中间处固定设置有抗浮板，抗浮板平行且小于钢筋笼的径向截面。

进一步地，所述抗浮板的四角处通过连接筋与钢筋笼的底部焊接固定。

进一步地，所述钢筋笼包括多根圆形阵列布置的主筋，主筋通过多个圆环状的箍筋焊接固定，形成中空柱状笼体结构；在钢筋笼内设置有垂直相交的第一加强筋，与第一加强筋端部相邻的两个主筋内侧之间焊接有固定板，固定板上设置有螺栓，第一加强筋的端部与固定板上的螺栓固定连接；箍筋沿主筋的轴向间隔布置，每个箍筋的内侧呈三角状焊接有三根第二加强筋。

进一步地，在钢筋笼内还设置有三根声测管，声测管平行于钢筋笼的轴向且呈三角形布置，每条声测管穿设于两相邻第二加强筋的夹角处。

本发明还提供一种软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮方法，包括如下步骤：

S1：确定咬合支护桩的孔位，采用冲孔桩机清障并成孔至设计标高，在桩孔内安装套管；

S2：素砼A桩施工，素砼A桩呈线性间隔设置；

S3：钢筋砼B桩施工，在相邻的两个素砼A桩之间施工成型上述的软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮板结构，形成钢筋砼B桩，素砼A桩与钢筋砼B桩相互咬合；钢筋砼B桩施工时，套管随着混凝土灌注而逐段匀速拔出，拔出速度小于2m/min，保持套管顺直；

S4：咬合支护桩施工完成后，清理桩顶部的浮浆，施工冠梁和顶板，顶板施工前对咬合支护桩进行切割，以使顶板与咬合支护桩锚固。

进一步地，在所述步骤S1中：

清障时，冲孔桩机的桩高为场平标高，清障深度为填石底标高以下1m；冲孔桩机的桩位为设计咬合支护桩的桩位；采用水泥干拌进行泥浆固化。

进一步地，在所述步骤S2中：素砼A桩采用超缓凝型砼。

进一步地，在所述步骤S3中：

(1)在素砼A桩砼初凝之前完成B桩的施工；

(2)钢筋砼B桩施工时，利用套管钻机切割掉相邻素砼A相交部分的砼，实现咬合；

(3)制作上述支护桩的钢筋笼，钢筋笼具有多节，在每节钢筋笼的顶部设置两个第一吊点，以便于垂直吊装，在每节钢筋笼的中部设置一个第二吊点，以便于翻转起吊；

(4)对成孔进行检测，合格后安装钢筋笼；

(5)钢筋砼B桩的浇筑，利用导管灌注，导管口与混凝土表面之间的距离保持在2m以内，采用连续灌注施工，中断时间小于45分钟，并分层浇捣密实，每层浇注厚度为500～600mm，每1m捣固一次。

进一步地，当成孔内无水时，采用砼吊斗将砼倒入成孔内；当成孔内有水时，采用导管将砼浇注成孔内；砼浇注至设计桩顶标高0.5m以上时，完全提升导管和拔出套管，每次拔出高度小于4m；清除桩顶砼松散层。

进一步地，钢筋笼安装包括如下步骤：

A1在钢筋笼的各个吊点处安装卡环，其中第一吊点通过钢丝绳与吊车的主吊钩连接，第二吊点通过钢丝绳与吊车的副吊钩连接；

A2检查钢筋笼受力重心，开始同时平吊；

A3钢筋笼吊至离地面0.3m～0.5m后，检查钢筋笼是否平稳，副吊钩逐渐提起，钢筋笼相应翻转，根据钢筋笼底部与地面之间的距离，主吊钩相应配合提起；

A4当钢筋笼垂直于地面后，副吊钩停止运动；

A5吊机将钢筋笼吊至成孔上方，定位调整后，下放钢筋笼；下放时，如果发生钢筋笼卡孔的情况，需要吊出检查孔位情况后再下放，不得强行入孔；

A6当钢筋笼下到第二吊点时，暂停下放，拆除第二吊点的钢丝绳、卡环；

A7当钢筋笼下到第一吊点时，暂停下放，向钢筋笼水平插入槽钢，以使钢筋笼架设在套管顶部，然后拆除第一吊点的钢丝绳、卡环；

A8起吊另一节钢筋笼至成孔上方，定位调整后，与上一节钢筋笼相互对接并焊接固定，在对接出焊接箍筋；验收合格后撤出槽钢，继续下放钢筋笼；

A9重复上述步骤，完成所有钢筋笼的吊装

与现有技术相比，本发明技术具有以下优点：

(1)本发明在钢筋笼底部焊接有一块抗浮板，浇筑混凝土时，地下水及混凝土对钢筋笼产生向上浮力，套管拔出时对钢筋笼产生向上摩擦力；浮力和摩擦力被钢筋笼自重对抗浮板产生的向下压力和混凝土深部对抗浮板产生的向下压力抵消，从而限制了钢筋笼在混凝土浇筑时上浮，确保成桩的质量，提高了地基稳定性；

(2)本发明在钢筋砼B桩施工时，套管随着混凝土灌注而逐段匀速拔出，拔出速度小于2m/min，保持套管顺直，防止了钢筋笼在浮力和套管拔出时上浮，避免影响成桩的质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明

图1为本发明软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮板结构的径向截面结构图；

图2为本发明软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮板结构受力分析图；

图3为本发明咬合桩施工工艺流程图。

附图上的标记：1-桩体、2-抗浮板、3-主筋、4-箍筋、5-第一加强筋、6-固定板、7-第二加强筋、8-声测管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参见图1，本发明涉及一种支护桩钢筋笼抗浮板结构，该支护桩钢筋笼抗浮板结构包括由混凝土浇筑而成的桩体1，桩体1内埋设有钢筋笼，钢筋笼的底部中间处固定设置有抗浮板2，抗浮板2平行且小于钢筋笼的径向截面。

钢筋笼包括多根圆形阵列布置的主筋3，主筋3的直径为32mm，其通过多个圆环状的箍筋4焊接固定，形成中空柱状笼体结构；在钢筋笼内设置有垂直相交的第一加强筋5，与第一加强筋5端部相邻的两个主筋3内侧之间焊接有固定板6，固定板6为3mm厚的钢板，该固定板6上设置有螺栓，第一加强筋5的直径为22mm，其端部与固定板6上的螺栓固定连接，以增强主筋3的强度；箍筋4的直径为12mm，其沿主筋3的轴向间隔布置，每个箍筋4的内侧呈三角状焊接有三根第二加强筋7，第二加强筋7的直径为22mm，以增强箍筋4的强度；在钢筋笼内还设置有三根声测管8，声测管8平行于钢筋笼的轴向且呈三角形布置，每条声测管穿设于两相邻第二加强筋7的夹角处，通过超声波检测仪，可检测支护桩浇筑后的成型情况。

抗浮板2为3mm的矩形钢板，其四角处通过直径为22mm的连接筋与钢筋笼的底部焊接固定；参见图2，浇筑混凝土时，钢筋笼自重对抗浮板2产生向下压力G1，混凝土深部对抗浮板2产生向下压力G2，地下水对钢筋笼产生向上浮力F，套管拔出时对钢筋笼产生向上摩擦力f；当G1+G2＞F+f时，浮力F和摩擦力f被G1和G2抵消，从而限制了钢筋笼在混凝土浇筑时上浮，确保成桩的质量，提高了地基稳定性。

本发明还提供一种软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮方法，包括如下步骤：

S1：确定咬合支护桩的孔位，采用冲孔桩机清障并成孔至设计标高，在桩孔内安装套管；

S2：素砼A桩施工，素砼A桩呈线性间隔设置；

S3：参见图3，钢筋砼B桩施工，在相邻的两个素砼A桩之间施工成型上述的软弱地质冲孔支护桩钢筋笼抗浮板结构，形成钢筋砼B桩，素砼A桩与钢筋砼B桩相互咬合；

S4：咬合支护桩施工完成后，清理桩顶部的浮浆，施工冠梁和顶板，顶板施工前对咬合支护桩进行切割，以使顶板与咬合支护桩锚固，保证主体结构整体稳定。

在上述步骤S1中：

清障时，冲孔桩机的桩高为场平标高，清障深度为填石底标高以下1m，以便于判断是否穿过填石层；冲孔桩机的桩径为1.70m，桩位为设计咬合支护桩的桩位，搭接长度为600mm；采用水泥干拌进行泥浆固化，水泥为PC32.5普通硅酸盐水泥，以确保咬合支护桩施工中套管顺利通过填石层成孔取土。

在上述步骤S2中：素砼A桩采用超缓凝型砼。

在上述步骤S3中：

(1)在素砼A桩砼初凝之前完成B桩的施工，初凝时间一般为60h；

(2)钢筋砼B桩施工时，利用套管钻机切割掉相邻素砼A相交部分的砼，实现咬合；

(3)制作上述支护桩的钢筋笼，钢筋笼具有多节，在每节钢筋笼的顶部设置2个第一吊点，以便于垂直吊装，在每节钢筋笼的中部设置1个第二吊点，以便于翻转起吊；

(4)对成孔进行检测，合格后安装钢筋笼；钢筋笼安装包括如下步骤：

A1在钢筋笼的各个吊点处安装卡环，其中第一吊点通过钢丝绳与吊车的主吊钩连接，第二吊点通过钢丝绳与吊车的副吊钩连接；

A2检查钢筋笼受力重心，开始同时平吊；

A3钢筋笼吊至离地面0.3m～0.5m后，检查钢筋笼是否平稳，副吊钩逐渐提起，钢筋笼相应翻转，根据钢筋笼底部与地面之间的距离，主吊钩相应配合提起；

A4当钢筋笼垂直于地面后，副吊钩停止运动；

A5吊机将钢筋笼吊至成孔上方，定位调整后，下放钢筋笼；下放时，如果发生钢筋笼卡孔的情况，需要吊出检查孔位情况后再下放，不得强行入孔；

A6当钢筋笼下到第二吊点时，暂停下放，拆除第二吊点的钢丝绳、卡环；

A7当钢筋笼下到第一吊点时，暂停下放，向钢筋笼水平插入槽钢，以使钢筋笼架设在套管顶部，然后拆除第一吊点的钢丝绳、卡环；

A8起吊另一节钢筋笼至成孔上方，定位调整后，与上一节钢筋笼相互对接并焊接固定，在对接出焊接箍筋；验收合格后撤出槽钢，继续下放钢筋笼；

A9重复上述步骤，完成所有钢筋笼的吊装。

(5)钢筋砼B桩的浇筑，采用P8抗渗C35钢筋混凝土，利用导管灌注，导管口与混凝土表面之间的距离保持在2m以内，采用连续灌注施工，中断时间小于45分钟，并分层浇捣密实，每层浇注厚度为500～600mm，每1m捣固一次；导管提升时不与钢筋笼接触，套管随着混凝土灌注逐段匀速拔出，拔出速度小于2m/min，保持套管顺直。

当成孔内无水时，采用砼吊斗将砼倒入成孔内；当成孔内有水时，采用导管将砼浇注成孔内；砼浇注至设计桩顶标高0.5m以上时，完全提升导管和拔出套管，每次拔出高度小于4m；清除桩顶砼松散层。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。