利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构及其方法技术

本发明专利技术涉及利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构及其方法，于桥梁原桩基外设置钢套筒，钢套筒顶面设置环形的顶推支撑下垫板，顶推支撑下垫板顶面环周设置多处顶推连接柱，顶推连接柱顶部与桥梁承台底面之间设置有千斤顶。本发明专利技术将群桩承台作为钢套筒顶推的反力架，通过承台将竖向压力转换为顶推力，无需桥面封闭交通、修建水中围堰和搭设反力架，施工难度较小、安全性高、速度快，工程造价低，且冲刷防护深度大，可有效提高受侵蚀桩基的承载力和耐久性，是桥梁水下或陆上高桩承台桩基极为有效的一种加固方案。

Construction structure and method of strengthening pile foundation by pushing steel sleeve

【技术实现步骤摘要】
利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构及其方法
本专利技术涉及桥梁加固
，具体涉及一种利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构及其方法。
技术介绍
大江、大河的水流往往夹泥沙量高，汛期流速大，水流冲刷已成为跨江河桥梁失效的主要原因之一。冲刷使桥梁桩周土层不断减少，桩基外露桩长增加，桩身混凝土、甚至钢筋受到侵蚀，桥梁承载力降低，结构安全性受到威胁。对损伤桥梁桩基及时进行修复并采取相应的预防性措施，是消除结构安全隐患的重要保障。目前针对桥梁冲刷病害的加固措施主要有围堰套箍法、普通钢套筒和水下玻纤套筒加固三种。围堰套箍法加固是使用钢板桩围堰进行临时围护，采用常规的增加截面法加固桥墩的方式进行桩基加固。普通钢套筒加固是指对桩身进行清理后，在桩身外安装钢套筒，钢套筒不进行顶入土层或嵌入深度仅0.5~1m，并将钢套筒中的水抽干后浇筑填充混凝土的一种桩基加固方法。水下玻纤套筒加固又称“夹克法”，是指利用玻纤套筒加固系统与桩基粘结成一个整体，阻止钢筋进一步锈蚀，修复并永久保护混凝土表面的一种桩基加固技术。但此三种措施的共同缺点是均嵌入土层深度小，在后期水流的不断冲刷下，桩基会进一步外露，无法起到长期防冲刷的作用，也无法实现对土中桩基进行补强加固。同时围堰套箍法加固施工措施费高，水下玻纤套筒加固对高含沙量的水流的磨损适应性差。部分河道变迁频繁，桩基冲刷深度大，普通钢套筒加固仅外包冲刷地面线以上部分桩基无法达到长期防护的作用。根据冲刷深度监测，分阶段实施桩基加固必然造成成本增加，且结构安全风险高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构及其方法，解决现有技术中无法实现对土中桩基进行防冲刷的问题，同时实现对土中桩基进行加固补强的目的。本专利技术所采用的技术方案为：利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，包括桥梁原桩基及其上方的桥梁承台，其特征在于：于桥梁原桩基外设置钢套筒，钢套筒顶面设置环形的顶推支撑下垫板，顶推支撑下垫板顶面环周设置多处顶推连接柱，顶推连接柱顶部与桥梁承台底面之间设置有千斤顶。千斤顶对应的桥梁承台底面通过粘贴方式设置有顶推支撑上垫板。钢套筒由多节管节竖向焊接组成。钢套筒的每节管节均由两个钢套筒半圆管节对称焊接组成，对接处为全焊透V型坡口焊缝，全焊透V型坡口焊缝内侧设置有钢套筒半圆管节搭接钢板；多节管节上下组装焊接时，各自的全焊透V型坡口焊缝十字错开。钢套筒内壁均匀设置有多处钢套筒纵向加劲肋，钢套筒纵向加劲肋的位置与千斤顶的轴线对应。顶推支撑下垫板包括四个四分之一圆环板，每一片四分之一圆环板的两个端面下方均垂直焊接有两片支撑下垫板加劲肋，两片支撑下垫板加劲肋位于钢套筒顶缘内外两侧，位于钢套筒顶缘外侧的支撑下垫板加劲肋上设置有加劲板连接螺栓对。钢套筒的末节段顶面与桥梁承台底面顶紧并采用密封胶密封，末节段底端设置注浆孔，顶端设置排气孔。利用顶推钢套筒加固桩基的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：对桥梁承台底面的顶推支撑上垫板设置范围外50cm区域进行清理，并用环氧砂浆进行找平，将顶推支撑上垫板粘贴到桥梁承台底面；对桥梁原桩基的原施工钢护筒进行切割，再凿除桩身劣化及多余混凝土、锈蚀钢筋除锈；步骤二：钢套筒管节包括厚度为10-20mm的钢板卷制的两个钢套筒半圆管节；在钢套筒半圆管节上采用双面角焊缝焊接钢套筒纵向加劲肋；两个钢套筒半圆管节对接处内侧设置钢套筒半圆管节搭接钢板，通过全焊透V型坡口焊形成整个钢套筒管节；步骤三：钢套筒各管节间再通过接缝进行竖直拼装；钢套筒的安装由下至上顺序进行；安装时以事先确定好的原桩基轴线为准，钢套筒各管节纵向焊缝十字错开；在钢套筒控制点的高程和轴线均满足设计要求后，固定各管节的位置，然后施焊接缝；步骤四：将河床线以上部分钢套筒安装到位，并预留桥梁承台与钢套筒间千斤顶的安装空间；在钢套筒定位准确后，安装顶推支撑下垫板及千斤顶同步顶推设备，钢套筒四周均匀布设四个千斤顶，千斤顶的轴线和钢套筒外壁与钢套筒纵向加劲肋交线保持在一条直线上；千斤顶的量程控制在设计最大顶推力的1.25-1.5倍；步骤五：同步顶推同一桩基上的所有千斤顶，千斤顶采用顶推力与位移双控，在顶推过程中使钢套筒顶面保持水平，顶面最大高差不大于5mm；步骤六：在钢套筒内壁预先安装射水泵，高压射水边冲刷钢套筒内壁土层，边顶推，同时采用自吸无堵塞排污泵泵送清理泥浆；在千斤顶满量程前使用顶推连接柱接长，顶推连接柱的轴线与千斤顶的轴线一致；当顶推长度大于钢套筒管节时，安装接长下一个钢套筒管节，重复以上流程循环进行，直到钢套筒顶推至设计标高；步骤七：完成最后一个钢套筒管节顶推后，进一步清理钢套筒内壁泥浆，钢套筒底预留50cm土层不进行清理，作为封底层；将M30水泥砂浆或C40小石子混凝土均匀灌注填充钢套筒与桩基的间隙，同时用振动棒搅动使其均匀密实；钢套筒末节段顶面与桥梁承台底面顶紧，并在末节段底端设置注浆孔，顶端设置排气孔；末节段顶面与桥梁承台底采用密封胶进行密封；从注浆孔注入水泥灌浆料，直到顶端所有排气孔均溢出水泥浆为止；待钢套筒内水泥砂浆初凝后，对注浆孔和排气孔及时填塞，并在表面进行焊接密封。本专利技术具有以下优点：本专利技术与围堰套箍法、普通钢套筒和水下玻纤套筒加固等桩基加固法相比，其优点是无需修建水中围堰和搭设反力架，施工难度较小、安全性高、速度快，工程造价低，且冲刷防护深度大，可有效提高受侵蚀桩基和土中损伤桩基的承载力和耐久性，是桥梁高桩承台桩基极为有效的一种加固方案。本专利技术适用位于粉土、粉砂、细砂等侧摩阻力较小的土层桩基加固。工程实践表明本专利技术可操作性强、加固效果显著，能够有效地解决桩基长期冲刷和土中桩基强度削弱或断桩问题，可为类似桩基加固工程提供有益借鉴。附图说明图1是钢套筒顶推立面示意图；图2是钢套筒顶推平面示意图；图3是钢套筒横断面构造图。图中，各部件分别表示：1、桥梁原桩基；2、桥梁承台；3、河床线；4、水位线；5、钢套筒（5-1、钢套筒半圆管节；5-2、钢套筒纵向加劲肋；5-3、钢套筒半圆管节搭接钢板；5-4、全焊透V型坡口焊缝；5-5、双面角焊缝）；6、钢套筒管节接缝；7、顶推支撑下垫板；8、顶推支撑下垫板加劲肋；9、加劲板连接螺栓对；10、顶推支撑上垫板；11、顶推连接柱；12、千斤顶。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及一种利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，利用群桩承台，使用千斤顶反顶钢套筒嵌入土层至设计高程，同时钢套筒作为施工模板和永久防护构造的方式进行桩基外包加固。预制截面尺寸比原桩略大的钢套筒，分节段安装、顶推钢套筒，并配合高压射水及泵吸清除钢套筒与桩身之间的土层，灌注水泥砂浆或小石子混凝土，使钢套筒和原桩连接为一体，达到桩基冲刷防护和加固补强的效果。所述施工结构具体包括桥梁原桩基1及其上方的桥梁承台2，于桥梁原桩基1外设置钢套筒5，钢套本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，包括桥梁原桩基（1）及其上方的桥梁承台（2），其特征在于：/n于桥梁原桩基（1）外设置钢套筒（5），钢套筒（5）顶面设置环形的顶推支撑下垫板（7），顶推支撑下垫板（7）顶面环周设置多处顶推连接柱（11），顶推连接柱（11）顶部与桥梁承台（2）底面之间设置有千斤顶（12）。/n

【技术特征摘要】
1.利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，包括桥梁原桩基（1）及其上方的桥梁承台（2），其特征在于：
于桥梁原桩基（1）外设置钢套筒（5），钢套筒（5）顶面设置环形的顶推支撑下垫板（7），顶推支撑下垫板（7）顶面环周设置多处顶推连接柱（11），顶推连接柱（11）顶部与桥梁承台（2）底面之间设置有千斤顶（12）。


2.根据权利要求1所述的利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，其特征在于：
千斤顶（12）对应的桥梁承台（2）底面通过粘贴方式设置有顶推支撑上垫板（10）。


3.根据权利要求2所述的利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，其特征在于：
钢套筒（5）由多节管节竖向焊接组成。


4.根据权利要求3所述的利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，其特征在于：
钢套筒（5）的每节管节均由两个钢套筒半圆管节（5-1）对称焊接组成，对接处为全焊透V型坡口焊缝（5-4），全焊透V型坡口焊缝（5-4）内侧设置有钢套筒半圆管节搭接钢板（5-3）；
多节管节上下组装焊接时，各自的全焊透V型坡口焊缝（5-4）十字错开。


5.根据权利要求4所述的利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，其特征在于：
钢套筒（5）内壁均匀设置有多处钢套筒纵向加劲肋（5-2），钢套筒纵向加劲肋（5-2）的位置与千斤顶（12）的轴线对应。


6.根据权利要求5所述的利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，其特征在于：
顶推支撑下垫板（7）包括四个四分之一圆环板，每一片四分之一圆环板的两个端面下方均垂直焊接有两片支撑下垫板加劲肋（8），两片支撑下垫板加劲肋（8）位于钢套筒（5）顶缘内外两侧，位于钢套筒（5）顶缘外侧的支撑下垫板加劲肋（8）上设置有加劲板连接螺栓对（9）。


7.根据权利要求6所述的利用顶推钢套筒加固桩基的施工结构，其特征在于：
钢套筒（5）的末节段顶面与桥梁承台（2）底面顶紧并采用密封胶密封，末节段底端设置注浆孔，顶端设置排气孔。


8.利用顶推钢套筒加固桩基的施工方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：对桥梁承台（2）底面的顶推支撑上垫板（10）设置范围外50cm区域进行清理，并用环氧砂浆进行找平，将顶推支撑上垫板（10）粘贴到桥梁承台（2）底面；对桥梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：于利存，周江，岳振民，常丁，马明，李暾，张立，庞立，
申请(专利权)人：中交第一公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61