钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱、支护结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱、支护结构及施工方法。该钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，包括钢管混凝土柱、预应力管桩和连接件。钢管混凝土柱中的钢管柱与预应力管桩分别与连接件连接，通过连接件连接成一体，再在钢管柱内浇筑混凝土形成钢管混凝土柱。连接件采用混凝土填芯钢结构，两端的上钢管与下钢管分别插入钢管柱与预应力管桩孔内一定深度后，已可形成可靠的铰接节点，可满足立柱的抗剪和承压要求。连接件还与钢管柱和预应力管桩采用焊接和螺栓连接固定，提供一定的抗剪和抗弯承载力。本发明专利技术具有施工方便，节约造价，缩短工期的优点。缩短工期的优点。缩短工期的优点。

【技术实现步骤摘要】
钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱、支护结构及施工方法


[0001]本专利技术属于基坑围护领域，具体涉及一种钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱、支护结构及施工方法。

技术介绍

[0002]随着城市地下空间的开发，深基坑越来越多。深基坑常采用围护桩(墙)加钢筋混凝土支撑的支护结构。钢筋混凝土支撑的立柱，主要采用钢格构柱(或钢管柱、型钢柱、钢管混凝土柱)和钻孔灌注桩的组合立柱。当工程桩也为钻孔灌注桩时，工程桩和立柱桩可以一起施工，另外立柱可以借用位置合适的工程桩作为立柱桩，不需要新打设立柱桩，降低造价。但是当工程桩为预应力管桩时，立柱桩采用钻孔灌注桩，则工程桩和立柱桩为两种不同的桩型，施工麻烦，工期长；且立柱桩不能借用工程桩，需要全部新打设立柱桩，造价也高。
[0003]因此，亟需提供一种新的采用预应力管桩作为立柱桩的的支撑立柱及施工方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决钢管混凝土立柱与预应力管桩的连接问题以及立柱和立柱桩外形不一致的施工夹桩送桩问题，并提供一种钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱及其施工方法，本专利技术中将钢管混凝土柱与预应力管桩通过连接件连接，连接件在工厂批量预制，质量可靠，施工方便，造价低。
[0005]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，其包括钢管混凝土柱、预应力管桩和连接件；
[0007]所述连接件包括上钢管、下钢管、连接钢板、定位导向器和混凝土内芯；所述连接钢板为圆环形，外径与预应力管桩的外径相同，内径小于上钢管和下钢管的内径；上钢管同轴装配于连接钢板的顶面，且上钢管内壁与连接钢板顶面之间在连接位置设有上加劲板，下钢管同轴装配于连接钢板的底面，且下钢管内壁与连接钢板底面之间在连接位置设有下加劲板；所述连接钢板中位于上钢管和下钢管的装配区域外围的环形边缘作为连接区域，所述连接区域上开设有连接孔，连接孔与预应力管桩顶部上的螺栓一一对应；所述下钢管底部安装有定位导向器；所述定位导向器为一个具有倾斜侧面且顶部敞口而底部封口的结构件，其顶面固定连接在下钢管底端且顶面的外周不凸出于下钢管底端外周，其侧面由顶到底逐渐向下钢管的轴线倾斜；所述混凝土内芯填充于整个连接件的内部空间中；
[0008]所述钢管混凝土柱由钢管柱内浇筑管内混凝土形成；所述预应力管桩的顶部装有螺栓；所述钢管混凝土柱和预应力管桩之间通过所述连接件连接为一体，其中所述连接件的上钢管同轴装配固定于钢管柱底端内部，所述下钢管和定位导向器伸入预应力管桩内腔的顶部开口中，所述连接钢板贴合预应力管桩的顶部端板，且安装在端板上的螺栓穿过所述连接区域上的连接孔构成螺栓固定。
[0009]作为上述第一方面的优选，所述定位导向器成倒锥形或倒圆台形。
[0010]作为上述第一方面的优选，所述定位导向器的顶面外径与所述下钢管的外径相等。
[0011]作为上述第一方面的优选，所述上加劲板和下加劲板分别沿环向均匀布设多块。
[0012]作为上述第一方面的优选，所述上钢管的外径比钢管柱的内径小3～10mm。
[0013]作为上述第一方面的优选，所述下钢管的外径比预应力管桩的内径小10～30mm。
[0014]作为上述第一方面的优选，所述上钢管和下钢管均通过焊接方式固定在所述连接钢板上。
[0015]作为上述第一方面的优选，所述连接钢板与钢管混凝土柱和预应力管桩顶部端板之间均通过焊接固定。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种基坑支护结构，其包括如上述第一方面任一方案所述的钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，以及与所述支撑立柱配合连接的顶部支撑梁、中间支撑梁和地下室底板；
[0017]若干条所述支撑立柱垂直沉桩进入基坑区域土层中，其中预应力管桩沉入基坑的地下室底板的标高以下，而钢管混凝土柱穿过地下室底板延伸至顶部支撑梁标高范围内；所述支撑立柱通过钢管混凝土柱与基坑中的顶部支撑梁、中间支撑梁和地下室底板进行连接形成基坑支护结构；
[0018]所述钢管混凝土柱上与顶部支撑梁和中间支撑梁的搭接范围内均沿钢管柱外壁面固定若干抗剪栓钉，抗剪栓钉嵌入对应支撑梁的梁内混凝土中，从而使顶部支撑梁和中间支撑梁连接于钢管混凝土柱上；且钢管混凝土柱上在顶部支撑梁和中间支撑梁的每一个纵向钢筋标高位置分别设置一个加强外环板，各加强外环板所在位置的支撑梁纵向钢筋需要经过钢管混凝土柱时，在钢管混凝土柱两侧截断后分别焊接固定在加强外环板上形成传力结构；
[0019]所述钢管混凝土柱上穿过地下室底板的高度范围内沿钢管柱外壁面固定一个环形的止水钢板，止水钢板内嵌于地下室底板的混凝土层中形成止水结构。
[0020]作为上述第二方面的优选，当利用工程桩作为立柱桩时，在钢管柱上底板标高范围内的钢管外壁上焊接若干抗拔栓钉，从而使地下室底板与钢管混凝土柱形成可靠连接。
[0021]进一步优选的，当立柱桩所利用的工程桩为抗拔桩时，可在连接件的连接钢板上沿周向均布焊接锚固钢筋，以加强桩顶与承台的连接。
[0022]第三方面，本专利技术提供了一种如上述第二方面所述基坑支护结构的施工方法，其包括：
[0023]S1、将预制好的预应力管桩、连接件、送桩装置以及钢管柱转运至施工现场；
[0024]所述送桩装置包括送桩器、钢丝绳和若干定位夹块，其中送桩器为一条与预应力管桩具有相同外径的钢管；钢丝绳固定于送桩器的顶端，用于张拉固定钢管柱的顶端；定位夹块为能嵌合安装在送桩器底端的楔子，环绕分布固定住钢管柱底部；
[0025]S2、先将连接件的上钢管插入钢管柱底端，并将钢管柱和连接件上的连接钢板焊接固定，形成第一焊缝；
[0026]S3、将送桩器同轴套在钢管柱的外侧，然后用钢丝绳把钢管柱顶端和送桩器顶端张拉连接，并用定位夹块嵌入送桩器底端和钢管柱底部之间的环形空间中，从而相对固定
送桩器和钢管柱，防止在送桩器的起吊过程中钢管柱发生晃动；
[0027]S4、将预应力管桩起吊至基坑地面的目标桩位，然后通过沉桩工艺将其沉桩至仅桩顶露出地面，再在预应力管桩端板孔内安装螺栓；
[0028]S5、整体起吊送桩器和带有连接件的钢管柱，将钢管柱对准预应力管桩后逐渐下放，在连接件中的定位导向器的倾斜侧面引导下，使连接件上的下钢管整体插入预应力管桩桩孔内，同时将连接钢板上的连接孔对准套入预应力管桩顶部端板上的螺栓上，用螺帽将连接件的连接钢板与预应力管桩的端板连接固定，最后将连接钢板与预应力管桩的端板焊接固定，形成第二焊缝；
[0029]S6、将钢管混凝土柱、连接件和预应力管桩组合形成的支撑立柱继续整体沉桩到设计标高，保持钢管混凝土柱顶部标高位于基坑的顶部支撑梁标高范围内；
[0030]S7、在基坑土方开挖之前，向钢管柱内浇筑管内混凝土，形成钢管混凝土柱；
[0031]S8、对基坑进行土方开挖，并在开挖至施工顶部支撑梁所需的深度时，在顶部支撑梁的标高范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，其特征在于，包括钢管混凝土柱(1)、预应力管桩(2)和连接件(3)；所述连接件(3)包括上钢管(31)、下钢管(32)、连接钢板(33)、定位导向器(34)和混凝土内芯(35)；所述连接钢板(33)为圆环形，外径与预应力管桩(2)的外径相同，内径小于上钢管(31)和下钢管(32)的内径；上钢管(31)同轴装配于连接钢板(33)的顶面，且上钢管(31)内壁与连接钢板(33)顶面之间在连接位置设有上加劲板(36)，下钢管(32)同轴装配于连接钢板(33)的底面，且下钢管(32)内壁与连接钢板(33)底面之间在连接位置设有下加劲板(37)；所述连接钢板(33)中位于上钢管(31)和下钢管(32)的装配区域外围的环形边缘作为连接区域，所述连接区域上开设有连接孔，连接孔与预应力管桩(2)顶部上的螺栓一一对应；所述下钢管(32)底部安装有定位导向器(34)；所述定位导向器(34)为一个具有倾斜侧面且顶部敞口而底部封口的结构件，其顶面固定连接在下钢管(32)底端且顶面的外周不凸出于下钢管(32)底端外周，其侧面由顶到底逐渐向下钢管(32)的轴线倾斜；所述混凝土内芯(35)填充于整个连接件(3)的内部空间中；所述钢管混凝土柱(1)由钢管柱(11)内浇筑管内混凝土(12)形成；所述预应力管桩(2)的顶部装有螺栓(52)；所述钢管混凝土柱(1)和预应力管桩(2)之间通过所述连接件(3)连接为一体，其中所述连接件(3)的上钢管(31)同轴装配固定于钢管柱(11)底段内部，所述下钢管(32)和定位导向器(34)伸入预应力管桩(2)内腔的顶部开口中，所述连接钢板(33)贴合预应力管桩(2)的顶部端板，且端板上的螺栓(52)穿过所述连接区域上的连接孔构成螺栓固定。2.如权利要求1所述的钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，其特征在于，所述定位导向器(34)成倒锥形或倒圆台形。3.如权利要求1所述的钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，其特征在于，所述定位导向器(34)的顶面外径与所述下钢管(32)的外径相等。4.如权利要求1所述的钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，其特征在于，所述上加劲板(36)和下加劲板(37)分别沿环向均匀布设多块。5.如权利要求1所述的钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，其特征在于，所述上钢管(31)的外径比钢管柱(11)的内径小3～10mm。6.如权利要求1所述的钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，其特征在于，所述下钢管(32)的外径比预应力管桩(2)的内径小10～30mm。7.如权利要求1所述的钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，其特征在于，所述上钢管(31)和下钢管(32)均通过焊接方式固定在所述连接钢板(33)上；所述连接钢板(33)与钢管混凝土柱(1)和预应力管桩(2)顶部端板之间均通过焊接固定。8.一种基坑支护结构，其特征在于，包括如权利要求1～7任一所述的钢管混凝土柱与预应力管桩组合的支撑立柱，以及与所述支撑立柱配合连接的顶部支撑梁(6)、中间支撑梁(7)和地下室底板(9)；若干条所述支撑立柱垂直沉桩进入基坑区域土层中，其中预应力管桩(2)沉入基坑的地下室底板(9)的标高以下，而钢管混凝土柱(1)穿过地下室底板(9)延伸至顶部支撑梁(6)标高范围内；所述支撑立柱通过钢管混凝土柱(1)与基坑中的顶部支撑梁(6)、中间支撑梁(7)和地下室底板(9)进行连接形成基坑支护结构；
所述钢管混凝土柱(1)上与顶部支撑梁(6)和中间支撑梁(7)的搭接范围内均沿钢管柱(11)外壁面固定若干抗剪栓钉(81)，抗剪栓钉(81)嵌入对应支撑梁的梁内混凝土中，从而使顶部支撑梁(6)和中间支撑梁(7)连接于钢管混凝土柱(1)上；且钢管混凝土柱(1)上在顶部支撑梁(6)和中间支撑梁(7)的每一个纵向钢筋标高位置分别设置一个加强外环板(82)，各加强外环板(82)所在位置的支撑梁纵向钢筋需要经过钢管混凝土柱(1)时，在钢管混凝土柱(1)两侧截断后分别焊接固定在加强外环板(82)上形成传力结构；所述钢管混凝土柱(1)上穿过地下室底板(9)的高度范围内沿钢管柱(11)外壁面固定一个环形的止水钢板(101)，止水钢板(101)内嵌于地下室底板(9)的混凝土层中形成止水结构。9.如权利要求8所...

【专利技术属性】
技术研发人员：应晓阳，杨萤，詹晓波，汪悦，汪禄波，叶睿，
申请(专利权)人：浙江大地勘测设计有限公司，
类型：发明
国别省市：